一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法技术

本发明专利技术公开了一种快速测定酸性溶液中L‑胱氨酸含量的电化学检测方法，涉及电化学检测领域。本发明专利技术以未修饰银电极为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，采用循环伏安法或示差脉冲伏安法，根据电化学响应信号与待测物浓度之间的线性关系，实现对L‑胱氨酸的简便、快速、准确的定量检测。经验证，本发明专利技术可以通过检测L‑胱氨酸浓度，快速，简便，准确的在线检测电化学还原L‑胱氨酸合成L‑半胱氨酸的反应进程。该方法不依赖大型仪器设备，所用的未修饰银电极制备简单、成本低廉，所述检测方法测定L‑胱氨酸灵敏度高、简便快速，可用于酸性溶液中L‑胱氨酸含量的测定，有望在电化学还原L‑胱氨酸合成L‑半胱氨酸的反应进程在线监测方面推广使用。

An electrochemical method for rapid determination of L-cystine in acid solution

【技术实现步骤摘要】
一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法
本专利技术属于电化学检测
，特别涉及一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法。
技术介绍
L-胱氨酸(L-Cystine)是指胱氨酸的左旋体，是一种常见的含硫氨基酸，相对分子质量240.3，分子式为C6H12N2O4S2。L-胱氨酸(胱氨酸的L-形式)是通过两个半胱氨酸通过硫二聚形成的共价二聚非必需氨基酸。在蛋白质中有少量存在，多含于头发、指爪等的角蛋白中。许多食物中都含有L-胱氨酸，包括鸡蛋、肉、奶制品、全谷类食品以及皮肤和毛发中。L-胱氨酸无臭，无味，呈白色六角形板状晶体或结晶粉末。溶于稀酸和碱性溶液，极微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿。L-胱氨酸属于低毒性物质，但加热可分解为有毒气体，如硫的氧化物等。在医药领域，L-胱氨酸作为氨基酸类药物，可促进氧化还原能力，增加白血球，改善上皮细胞代谢，减少氧化应激，中和毒素，防止病原发育等作用。人体内缺乏胱氨酸会造成脱发症状。胱氨酸在人发中含量达17.6％，是毛发形成、生长十分关键的物质。L-胱氨酸是创伤愈合和上皮组织形成所需的氨基酸。它能刺激造血系统，促进白细胞和红细胞的形成。它也可以作为肠内肠外营养的组成部分。也可用于治疗皮炎和保护肝功能。此外，胱氨酸还是一种营养增补剂，使奶粉更加接近母乳；胱氨酸还可以作为化妆品的添加剂。目前，L-胱氨酸主要用来制备L-半胱氨酸。工业上常利用毛发在酸性水溶液中水解来制取L-胱氨酸，然后经电解还原得到L-半胱氨酸。电化学还原法生产L-半胱氨酸具有产品质量好、成本低、易分离、污染小等优点，是目前制备L-半胱氨酸的主要方法。pH值对该物质在水溶液中溶解度影响较大，一般而言强酸强碱条件下，L-胱氨酸溶解度较大，例如，2mol/L的盐酸溶液中其溶解度可达0.77mol/L。其他条件下L-胱氨酸溶解度较低，例如，室温下，在中性水溶液中，L-胱氨酸的溶解度为0.46mol/L。因此，在水介质中，由L-胱氨酸电合成L-半胱氨酸仅限于强酸或强碱溶液。然而，在碱性电解质中，两种氨基酸都分解成多种产物，半胱氨酸被空气或氧气迅速氧化成胱氨酸。若采用盐酸为支持电解质，溶剂蒸发可得L-半胱氨酸盐酸盐，该产品性质稳定，用途广泛，在氨电解质中电解二硫化物也可以直接生成L-半胱氨酸，溶剂蒸发即可得L-半胱氨酸游离碱化合物。与L-半胱氨酸盐酸盐不同，其游离碱化合物在长期储存期间容易分解。因此，电还原L-胱氨酸合成L-半胱氨酸通常是在强酸溶液中进行的。生产过程中及时、快速、准确的获取L-胱氨酸，L-半胱氨酸含量，对了解反应进程具有至关重要的作用。常用的氨基酸检测方法有高效液相色谱法(HPLC)、高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、毛细管电泳法和荧光探针检测法等。针对L-胱氨酸和L-半胱氨酸浓度检测的报道主要采用的方法是柱前衍生液相色谱法。然而，这些方法存在成本高，耗时长，样品制备操作过程复杂，仪器的维护保养繁杂等缺点，难以用于L-半胱氨酸生产过程的现场和大批量的检测。因此，建立一种低成本、简便快捷的L-胱氨酸检测方法是十分必要的。电化学方法是仪器分析方法的重要组成部分之一，是一种简单且价廉的常规分析检测方法。电化学方法是根据溶液中物质的电化学性质及变化规律，以电位、电导、电流和电量等电化学量与被测物质浓度之间的计量关系为基础，对待测物进行定性和定量的仪器分析方法。电化学检测通常具有以下优点：电化学检测器与光谱检测器相比便宜，电化学装置(包括电极)可以容易地最小化以开发具有简单程序的便携式传感器，并且能量需求低，可以用于实验室或现场测量。电化学对物质的定性定量的分析在食品、药品、工业生产已被广泛的开发应用。循环伏安法(CyclicVoltammetry)是电化学测试中最常用的一项技术，信号发生器给出线性变化的“电位-时间”信号，电位信号扫描到某一值再反向扫描至初始电位，通过恒电位仪施加在研究电极上，记录响应电流与电位的变化关系的曲线。利用电化学响应信号与待测物浓度具有一一对应关系，实现对待测物的定量检测。通过采用循环伏安法检测所述工作电极上的电化学还原峰电流获得电化学响应信号，可以建立峰电流与待测物浓度一一对应关系，并对物质浓度进行定量测量。循环伏安法测定L-胱氨酸有如下优点：设备简单、操作简便、成本低廉、试剂和样品用量少，灵敏度高和选择性好，并且可以实现连续快速检测。目前国内外对于胱氨酸检测方法的探讨依然很少，探寻一种更加简单、快速和灵敏测定酸性溶液中L-胱氨酸的电化学方法显得极为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种快速、简便、准确的定量检测胱氨酸的电化学检测方法。可直接用于电化学还原L-胱氨酸制备L-半胱氨酸过程电解液中L-胱氨酸的浓度检测，而不需要进行样品前处理，解决了现有技术中存在的操作步骤复杂、检测时间长、检测成本高等问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，包括如下步骤：以银电极或银修饰电极作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，构成三电极体系，将三电极体系置于含L-胱氨酸的酸性溶液中后，与电化学工作站连接，采用循环伏安法或差分脉冲伏安法，测定酸性溶液中L-胱氨酸的峰位电流值。作为优选，所述银修饰电极为玻炭载银电极，铜载银电极或钛载银电极。作为优选，采用循环伏安法或差分脉冲伏安法，分别测定含有不同标准L-胱氨酸浓度的酸性水溶液的还原峰位电流值，建立峰位电流值与L-胱氨酸浓度的标准曲线和线性回归方程。一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，具体操作步骤如下：步骤1、含L-胱氨酸的酸性溶液的配制过程：空白对照溶液：在水加入质量分数为36％～38％浓盐酸，制备成含盐酸浓度介于0.1～2mol/L的酸性水溶液；标准溶液：取25mL上述空白对照溶液，向其中加入物质的量为0.005mmol～0.5mmol的标准品L-胱氨酸，超声振荡溶解，用空白对照液定容至50mL，制得浓度为0.1mmol/L～10mmol/L的L-胱氨酸标准溶液；步骤2、绘制标准曲线并建立线性回归方程：分别将不同浓度的L-胱氨酸标准溶液注入电解槽，将工作电极，对电极，参比电极插入电解槽，电极区域浸没于溶液液面下方。将工作电极，对电极，参比电极与电化学工作站连接。采用电化学工作站测定不同浓度的L-胱氨酸标准溶液的循环伏安曲线，得到关于L-胱氨酸浓度和循环伏安曲线峰电流的标准曲线和线性回归方程，其中，循环伏安法的参数设置如下：扫描速度为20mV/s～200mV/s，电位扫描范围介于0.5V～-1.5V；步骤3：待测样品检测：直接取待测样品，经滤布过滤后，将所得待测样品加入电解槽，将工作电极，对电极，参比电极插入电解槽，电极区域浸没于溶液液面下方。将工作电极，对电极，参比电极与电化学工作站连接。采用电化学工作站测定待测溶液的循环伏安曲线，可根据L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：以银电极或银修饰电极作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，构成三电极体系，将三电极体系置于含L-胱氨酸的酸性溶液中后，与电化学工作站连接，采用循环伏安法或差分脉冲伏安法，测定酸性溶液中L-胱氨酸的峰位电流值。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：以银电极或银修饰电极作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，构成三电极体系，将三电极体系置于含L-胱氨酸的酸性溶液中后，与电化学工作站连接，采用循环伏安法或差分脉冲伏安法，测定酸性溶液中L-胱氨酸的峰位电流值。


2.根据权利要求1所述的快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：所述银电极的预处理步骤为：
步骤a、选取银电极，并将银电极用氧化铝粉末抛光至镜面，
步骤b、然后采用砂纸对步骤a中抛光的银电极进行物理打磨，
步骤c、将步骤b中打磨过的银电极用去离子水超声清洗1min，得到工作电极。


3.根据权利要求1所述的快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：所述步骤a中，选取的银电极面积为1～20mm2，银电极依次采用粒径为0.1μm和0.05μm的氧化铝粉末抛光至镜面；所述步骤b中，依次采用800目和2000目的砂纸对抛光的银电极进行物理打磨；所述步骤c中，超声清洗的时间为1min。


4.根据权利要求1所述的快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：所述银修饰电极为玻炭载银电极，铜载银电极或钛载银电极。


5.根据权利要求1所述的快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：所述酸性溶液中盐酸浓度范围为1.0×10-3mol/L～2mol/L，所述酸性溶液中胱氨酸浓度范围为1.0×10-6mol/L～1.5mol/L。


6.根据权利要求1所述的快速测定酸性溶液中L-胱氨酸含量的电化学检测方法，其特征在于：采用循环伏安法或差分脉冲伏安法，分别测定含有不同标准L-胱氨酸浓度的酸性水溶液的还原峰位电流值，建立峰位电流值与L-胱氨酸浓度的标准曲线和线性回归方程。


7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马红星，陈松，王鸿钰，朱俊燕，强华，陈亮，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32