碳納米管修飾電極測定冬蟲夏草有效成分含量

申 遠 陳樂玥 華 欣 申貴雋＊ 于愛民

（1吉林大學 化學學院，長春130012；2大連大學 人才建設辦公室，大連116622；3大連大學 醫學院，大連116622；4大連大學 環境與化學工程學院，大連116622）

1 前言

冬蟲夏草是中國傳統的名貴中藥，為麥角菌科真菌冬蟲夏草（CordycepssinensisSace），寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復合體。因其價格昂貴，目前市場上常有偽品亞香棒蟲草出現，其來源為麥角科真菌霍克斯蟲草（CordycepshawkesiiGray），寄生在鱗翅目昆蟲幼蟲的子囊菌，由蟲體和頭部長出的子座組成。真品冬蟲夏草含有核苷、多糖、甾醇、氨基酸等多種活性成分，傳統中醫認為具有補肺益腎、止血化痰等功效。除此之外還具有調節免疫力、抗腫瘤、降血糖、抗氧化等多種藥理作用［1－2］。核苷類物質（腺苷、尿苷、鳥苷）為冬蟲夏草有效成分之一，尤以腺苷具有明顯的藥理作用，2005年版《中國藥典》［3］將其作為指標成分應用于冬蟲夏草的質量控制中。

近年來，市場上隨著冬蟲夏草類保健品數量的增多，其有效成分分離、測定的研究也變得十分活躍。有報道水溶性核苷類成分主要集中在子座部分，蟲體含量甚低，并且從子座的水浸液分離得到微量的次黃嘌呤、鳥嘌呤、腺嘌呤和核苷［4］。有人從西藏產冬蟲夏草中分離得到了尿嘧啶、腺嘌呤和腺嘌呤核苷［5］。劉靜明等從我國長春蛹冬蟲夏草菌絲中分離得到腺苷、腺嘌呤和冬蟲夏草素，其中腺嘌呤和冬蟲夏草素首次從菌絲體中分離得到［6］。陳玉婷等用RP－HPLC法測定了子座（即幼蟲子座）、蟲體（即幼蟲尸體）和全草（即幼蟲子座和幼蟲）中腺嘌呤核苷的含量［7］。郭懷忠等用整體毛細管電泳柱測定了冬蟲夏草中胞苷與腺苷的含量［8］。由于這些方法涉及儀器昂貴而且操作復雜、測試成本高，為此采用多壁碳納米管修飾電極［9－11］，依據循環伏安法技術測定冬蟲夏草膠囊中腺嘌呤核苷的含量。研究結果與色譜方法相比，不僅靈敏度高、簡單、快速、重現性好、干擾小，而且節能、環保，無污染物排放。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

ZF－4電位掃描信號發生器、ZF－10B數據采集存儲器、ZF－9恒電位或恒電流儀均購自上海正方電子電器有限公司，AS230型數控超聲波清洗器（奧特寶恩斯儀器公司），AL204型電子天平（上海梅特勒－托利多儀器有限公司），PH2C型精密酸度計（上海雷磁儀器廠），金電極和飽和甘汞電極購自上海辰華儀器公司，鉑絲電極。

多壁碳納米管（MWNT）購自中科院成都有機所，N，N－二甲基甲酰胺（DMF）和腺苷均購自國藥集團化學試劑有限公司，冬蟲夏草膠囊購自天津天獅生物制品有限公司，磷酸鹽緩沖溶液（PBS），其他試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

2.2 MWNT的純化與功能化

將MWNT在濃鹽酸中超聲7.5h進行純化，純化后的MWNT加濃硝酸在140℃下回流8h，用二次蒸餾水洗至中性，100℃烘干研成粉末，備用。

2.3 MWNT／Au修飾電極的制備

稱取2.2中所得功能化的MWNT粉末2.0mg超聲分散于10mL DMF中，形成黑色懸濁液備用。把金電極先用0.05μm Al2O3拋光粉拋光成鏡面，然后依次在蒸餾水、硝酸（1＋1）水溶液、無水乙醇、蒸餾水中分別超聲3min，用微量進樣器取定量的懸濁液滴加在金電極表面，紅外燈下烘干，得MWNT／Au修飾電極。實驗表明，當懸濁液的濃度從0.2mg／mL增加到1.0mg／mL時峰電流顯著增大，當由1.0mg／mL增加到2.5mg／mL時，峰電流逐漸降低，這是由于富集物厚度過大，阻礙了腺苷與電板的電子交換，因此MWNT用量以2.5mg／mL為最佳。

2.4 實驗方法

在（25±2）℃下，采用三電極體系：以MWNT／Au修飾電極為工作電極，鉑絲電極為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極。以循環伏安法研究了腺苷在不同條件下 MWNT／Au電極上的化學行為，用循環伏安法研究了峰電流與腺苷濃度的線性關系及最低檢出限，并用標準曲線法測定了腺苷樣品含量。

3 結果與討論

3.1 電極修飾前后對比

圖1中曲線A、B分別是裸Au電極和MWNT／Au電極在pH值為7.0的PBS底液中腺苷濃度為50nmol／L時的循環伏安（CV）圖，由CV圖可以看出，A圖出現了兩個波峰，無法定量分析，B圖有良好波形。

3.2 掃描速率的影響

腺苷（50nmol／L）在pH 值為7.0的PBS底液中進行CV測定。掃描速率從5mV／s開始依次增加至200mV／s時，峰電流增加，還原峰電位負移。實驗結果表明，在掃描速率為100mV／s時，有良好的還原峰，結果見圖2。

圖1 腺苷（50nmol／L）在裸金電極和碳納米管修飾金電極上的循環伏安圖Figure 1. Cyclic voltammograms of 50nmol／L adenosine recorded using a bare gold electrode and a MWNT modified gold electrode.

圖2 不同掃描速率時腺苷的循環伏安圖Figure 2. Cyclic voltammograms of adenine at different scanning rates.

3.3 底液的選擇

按如前所述的電化學方法，在磷酸、醋酸鈉－醋酸和PBS等不同種底液條件下分別對腺嘌呤核苷的電極氧化還原過程進行了對比實驗。結果發現只有腺苷在PBS緩沖溶液中出現良好的還原峰，結果見圖3。

3.4 碳納米管修飾液濃度的選擇

分別對比實驗了在修飾液濃度為：0.5，1.0，1.5，2.0和2.5mg／mL 時腺嘌呤核苷的電化學響應狀態。結果發現，在金電極上修飾不同濃度的多壁碳納米管時，出現了不同形狀的還原峰，當碳納米管的濃度為1mg／mL時，其峰電流最大而且峰型最佳、重現性也最好。

3.5 底液pH值對極化電流的影響

實驗發現，腺嘌呤核苷在底液PBS為不同的pH值情況下會出現不同形狀的還原峰。當PBS的pH值為7.0時，其峰型和極化電流值最佳，結果見圖4。

圖3 腺嘌呤核苷在不同底液中的循環伏安圖Figure 3. Cyclic voltammograms of adenine in different buffer solutions.

圖4 不同酸度底液的循環伏安圖Figure 4. Cyclic voltammograms of adenine in the buffer solutions at different pHs.

3.6 線性范圍、重現性和穩定性

在優化的實驗條件下，分別依次檢測濃度為1.0×10－1，1.0×10－2，1×10－3，1.0×10－4，1.0×10－5，1.0×10－6，1.0×10－7，1.0×10－8和 1.0×10－9mol／L腺嘌呤核苷的極化電流。實驗結果表明，腺嘌呤核苷的最高氧化峰電流與其濃度在1.0×10－1～1.0×10－8mol／L的范圍內有良好的線性關系，線性方程：I（mA）＝0.0431－0.0046C（mol／L），相關系數R2＝0.9947。

將該修飾電極室溫下保存14d，其氧化峰電流基本不變。對于1.0×10－4mol／L的腺嘌呤核苷溶液，連續平行測定5次的相對標準偏差（RSD）為2.8%，檢出限為1.0×10－6mol／L。

3.7 樣品含量的測定

按上述優化的實驗條件取5個不同批次樣品進行平行測定，所得實驗數據結果處理見表1。實驗結果表明，所測5個批次樣品的平均回收率為101.5%，RSD為1.5%。該產品標示含量與所測結果基本相符，可以認為所測定樣品質量合格。

表1 冬蟲夏草膠囊中腺嘌呤核苷含量的測定結果Table 1 The determination results of adenine contents in Cordyceps sinensis capsules

4 結論

用滴涂法制備了一種多壁碳納米管修飾金電極并研究了腺嘌呤核苷在修飾電極上的電化學行為。研究結果表明，以1mg／mL的碳納米管修飾金電極為工作電極、鉑片電極為對電極、飽和甘汞電極為參比電極，在pH為7.0的PBS底液中，當掃描速率為100mV／s時腺嘌呤核苷的極化電流較高并且峰形最佳，適合定量分析。在優化的實驗條件下測得其極化電流與腺嘌呤核苷濃度在1.0×10－4～1.0×10－8mol／L 范圍內呈良好的線性關系 （R2＝0.9947），檢出限為1.0×10－9mol／L。所測的5批樣品的平均回收率為101.5%，RSD為1.5%。與同類方法相比，該方法具有靈敏度高、簡單、快速、重現性好，干擾小等特點。實際樣品的對照分析結果令人滿意。

［1］李紹平，李萍，季暉，等.天然與發酵培養冬蟲夏草中核苷類成分的含量及其變化［J］.藥學學報，2001，36（6）：436－439.

［2］李紹平，季暉，李萍，等.冬蟲夏草抗腫瘤作用研究進展［J］.中草藥，2001（4）：373－375.

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［6］劉靜明，鐘裕容，楊智，等.蛹蟲草化學成分研究［J］.中國中藥雜志，1989，14（10）：32－35.

［7］陳玉婷，朱曼萍，王丹紅，等.HPLC測定冬蟲夏草不同藥用部位腺苷的含量［J］.中國中藥雜志，2007，9（5）：857－858.

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