基于选择性碳基电极修饰电化学分子印迹聚三聚氰胺（EMIP-M）用于方波伏安法检测叔丁基对苯二酚（TBHQ）

《Next Materials》：Selective carbon-based electrode modified with electrochemically molecularly imprinted poly-melamine (EMIP-M) for square wave voltammetry detection of TBHQ

　　

叔丁基对苯二酚（TBHQ）是一种典型的酚类抗氧化剂，常作为防腐剂添加至食品中以提升其稳定性，尤其适用于易氧化物质。然而，由于其潜在的致癌效应，卫生部门已限制了TBHQ的使用。本研究开发了一种基于电化学分子印迹聚三聚氰胺（EMIP-M）修饰碳糊电极（CPE）的伏安法检测TBHQ的方法，该电极简称CPE/EMIP-M。测量采用方波伏安法（SWV）技术，频率为10赫兹。CPE/EMIP-M在1微摩尔（μM）至10 μM、10 μM至100 μM以及100 μM至1000 μM的浓度范围内表现出线性关系，灵敏度分别为0.0514 μA/μM（决定系数R2=0.9978）、0.0275 μA/μM（R2=0.9939）和0.0093 μA/μM（R2=0.9925）。TBHQ的检出限为0.29 μM。该修饰电极在40次测量中表现出良好的稳定性，并且即使干扰物浓度增加约200倍时仍保持选择性。研究人员将该修饰电极用于实际样品分析，并与高效液相色谱（HPLC）方法获得的结果进行比较。在方便面调味油样品中，伏安法和HPLC方法测得的TBHQ浓度分别为13.57 ± 0.48 mg/kg和13.53 ± 0.08 mg/kg。统计检验表明，伏安法与HPLC结果之间无显著差异，证实了所开发的方法在食品样品中检测TBHQ的可靠性。

本研究成功开发了一种用于检测食品中抗氧化剂叔丁基对苯二酚（TBHQ）的电化学传感方法。研究背景源于TBHQ作为食品添加剂的广泛应用与其潜在健康风险之间的矛盾。TBHQ能有效防止油脂氧化，但过量摄入可能干扰内分泌系统并增加脱氧核糖核酸（DNA）粘度，导致器官损伤。因此，各国对其使用进行了限制，迫切需要开发一种简便、灵敏的检测方法。现有的电化学传感器研究虽多，但基于分子印迹聚合物（MIP）的传感器因其高选择性、稳定性和通过电化学聚合制备的便捷性而备受青睐。然而，使用三聚氰胺作为单体构建用于TBHQ检测的MIP修饰电极尚未见报道。鉴于三聚氰胺具有富氮结构，能与分析物形成强相互作用且相对更安全，研究人员开展本研究旨在利用聚三聚氰胺开发一种简单、高效、高选择性的TBHQ电化学传感器。

研究人员通过在碳糊电极（CPE）表面电聚合三聚氰胺与TBHQ的混合物，制备了分子印迹聚三聚氰胺（EMIP-M）修饰电极。主要技术方法包括：采用循环伏安法（CV）在中性磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7）中进行电聚合，通过控制扫描电位和循环次数优化聚合物膜的形成；使用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDX）和电化学阻抗谱（EIS）对裸电极及修饰电极的表面形貌和电化学特性进行表征；利用SWV技术进行电化学测量和优化，考察了聚合循环次数、电解质pH值等条件对检测性能的影响；通过标准曲线法评估电极的线性范围、检出限（LOD）、重复性和抗干扰性；最后将所建方法用于实际食品样品（方便面调味料）中TBHQ的测定，并与高效液相色谱（HPLC）法进行对比验证。样本来源为本地市场购买的方便面调味料。

在“电化学聚合三聚氰胺于CPE表面”部分，研究人员通过CV监测了三聚氰胺的聚合过程。在中性PBS中，循环伏安图显示了明确的氧化还原峰，表明聚三聚氰胺成功在CPE表面生长。对于TBHQ印迹的EMIP-M，聚合过程中同时出现了TBHQ的特征氧化还原峰，随后的淋洗步骤成功去除了TBHQ模板分子。SEM-EDX分析证实，与裸CPE和非印迹聚三聚氰胺修饰电极（CPE/ENIP-M）相比，CPE/EMIP-M表面更粗糙且具有更多孔腔，增加了电极的表面积。EIS结果显示，修饰后电荷转移电阻（R_ct）发生变化，其中CPE/EMIP-M的R_ct值介于裸CPE和CPE/ENIP-M之间，表明印迹空穴的存在促进了电子转移。

在“CPE/EMIP-M的电化学表征”部分，SWV测试表明，在相同TBHQ浓度下，CPE/EMIP-M产生的氧化电流峰最高，证实了分子印迹位点对TBHQ的特异性识别和富集作用增强了信号响应。研究人员优化了电聚合的循环次数，发现20个循环时灵敏度最高；继续增加循环次数会因聚合物膜过厚影响TBHQ的扩散而降低灵敏度。对缓冲液pH值的优化显示，在pH 7.0时氧化峰电流最大，这归因于在此pH下，去质子化的聚三聚氰胺与质子化的TBHQ之间存在有利的静电相互作用。氧化峰电位随pH升高向负方向移动，符合能斯特方程。

在“扫描速率研究”部分，循环伏安实验表明，TBHQ的氧化峰电流与扫描速率的平方根成线性关系，且log电流与log扫描速率的斜率接近0.5，表明电极反应受扩散控制。

在“分析性能”部分，研究人员评估了电极的重复性、重现性、线性范围、检出限和抗干扰性。重复性测试中，CPE/EMIP-M经40次测量后相对标准偏差（RSD）为5.4%，优于裸电极，体现了聚三聚氰胺结构的稳定性。重现性测试表明不同电极间性能一致。线性范围研究发现，在1-1000 μM范围内存在三个线性区间，最低浓度区间（1-10 μM）的灵敏度最高（0.0515 μA/μM），计算得到的检出限为0.29 μM，优于文献报道的多数同类传感器。抗干扰实验表明，即使在结构类似的干扰物丁基羟基茴香醚（BHA）和二丁基羟基甲苯（BHT）浓度高出200倍的情况下，CPE/EMIP-M仍能选择性地检测TBHQ。

在“样品分析”部分，研究人员将所建方法应用于本地市场购买的方便面调味料样品中TBHQ的检测。通过乙醇提取和简单的前处理后，使用SWV测定，并与HPLC法结果进行对比。两种方法测得的TBHQ含量在统计学上无显著差异（t检验），证明了该电化学传感器用于实际复杂样品分析的可靠性和准确性。

总结讨论部分，本研究成功开发了一种基于EMIP-M修饰的碳糊电极，用于TBHQ的高选择性电化学检测。该传感器利用三聚氰胺电聚合形成导电聚合物膜，并通过分子印迹技术引入特异性识别位点，实现了在复杂基质中对TBHQ的灵敏、稳定检测。所建立的方法具有操作简便、成本较低、符合绿色化学原理等优点。研究结论部分指出：TBHQ印迹聚三聚氰胺已成功在CPE表面于中性pH条件下电聚合制备。该修饰电极对TBHQ的氧化表现出电催化活性，其氧化电流与TBHQ浓度呈线性关系，可用于分析测定。在1微摩尔（μM）至1000 μM浓度范围内发现三条线性相关曲线。该修饰电极表现出良好的灵敏度，检出限（LOD）为0.29 μM。它对干扰化合物（BHA和BHT）也显示出良好的选择性，即使其浓度比TBHQ高出200倍。该工作电极可用于测定方便面调味料样品中的TBHQ，所得结果与高效液相色谱（HPLC）方法无显著差异，证明了该方法在实际样品分析中的潜力。然而，该方法的更广泛应用需要通过基质回收率测试加以验证。