刘心同 汪庆祥 高宏伟
(1.山东出入境检验检疫局,青岛266002; 2.青岛科技大学化学与分子工程学院,青岛266042)
摘要:采用线性扫描伏安法、循环伏安法和微分脉冲伏安法等方法研究了熊果苷在玻碳电极上的电化学行为。试验结果表明:pH 2.0的B-R缓冲溶液中,熊果苷在0.86 V(vs.SCE)处有一灵敏的氧化峰,在0 V有一较小的还原峰。以氧化峰为考察对象,对试验条件进行了优化。在最佳条件下,熊果苷浓度在2.0×107~4.0×10-6mol·L-1范围内与氧化峰电流呈线性关系,检出限为1.4×10-7mol·L-1。该方法用于膏霜类模拟化妆品中熊果苷的检测,得到的回收率在98.0%~100.6%之间。
关键词:熊果苷;伏安法;化妆品
中图分类号:O657.31 文献标识码:A 文章编号:1001-4020(2008)03-0209-03
熊果苷又名熊果素、熊果酚苷等,化学名为对-羟基苯-β-D-吡喃葡糖苷,是从鸟饭树、酸果蔓和梨树枝等植物中提取得到的一种易溶于水的天然活性物质,结构式如图1。
它能够迅速渗入肌肤,有效抑制皮肤中酪氨酸酶的活性,阻断黑色素的形成,通过自身与酪氨酸酶的结合,加速黑色素的分解和排泄,从而达到祛除色斑和雀斑的效果。通常,含3%熊果苷的膏霜能消除90%以上紫外线引起的晒黑。因其最早来源于天然绿色植物,对细胞不产生毒害、刺激性、致敏性,还有润肤、愈创、杀菌等效果,故被称为具有“绿色、安全、高效”概念的皮肤美白活性物质。
曾有文献报道的化妆品中熊果苷的分析方法有毛细管气相色谱法、高效液相色谱法、重量法、滴定法和红外光谱法等。本试验应用伏安法测定了膏霜类模拟化妆品中熊果苷的含量,测定结果满意。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
CHI 832型电化学分析仪;三电极系统:玻碳电极(GCE,Φ3 mm)为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为辅助电极; pHs-25型pH计;超声波清洗器。
熊果苷标准储备溶液:2.0×10-4mol·L-1,称取熊果苷0.005 0 g用水溶解后转入于100 mL容量瓶中定容,置于4℃下保存备用。B-R缓冲溶液: 0. 2 mol·L-1,称取硼酸12.35 g溶于水中,加入磷酸13. 55 mL和乙酸11.80 mL定容至1 L,用0.2 mol·L-1氢氧化钠溶液调至所需pH值。试剂均为分析纯,水为石英二次蒸馏水。
1.2 试验方法
1.2.1 电极的预处理
使用前先将电极在金相砂纸上打磨,然后依次使用0.1μm和0.05μm氧化铝在麂皮上抛光成镜面,并用无水乙醇和水超声洗涤1 min,晾干备用。
1.2.2 标准溶液的测定
在10 mL比色管中加入一定量的熊果苷标准溶液和B-R缓冲溶液,定容至10 mL后,摇匀转入10 mL电解池中,将三电极体系插入溶液中,进行伏安扫描,得到熊果苷的伏安扫描图。
1.2.3 样品的预处理
称取含有2%熊果苷的模拟化妆品膏霜类样品0.05 g,加入水3 mL,不同的溶剂3 mL进行超声分散(萃取) 10 min,对于与水互溶试剂直接在0.45μm滤膜上过滤后定容,按1.2.2节方法测定;对于与水分层溶剂,将溶液移入分液漏斗中分离,取水层并将非水层洗涤3次,合并后将滤液定容至100 mL,按1.2.2节方法测定。
2 结果与讨论
2.1 循环伏安图
图2为2.0×10-5mol·L-1熊果苷在玻碳电极上的电化学行为。
由图2可知,熊果苷在0.86 V处有一明显的氧化峰(p1),而在0 V处有一小的还原峰(p2),表明熊果苷在玻碳电极上为一个准可逆过程。在本试验中,因为p1较p2峰形好,而且灵敏度高,故以p1为研究对象。对于氧化过程,电子转移数(n)可以根据下式求得。
| Ep-Ep/2|=1.857RT/αnF
在本试验中,|Ep-Ep/2|=125 mV,代入上式求得αn=0.38,根据文献[3]取α=0.4,得n=0.95≈1,即在本试验条件下,熊果苷氧化为1e电极反应过程。考察了缓冲溶液pH对氧化峰电位Ep1的影响。当B-R缓冲溶液在pH 1.4~7.0范围内变化时,随pH值增大熊果苷的峰电位Ep1逐渐负移,两者之间呈线性相关,线性回归方程Ep1=-0.049 5 pH+1.484 3(r=0.997 2)。此结果表明H+参与了电极反应。
2.2 测定条件的优化
2.2.1 支持电解质及其pH值的选择
试验了2.0×10-5mol·L-1熊果苷在0.1 mol·L-1的盐酸、氢氧化钠、Tris-HCl缓冲溶液(pH3.8~8.6),柠檬酸-磷酸氢二钠(pH2.3~6.0,)B-R(pH 2.0~8.0),KH2PO4-NaHPO4等缓冲溶液中的电化学行为。结果表明:在中性和偏碱性缓冲溶液中,峰形较差或几乎检测不出电化学信号,而在酸性条件下以在B-R缓冲溶液中峰形最好,且灵敏度较高。本试验选用B-R缓冲溶液作为底液。改变B-R缓冲溶液的pH值进行循环伏安法试验,结果表明:当pH在1.4~2.0范围内变化时,峰电流Ip随pH值增大而逐渐增大;当pH>2.0,峰电流又随pH值增大而逐渐减小,不利于测定;在pH 2.0时,熊果苷在玻碳电极上的电化学信号最灵敏。本试验选择pH 2.0的B-R缓冲溶液作为支持电解质。
2.2.2 扫速的影响
改变扫速(ν)进行线性伏安扫描,结果发现当扫速在11~140 mV·s-1范围内变化时,Ip与ν1/2呈线性关系,线性回归方程Ip=0.877 5ν1/2+1.022 4(r=0.998 9),表明在此扫速范围内电极过程受扩散控制[9]。
2.2.3 富集时间和富集电位的影响
采用线性扫描伏安法考察了富集时间对熊果苷峰电流和峰电位的影响。当富集电位固定为0 V,发现富集时间在2~30 s变化时,熊果苷氧化峰电流随富集时间的延长迅速增加,此后趋于稳定,说明熊果苷在电极表面富集饱和。试验选择30 s的富集时间。在0.0~0.7 V电位区间内改变富集电位,观察熊果苷电化学响应的变化,结果表明,富集电位从0.0 V增至0.2 V时,峰电流逐渐增大,超过0.4 V时,峰电流基本趋于稳定。试验选择0.2 V作为富集电位。
2.3 共存物质的影响
对4.0×10-5mol·L-1熊果苷进行测定,当相对误差为±5%时,以下共存物质不干扰测定:50.0 mg·L-1的L-谷氨酸、L-精氨酸、L-白氨酸、L-丝氨酸、谷氨酰氨、L-半胱氨酸、缬氨酸、柠檬酸;20.0 mg·L-1的L-色氨酸;25.0 mg·L-1的L-酪氨酸;500.0 mg·L-1的葡萄糖;20.0 mmol·L-1的Mn2+、Ca2+、Co2+、Cu2+、Ni2+、Al3+、Mg2+;0.20 mmol·L-1的Ba2+、Fe3+;0.02 mmol·L-1的Pb2+。
2.4 样品预处理条件的优化
2.4.1 萃取溶剂的选择
在膏霜类模拟化妆品样品中,分别加入水、水+乙醇、水+乙醚、水+乙酸乙酯、水+氯仿萃取溶剂,按试验方法进行萃取分离后定容,按1.2.2节方法进行电化学方法测定,结果表明:以氯仿作为去干扰剂效果最佳。
2.4.2 萃取时间的选择
以氯仿为萃取剂,考察超声萃取时间对测得值的影响。结果表明:萃取时间在2~10 min之间,测得值随时间增加而升高,之后趋于平衡。试验选择萃取时间为10 min。
2.5 线性范围及检出限、精密度试验
在最佳测定条件下进行微分脉冲伏安法试验,发现脉冲周期τ在0.1~1.0 s之间变化时,Ip随τ的增加而增加;当τ>1.0 s,Ip开始趋于稳定,Ep受τ影响不大;当脉冲高度ΔE在10~40 mV之间变化时,Ip随ΔE的增大而增大,Ep不断负移。选定τ=0.6 s,ΔE=40 mV。结果表明:熊果苷浓度在2.0×10-7~4.0×10-6mol·L-1范围内与Ip呈线性关系,线性回归方程Ip=1.184c+0.996 8(r=0.998 2),检出限为1.4×10-7mol·L-1。配制11份相同浓度的熊果苷溶液进行测定,求得相对标准偏差为2.23%。
2.6 标准加入回收试验
取已知含量的熊果苷膏霜类模拟化妆品样品,加入1.00,4.00,8.00μmol·L-1熊果苷标准溶液,按预处理方法进行分离测定,测得回收量分别为0.98, 3.96, 8. 05μmol·L-1,回收率分别为98.0%,99.0%,100.6%。
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