单宁的电化学氧化及伏安测定法El...

单宁的电化学氧化及伏安测定法
曲祥金!
周
杰
尹洪宗
孙衍华
张树芹
（山东农业大学化学系，泰安271018）
摘
要
以玻碳电极（GCE ）为工作电极，KH 2PO 4-Na 2HPO 4为支持电解质，
通过循环伏安法首次观测到了单宁的不可逆氧化峰。

在单宁浓度为1.0X 10-7~1.2X 10-5mOl /L 范围内与其峰电流呈线性关系；检出限为1.3X 10-8mOl /L 。

在中药五倍子浸提液中用标准加入法进行回收实验，
其平均回收率为100.6%。

该法简便、快速，用1.0X 10-6mOl /L 的单宁溶液重复测定11次，RSD 为2.1%。

对其反应机理作了初步探讨。

关键词
单宁，五倍子，电化学氧化，伏安法
2001-03-19收稿；2001-08-10接受
1引言
单宁是广泛存在于植物中一类复杂的多元酚类衍生物，可作为生物活性物质与生命物质发生一系
列生理化学反应，在临床、食品、印染和日用化工等方面有多种用途。

单宁的测定有香草醛光度法［1］
、流动注射分析法［2，3］等，但其伏安行为的研究报道不多。

本文对单宁在玻碳电极（GCE ）上的电化学行为作
了较深入的探讨，并建立了应用伏安法测定单宁的新方法，检出限可达1.3X 10-8mOl /L 。

2
实验部分
2.1
仪器和试剂
MP-2型溶出分析仪（山东电讯七厂），玻碳电极（!=0.126cm 2）为工作电极，参比电极为饱和甘汞电极（SCE ），辅助电极为铂电极。

5.0X 10-4mOl /L 单宁标准液：取0.2126g 单宁（AR.），水溶解后定容于250mL 量瓶中，冷、暗处保存。

其它试剂均为优级纯或分析纯。

水为去离子水，再经二次蒸馏所得水。

2.2
实验方法
GCE
（表面已成镜面）按文献［4］
处理。

取一定量单宁标准（或样品）液于50mL 量瓶中，用0.067mOl /L KH 2PO 4-Na 2HPO 4（pH 6.0）
底液稀释至刻度，摇匀后转入电解池，以2000r /min 开路搅拌2min ，静止1min ，
在0.00~1.00V 进行伏安扫描，记录阳极氧化峰。

3
结果与讨论
3.1
循环伏安图
分别用Ag 电极、Pt 电极及GCE 做工作电极进行CV 实验，结果表明：GCE 对单宁的伏安响应较好
（图1）。

Ag 电极对单宁无响应；Pt 电极虽有响应但重复性较差。

实验中选GCE 为工作电极。

由图1可见，单宁的阳极扫描有峰，峰电位"p =0.31V ，而反扫无峰，说明单宁的氧化是不可逆的。

3.2支持电解质的选择
分别用相同浓度（0.5mOl /L ）的KCl 、KNO 3及Na 2SO 4支持电解质进行CV 实验，未观察到氧化峰和还原峰。

分别用相同pH 值的KH 2PO 4-Na 2HPO 4、Na 2B 4O 7-HCl 、H 3BO 3-HCl-NaOH 、Na 2B 4O 7-KH 2PO 4和B-R 缓冲溶液实验，表明：KH 2PO 4-Na 2HPO 4支持电解质，CV 和LSV 不但峰形好，灵敏度高，且峰电位较低。

实验选KH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲溶液做支持电解质。

3.3
底液pH 值的影响
改变缓冲剂KH 2PO 4、Na 2HPO 4浓度比，
调节单宁溶液的酸度进行LSV 实验，结果如表1。

由表1可第30卷2002年2月
分析化学（FENXI HUAXUE ）研究简报Chinese JOurnal Of Analytical Chemistry
第2期192~194
图1循环伏安图Fig.1
Cyciic voitammogram
1.0X 10-6moi /L 单宁
（tannic acid ），0.067moi /L KH 2PO 4-Na 2HPO 4（pH 6.0），1=300mV /S ，玻碳电极（giaSSy carbon eiectrode ）。

见，从pH 3.0~6.0，峰电流逐渐增大，pH >6.0时峰电流逐渐减小，说明pH 6.0时单宁的电活性最强。

在此酸度下有利于单宁的电氧化，故选择pH =6.0。

进而考察缓冲剂浓度的影响。

结果显示，当单宁浓度相同时，KH 2PO 4-Na 2HPO 4浓度<0.067moi /L ，灵敏度逐渐降低，原因是缓冲能力已不足维持一定的pH 值。

因此，本实验选定KH 2PO 4-Na 2HPO 40.067moi /L （pH 6.0）缓冲溶液作底液。

3.4
单宁的传输特性
CV 实验结果表明：当1!100mV /S 时，i p 与11/2
成正比，这说明电化学过程是受扩散所控制的［5］。

当1>100mV /S 时，i p 与1成正比，这说明电化学过程是受吸附所控制的
［5］
；当将GCE 由所测定的单宁溶液移入只含磷酸盐的底液中进行CV 扫描时，峰信号仍可观测到，这进一步证实了单宁的吸附行为。

3.5
扫速对峰电位的影响
E p 随1的增大而正移，1在79~476mV /S 间变化时，E p 从0.3056V 变至0.4417V ，两者间为直线，线性方程为E p =0.2731+0.34581，r =0.9931。

表1pH 值的影响（2.35X 10-5moi /L 单宁）
Tabie 1Effect of pH in 2.35X 10-5moi /L tannic acid
pH 3.0 4.0 5.0 6.07.08.09.010.0i p /!A
12.29
16.38
21.50
24.06
20.99
17.92
6.66
2.56
3.6线性范围、检测限及重现性
取单宁浓度为6.0X 10-4moi /L 的标准液，用底液稀至所需浓度进行实验，单宁浓度在1.0X 10-7~
1.2X 10-5moi /L 范围内i p 与其浓度呈良好的线性关系，线性回归方程为Y =8.316+967
2.2X 103C ，r =0.9992。

检出限为1.25X 10-8moi /L 。

对1.0X 10-6moi /L 的单宁溶液重复测定11次，RSD 为2.1%。

3.7干扰实验
对1.0X 10-6moi /L 单宁，相对误差<15%，下列共存物质（倍）不干扰：Na +（2X 106），K +、Ci -、SO 2-4（1X 106
），NO -3（8X 104），NH +4、Mg 2+、F -（4X 104），甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、L -缬氨酸、葡萄糖、D -果糖、D -木糖、
半乳糖、山梨酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸、乳酸、乙酸、蚁酸、蔗糖（1X 104），苯甲酸（8X 103），草酸（5X 103），亮氨酸（4X 103），Vc （20）。

可见大多数常见物质不干扰，方法有较好选择性。

3.8
标准加入回收实验
称取中药五倍子碎片2.0000g 于具塞锥形瓶中，在恒温水浴中45C 用水浸提3次，每次81。

趁热用纸滤快速过滤，浸提液合并入250mL 量瓶中，水稀释至刻度，得澄清的五倍子单宁浸提液。

将适量浸提液和单宁标准液加入50mL 容量瓶中，用底液稀释至刻度，进行回收实验，结果见表2。

测得五倍子中单宁含量为65.3%。

测得结果令人满意。

表2五倍子样液中单宁测定结果（I =3）
Tabie 2Determination reSuitS of tannic acid in gaiinut
（I =3）序号
No.单宁浓度
Concentration of tannic acid （moi /L ）
本底值
Ouant 加入量Added 回收量Obtained
回收率Recovery （%）
平均回收率
Average recovery （%）
1 1.00X 10-5 2.35X 10-7 2.46X 10-7104.6
2 1.00X 10
-5
9.40X 10
-7
9.25X 10
-7
98.43 2.15X 10-6 3.60X 10-6 3.69X 10-6102.54
2.15X 10-6
9.60X 10-6
9.31X 10-6
97.0
100.6
9
61第2期曲祥金等：单宁的电化学氧化及伏安测定法
3.9反应机理的探讨
3.9.1
电极反应的电子数（!）对于不可逆电极过程，可利用\E p -E p /2\=1.857RT /!nF 确定!和
n
［6］。

根据本实验LSV 波的E p 和E p /2计算得出!n =0.6482，由文献［6］
，取!=0.5，求得n =1.3二1。

3.9.2电极反应的质子数（"）测定单宁在KH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲溶液中pH 对峰电位的影响，实验结果表明：在pH 4~8范围内，pH 增大峰电位负移，线性回归方程为E p =0.8371-0.07804pH 。

由Nernst 方程E p =E 0-2.303RTm pH /!nF 得-0.07804=-0.05715m
!n
，因为!n =0.6482，所以m =0.9二1。

根据上述实验事实，又由文献
［7］
推测，电极反应的机理为单宁生物合成的逆过程，即在本实验条件下，单宁部——
——
—
分水解产生的
酸被氧化为去氢莽草酸：
OH
HO COOH
OH
一
—
—-e
OH
—
O
COOH
OH +H
+
References
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Institute of Scientific and Technoiogicai Information ，Chinese Academy of Forestry Compiie
（中国林业科学研究院科技情报研究所）.External Technology of Tannin Exteract （国外栲胶技术）.Beijing （北京）：Chinese Forestry Press （中国林业出版社），1981：183
Electrochemical Oxidation and Voltammetric
Determination of Tannic Acid
Ou Xiangjin 兴，Zhou Jie ，Yin Hongzong ，Sun Yanhua ，Zhang Shugin （Department of Chemistry ，Shandong Agricultural Uniuersity ，Taian 271018）
Abstract The eiectrochemicai oxidation of the tannic acid was studied by cyciic voitammetry with giassy carbon eiectrode in a soiution containing 0.067moi /L of supporting eiectroiyte KH 2PO 4-Na 2HPO 4.An irreversibie oxidation peak of tannic acid at 0.31V was observed in a potentiai range of 0.00~+1.00V us .SCE.The anodic current is iineariy proportionai to the concentration of tannic acid in the range of 1.0X 10-7~1.2X 10-5moi /L.The detection iimit is 1.3X 10-8moi /L.Recovery tests of standard addition in Chinese gaiinut sampies showed an average recovery of 100.6%.The method is simpie ，rapid and sensitive with a reiative standard deviation of 2.1%（n =11）at 1.0X 10-6moi /L ievei.The reaction mechanism is aiso discussed.Keywords Tannic acid ，gaiinut ，eiectrochemicai oxidation ，voitammetry
（Received 19March 2001；accepted 10August 2001）
71分析化学第30卷。