马铃薯中生物碱的电化学性能的研究

马 铃 薯 是 主 要 的 粮 食 、蔬 菜 和 词 料 ，也 是 淀粉 工 业 与 食 品 工 业 的 传 统 原 料 马 铃 薯 中 含 有 淀 粉 、蛋 白质 、类胡萝卜素及生物碱等。生物碱是马铃薯的 次 生 代 谢 产 物 ，在 其 芽 、幼 叶 、花 、未成熟块茎及成 熟 薯 皮 组 织 中 含 量 较 高 ，对 抵 御 病 原 菌 和 病 虫 侵 害 有 一 定 的 作 用 ，对 某 些 真 菌 、细菌等病原微生物有 一定的抑制和杀灭作用，可作为植物抗毒素开发利 用 ，也可作为开发绿色农药的原材料。另 外 ，马铃薯 种的生物碱抵御、驱赶害虫等特性还可用于马铃薯 抗病虫害新品种的培育。运用在杂交育种中，对培 育 抵 抗 性 强 、产 量 高 、 成熟块茎中生物碱含量低和 食用安全性好的新品种意义重大。
而 减 小 的 趋 势 （如 图 4b 所 示 ），但 在 p//3.0时 i,,值
最 大 且 峰 形 最 好 （如 图 4a 所示）。综合考虑氧化峰
电 流 大小和峰形状，选 择 />W3.0为 最 佳 的 测 定 p// 值。如 图 4 所示。
图 4 pH值 对 生 物 碱 的 C V 图 和 峰 电 流 ⑴ ）的影响
压 浓 缩 、甲醇 溶 解 、超 声 、样品为马铃薯糖苷生物碱 的 粗 样 提 取 液 ，待 测 。 1 . 2 . 2 糖苷生物碱吸光度的测定
取 标 准 糖 苷 生 物 碱 样 品 ，用 无水 甲醇 溶 液 做 参 比溶液测定糖苷生物碱的最大吸光度。 1 . 2 . 3 循环伏安法测定电化学
以 裸 金 电 极 为 工 作 电 极 ，饱 和 甘 汞 为 参 比 电 极 ， P t丝为辅助电极。工作电极先后用0.3um 和 0.05um 粒 度 a -Al20 3在麂皮上打磨抛光，用蒸馏水冲洗电 极 表 面 ，待电极表面风干后测定。
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马 赞 赞 ：马 铃 薯 中 生物 碱 的电 化学 性 能的 研究
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图6 LSV峰电流ip(A)与浓度c (mg/mL丨的标准曲线 2 . 6 马铃薯中生物碱测定
移 取 O.lm L 生 物 碱 的 甲 醇 溶 液 稀 释 至 500mL,
得到马铃薯中生物碱待测溶液。取 lm L 的待测溶
解质时循环伏安图最理想，且 不 同 浓 度 下 峰 电 流 ip 变化稳定，可供后续定量分析。图 3 分 别 为 KN0 3(如 图 3a 所示)、HAc( 如 图 3b 所 示 ）、H2S0 4(如 图 3c 所 示 ）、KC1( 如 图 3d 所 示 ）做支持电解质时的循环伏 安图。
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1 材料与方法
1 . 1 实验材料 1 . 1 . 1 材料与试剂
马 铃 薯 ，次 氯 酸 钠 （AR),无 水 甲 醇 （AR)，浓氨
水 （AR)，石 油 醚 （AR),浓 硫 酸 （AR)，氢 氧 化 钠
(AR)，卡茄碱标准样，石 英 砂 ；实验用水均为二次蒸
生物碱通常指茄科和百合科植物产生的具有 特 殊 留 体 结 构 的 一 类 生 物 碱 ，有 时 也 被 称 为 留 体 生 物碱(Steroidal Alkaloid)。根据生物碱苷兀的不同结 构 大 致 分 为 前 次 喊 ‘垸 （solanidanes)、螺 旋 留 喊 烧 (spiroslanes)和其他留体衍生物三类。常见的糖苷生 物碱的化学结构和来源如图1 所示。
的 5mmol/LH2S0 4 溶 液 ，调 整 /?//等 于 3.0，设置扫 描 速 率 t;=0.01 V / s 对 标 准 溶 液 做 线 性 扫 描 伏 安 图 ，研 究 生 物 碱 标 准 溶 液 的 不 同 浓 度 c 与氧化峰 电流ip的关系，得到浓度c 在 2.00E-05mg/mL-l .00E 04mg/mL之 间 有 最 好 的 线 性 关 系 （如 图 6 所 不 ）。
A - 1.00E —04m g/m L,b —2.00E —04 m g/m L,c -4.00E —04 mg/m L，d—6.00E —04 mg/m L，e-8.00E —04 mg/mL
图 5 扫 描 速 率 的 1/2次方与峰电流的关系图
2 . 5 标准曲线 取 不 同 浓 度 lm L 生 物 碱 标 准 溶 液 ，加 入 lmL
第 37卷
P o te n tia l (V)
2.3 p H 值的选择
- K N 0 3 做 电 解 质 ，b—H A c 做 电 解 质 ，c- H jC X 做 电 解 质 ，d- K C l 做 电 解 质 图 3 不同电解质中卡茄碱的C V 图
最佳扫描速率r=0.01V/S。如 图 5 所示。
1 . 2 实验方法 1 . 2 . 1 马铃薯中生物城提取
新 鲜 的 马 铃 薯 皮 、充 分 研 磨 、取 7 0 % 的甲醇溶
液溶解，3 0 1 下超声波振荡处理、抽 滤 、减压浓缩、然 后 用 2 % HC1 溶 解 、石 油 醚 萃 取 、浓 氨 水 调 节 PH 、离 心 、沉 淀 并 烘 干 、沸甲醇迅速溶解后进行热抽滤、减
近 代 医 学 研 究 表 明 ，马 铃 薯 中 生 物 碱 与 其 他 甾 族生物碱一样有消炎、强 心 、平 喘 、抗过敏调节代谢 和内分泌的作用P4 。我国马铃薯种植面积广，而不 被 人 们 重 视 的 薯 皮 、薯 渣 中 生 物 碱 含 量 很 高 ，糖苷 生物碱资源十分丰富。因 此 ，研究马铃薯中生物碱 含 量 的 测 定 ，具 有 重 大 的 实 用 意 义 。
馏水。
.
1 . 1 . 2 仪器设备
CHI832B 电化学分析仪（上海辰华仪器公司）； 实 验 采 用 三 电 极 体 系 ：工 作 电 极 为 金 电 极 ，Ag/AgCl ( 饱 和 KC1 溶 液 ）为 参 比 电 极 ，P t 丝 为 辅 助 电 极 ； KH3 2 0 0 型 超 声 清 洗 器 （昆山禾创超声仪器有限公 司 ） ； AnkeTDL 80-2B 台 式 离 心 机 （上海安亭科学 仪器制造厂）；A L1 0 4 电 子 天 平 （上海梅特勒-托利 多仪器有限公司）；RE-2000B 旋 转 蒸 发 器 （上海亚 荣 生 化 仪 器 厂 ）远 红 外 快 速 干 燥 箱 （上海申光仪器 仪 表 有 限 公 司 ）;SHZ- D(III)循 环 水 式 真 空 水 泵 （巩 义 市 予 华 仪 器 有 限 责 任 公 司 ）。
对 马 铃 薯 糖 苷 生 物 碱 的 提 取 、分 离 、纯化及测 定方法的研究国外比较完善，国内报道很少' 将生 物碱溶于某些溶剂甲醇、乙 醇 、吡 啶 、乙 腈 、稀 酸 （乙
酸 、硫 酸 、硝 酸 ）中 ，利 用 生 物 碱 遇 碱 （氨 水 、氢氧化 钠 ）沉淀的特征对其进行提取纯化，然后进行测定。 本文采用甲醇提取一氨水沉淀并辅助超声波震荡 的 方 法 提 取 马 铃 薯 中 生 物 碱 ，利 用 电 化 学 方 法 对 其 进行定量测定。
用 循 环 伏 安 法 测 试 不 同 电 解 质 （KN0 3、HAc 、 H2S0 4、KC1 ) 中生物碱标准溶液不同浓度的伏安图。 加人等量最佳电解质溶液，检 测 lx H r *mg/m L生物 碱标准溶液在不同p H 下的循环伏安图和线性扫描 伏安图。以线性扫描伏安法测定不同扫描速率下生 物 碱 标 准 溶 液 的 峰 电 流 ip。
p // 值 ：2 —2.0,3-3.0，4 - 4 . 0 ,5 - 5 . 0 ，6-6.0
2 . 4 扫描速率的选择 伏安法测试生物碱过程中，扫描速率影响测试
的灵敏度和分辨率，根据扫描速率v 的平方根和氧 化 峰 电 流 ^成 正 比 关 系 ，选 择 H2S0 4溶液作为支持 电 解 质 、/>//值 等 于 3.0时 测 定 不 同 扫 描 速 率 v (0.0025V/s 、0.005V/s 、0.01V/s 、0.0001 V/s 、0.05V/s ) 时 卡茄碱溶液的电化学行为，确定不同扫描速率v 对 应 的 氧 化 峰 电 流 ip，通 过 分 析 vw-ip线 性 关 系 ，得到
第 37卷 第 10期 2021年 5 月
甘肃科技 Gansu Science and Technology
Vol.37 No. 10 May 2021
马铃薯中生物碱的电化学性能的研究
马赞贽
(甘 肃 隆 宇 检 测 科 技 有 限 公 司 ，甘 肃 兰 州 730070)
摘 要 ：本 文 探 索 了 马 铃 薯 中 生 物 碱 的 电 化 学 性 能 ，初 步 研 究 并 建 立 了 电 化 学 测 定 马 铃 薯 中 生 物 碱 的 方 法 。甲醇提 取 一 氨 水 沉 淀 并 辅 助 以 超 声 波 震 荡 提 取 马 铃 薯 中 的 生 物 碱 ；在 裸 金 电 极 上 用 循 环 伏 安 （C V ) 法和 线性 扫 描 伏 安 (L SV )法 测 试 卡 茄 碱 标 准 样 的 梯 度 溶 液 ，探 索 马 铃 薯 中 生 物 碱 测 定 的 最 佳 电 解 质 为 5mmol/L 的 H2SO4、p//=3.0、扫描 速 率 r =0.01V/S; 在 最 佳 条 件 下 测 定 峰 电 流 & 和 马 铃 薯 中 生 物 碱 提 取 液 浓 度 c 的 线 性 关 系 ，建 立 线 性 扫 描 伏 安 (L SV )测 定 马 铃 薯 中 生 物 碱 的 方 法 。研 究 表 明 ，马 铃 薯 中 生 物 碱 具 有 良 好 的 电 化 学 行 为 ，为 进 一 步 研究 马铃薯 中生 物碱电化学性能奠定基础。 关 键 词 ：马 铃 薯 ；生 物 碱 ；电 化 学 ；线 性 扫 描 伏 安 法 ；循环伏安法 中 图 分 类 号 ：S 332
液，加 入 lm L的 5mmol/L 的 H2S0 4溶液，调 至 3.0,
在 相 同 浓 度 的 lm L生物碱标准溶液中加人
lm L 的 5mmol/LH2S0 4 溶 液 ，对 所 得溶液在不同/>//
(2.0、3.0、4.0、5.0、6.0)下 进 行 线 性 扫 描 伏 安 测伏安图（如 图 4 所 示 ）。结 果 表 明 ，生物碱的氧化峰电流ip随 着 PH 值有增大
图 1 马铃薯中主要生物碱的化学结构
马 铃 薯 中 生 物 碱 的 电 化 学 性 能 的 研 究 ，目前国 内 还 未 见 报 道 。生 物 碱 的 测 定 方 法 主 要 有 循 环 伏 安 法I8' 薄 层 层 析 ％等 ，这些方法都需要复杂的前处 理 过 程 、操 作 烦 琐 ，灵敏度低等不足。本文利用循环 伏安法和线性扫描伏安法测定马铃薯中生物碱的 电 化 学 性 能 ，通 过 对 测 定 条 件 的 探 索 ，首次利用生 物碱线性扫描伏安图的氧化峰电流与浓度呈现良 好的线 性 关 系 ，以峰电流检测其浓度。该方法处理 简 单 、灵 敏 度 高 ，建立了检测马铃薯中生物碱的新 方法。
选 择 线 性 扫 描 伏 安 法 在 最 佳 电 解 质 、pH 、扫描 速率下测定不同浓度生物碱标准溶液和马铃薯中 生 物 碱 提 取 物 溶 液 的 各 峰 电 流 ip。
2 结果与分析
2 . 1 糖苷生物碱吸光度的测定 同 一 浓 度 下 测 定 波 长 在 200~350nm 范围生物
碱的吸光光度，如 图 2⑷ 所 示 ，不同浓度下糖苷生物 碱的最大吸收峰值，如 图 2(b )所示。
A
0
(a)
(b )
图 2 相同浓度不同波长生物碱的吸光度与不同浓度生物碱与最大吸收峰的关系
2 . 2 支持电解质的影响 研 究 了 生 物 碱 在 4 种 电 解 质 （KN0 3、HAc 、
H2S0 4、KC1)中的电化学行为。通 过 lm L 标准溶液加 lm L 不同电解质溶液（浓 度 为 5mmol/L )的循环伏安 图比较分析，得 到 以 5mmol/L 的 H2S04溶液作为电