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2012届本科毕业论文（设计）

红米红在玻碳电极上的电化学行为研究

姓

名：

陈亚楠

院

系：

化学化工学院

专

业：

化学工程与工艺

学

号：

110431002

指导教师：

武耐英 副教授

2013年 5月 11日

商丘师范学院2013届本科毕业论文（设计）

目录

摘 要...............................................................................................................................................II Abstract............................................................................................................................................II 第一章 绪论.....................................................................................................................................1 1.1 红米红的简介...........................................................................................................................1 1.1.1 红米红的结构.......................................................................................................................1 1.1.2 红米红的功能.......................................................................................................................1 1.1.3 红米红的应用.......................................................................................................................1 1.1.4 红米红的优缺点...................................................................................................................1 1.1.5 红米红的经济性...................................................................................................................2 1.2 循环伏安法...............................................................................................................................2 1.2.1 基本原理...............................................................................................................................2 1.2.2 循环伏安法的应用...............................................................................................................2 1.3 差分脉冲伏安法.......................................................................................................................2 1.3.1 基本原理...............................................................................................................................2 1.3.2 特点.......................................................................................................................................3 1.4 选题意义....................................................................................................................................3 第二章 红米红在玻碳电极上的电化学行为研究.........................................................................5 2.1 实验仪器...................................................................................................................................5 2.2 实验试剂...................................................................................................................................5 2.3 实验步骤...................................................................................................................................5 2.3.1 溶液的配制...........................................................................................................................5 2.3.2 实验步骤...............................................................................................................................5 2.3.3 实验结果与讨论...................................................................................................................6 2.4 结论.........................................................................................................................................10 参考文献.........................................................................................................................................10 致 谢..............................................................................................................................................11 英文文献翻译.................................................................................................错误！未定义书签。

I

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红米红在玻碳电极上的电化学行为研究

摘 要

本实验采用循环伏安法研究了红米红在玻碳电极上的电化学行为。实验发现，在0.1mol/L pH=6.66的PBS缓冲溶液中，红米红能在玻碳电极上产生良好的氧化峰，红米红的氧化峰峰电位为0.7 V。本文考察了Cu（II）、DNA、及其混合溶液（Cu（II）和红米红混合溶液）对峰电位和峰电流的影响。基于此点建立了差分脉冲伏安法快速测定红米红的分析方法。该方法具有灵敏度高、选择性好、分析时间短、操作简单、快速、成本低等优点。

关键词

玻碳电极；红米红；Cu（II）;DNA相互作用;及其混合溶液（Cu（II）和红米红混合溶液）;PBS

缓冲溶液；差分脉冲伏安法；循环伏法

Electrochemical behavior of beet red on a glay carbon

electrode

Abstract In this study, cyclic voltammetry and electrochemical behavior of the red rice red on a glay carbon electrode were investigated.It was found that in pH = 6.66 0.1mol/L PBS buffer solution, red rice red on a glay carbon electrode produces good oxidation peak,red rice red oxidation peak potentials is 0.7V.This paper examines the Copper(II), DNA interaction, and their mixture(Cu(II)and red rice red mixture)concentration on peak potential and peak current.Based on this analysis method, we introduce a differential pulse voltammetry determination of beet red.The method has high sensitivity, good selectivity, short analysis time, simple, rapid, and low cost.Keywords

Glay carbon electrode;red rice red;Copper(II);DNA interaction;and their mixture(Cu(II)and red rice red mixture);PBS buffer solution;Cyclic voltammetry;differential pulse voltammetry

II

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第一章 绪论

1.1 红米红的简介

红米红，紫红色粉末或液体（溶于丙二醇等溶剂）。溶于水。红米红外观为紫红色液体或粉末，溶于水、溶于乙醇，不溶于丙酮、石油醚。稳定性好，耐热、耐光，但对氧化剂敏感，2＋钠、钡、锌、铜及微量铁离子对它无影响，但遇锡变玫瑰红色，遇铅及多量Fe，则褪色并沉淀。水溶液PH在1～6时为红色，在7～12时变成淡褐色至黄色

金属离子对红米红的稳定性有一定的影响。过多的Fe3+、Cu2+、Mn2+、Ca2+等可促使甜菜苷的降解，降低甜菜红的色调，故应用中，必要时加入适当的金属螯合剂来去除金属离子。1.1.1 红米红的结构

主要成分：主要是矢车菊-3-0-葡萄糖苷(Cyanidin-3-0-glucoside)，属花青素类，分子式：C21H21CLO11 分子量：484.84

图1.1 红米红色素的分子结构

1.1.2 红米红的功能

红米其米色粉红，糯性，米粒特长，有香气，含有不同的微量元素，用红米酿成的红米酒倍受女性青睐，因为它呈现红葡萄酒一样的红色，味道柔和、喝过后余味良好。实验证明，红米具有升高血浆高密度脂蛋白胆固醇（HDL），提高机体抗氧化能力的作用，对防治AS和其它慢性病也具有重要意义。这一发现对通过正常饮食途径提高体内的抗氧化水平，防治因氧化状态升高引起的慢性病有着重要的价值。

1.1.3 红米红的应用

可用作着色剂。中国《食品添加剂使用卫生标准》国标 GB 2760-2001规定用于配制酒、糖果、熟肉制品、腐乳、雪糕、冰棍、饼干、果冻、膨化食品、调味酱及风味乳饮料，均GMP（1）食品上的应用

红米红色素色泽鲜艳，着色均匀，无异味，具有较好的着色功能。常用于果汁、果味粉、果汁露、汽水、冰淇淋、糖果、糕点裱花、罐头、香肠等食品的着色。（2）医药、化妆品的应用

红米红含有丰富的淀粉与植物蛋白可补充消耗的体力及维持身体的正常体温。它富含众多的营养素，其中以铁素最为丰富故有补血及预防贫血的功效，而其中内含丰富的磷，维生素A、B群，则能改善营养不良、脚气症和夜盲症等毛病；又能有效舒缓疲劳、精神不振和失眠等症状。所含的泛酸、维生素E、谷胱滕胺酸等物质，则有抑制癌物质的作用，尤其对预防结肠癌的作用更是明显。1.1.4 甜菜红的优缺点

优点：

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着色能力强、无毒、安全，有改善肝功能，促进消化吸收的作用。甜菜红在中性PH值环境下有着优异的着色效果，非常适合于乳制品和冰激凌的着色。红甜菜高产量，价格便宜，可以为甜菜红色素的生产提供充足的原料。甜菜红色素提取工艺条件比较容易达到。

缺点：

稳定性能较差，抗热和抗光能力较低，易被氧化及耐还原性较差。只能在酸性或中性的条件下着色，在碱性条件下会变为甜菜黄质使溶液颜色迅速变黄。1.1.5 红米红的经济性

由于甜菜产量高，价格便宜，又随着新品种的不断引进并在我国广阔的土地上推广种植，为甜菜红色素的提取提供了充足的原料。又因甜菜红色素的提取工艺简单，所以甜菜红色素在我国有非常优越的生产条件。并且甜菜红能在食品、保健品、医药、化妆品、染料等多个领域都有良好的使用价值，所以开发甜菜红具有经济价值。1.2 循环伏安法

循环伏安法(Cyclic Voltammetry[11-15])一种常用的电化学研究方法。该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”。本法除了使用汞电极外，还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。

1.2.1 基本原理

如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流 —电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。循环伏安法中电压扫描速度可从每秒钟数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等固体电极。

1.2.2 循环伏安法的应用

循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析。

(1)电极可逆性[16]的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。

(2)电极反应机理的判断循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学—化学耦联反应等,对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。

(3)循环伏安法除了作为定量分析方法外，更主要的是作为电化学研究的方法，可用于研究点击反应的性质、机理及电极过程动力学参数等。

1.3 差分脉冲伏安法

1.3.1 基本原理

在汞滴生长到一定面积时在直流电压上面叠加一小振幅(10～100mV)的脉冲方波电压并在方波后期测量脉冲电压所产生的电流。依脉冲方波电压施加方式不同，脉冲极谱法分为示差脉冲极谱和常规脉冲极谱。前者是直流线性扫描电压上叠加一个等幅方波脉冲，得到 2

商丘师范学院2013届本科毕业论文（设计）的极谱波呈峰形，后者施加的方波脉冲幅度是随时间线性增加的，得到的每个脉冲的电流-电压曲线与直流极谱的电流-电压曲线相似。1.3.2 特点

（1）灵敏度高，在充分衰减充电电流Ic和毛细管噪声电流In的基础上放大法拉第电流，使检测下限可以达到10-8～10-9mol/L。

（2）分辨率好，抗干扰能力强。可分辨E1/2或Ep相差25mV的相邻两极谱波，前还原物质的量比被测物质的量高5×104倍也不干扰测定。

（3）由于脉冲持续时间较长，使用较低浓度的支持电解质时仍可使Ic和In充分衰减，从而可降低空白值。

（4）脉冲持续时间长，电极反应速度缓慢的不可逆反应，如许多有机化合物的电极反应，也可达到相当高的灵敏度，检测下限可以达到10-8mol/L。

1.4 选题意义

随着经济发展和人们生活水平的提高，如今人们对食品的要求不仅仅局限于内在品质，同时对食品外观品质的要求也越来越高，而食品的色泽在食品外观品质中又占有相当重要的地位，因此，对食品着色剂的研究已成为热点。食用色素包括合成色素和天然色素。天然色素具有以下优点：①安全性高；②有些对疾病具有防治作用，具有保健功能；③含有人体必需的营养物质，兼有功能的效果；④色调比较自然，能更好地模仿天然色泽。因此，人们对从动植物以及微生物材料中提取安全性高的天然色素作为食品着色剂备受关注和重视。天然色素种类繁多，可以广泛地应用于饮料、糖果、糕点、酒类等食品的着色，同时也可用于一些药品的着色，尤其是儿童药品；还可以应用于化妆品行业。目前，国际上对食用色素的研制与开发，总的趋势也是把注意力集中在食用天然色素上。甜菜红色素是世界上广泛使用的一种食用天然色素[17-18]，存在于红米、藜科、紫茉莉科、仙人掌科以及商陆科等多种植物中。多从藜科红甜菜(Beta Vulgaris L．Var．rubra)的块根中提取。早在1938年，Geo就从甜菜的根中制备出甜菜红色素，经过几十年的不懈努力，终于使该产品在国外商品化。美国从1960年开始允许使用红甜菜浓缩液和脱水甜菜粉作为食用色素，联合国FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会在1976年订出了甜菜红色素的标准，13本也做了相应的规定。目前，欧美及日本均在深入研究甜菜红色素及其应用。甜菜红色素着色能力强、无毒、安全，广泛地应用于饮料、冰淇淋、酒、糖果、糕点裱花、罐头等产品的加工；并且有改善肝功能，促进消化吸收的作用，是取代合成红色素的理想天然红色素之一。

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第二章 红米红在玻碳电极上的电化学行为研究

2.1 实验仪器

微机电化学分析系统（CHI600，上海辰华仪器有限公司），超纯化系统（BRAIT-DOC-Motice-36T，宝尔纯水设备），电子天平（FA2204B，北京赛多利斯仪器系列有限公司），PHS-3C数字酸度计（杭州东星仪器设备厂），参比电极（饱和甘汞电极），对电极（铂电极），工作电极（玻碳电极），精密移液枪以及实验室其它常用仪器设备。

2.2 实验试剂

红米红粉末，磷酸二氢钾（含量不少于99.5%，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司），磷酸氢二钠（含量不少于99.0%，分析纯，天津市申泰化学试剂有限公司），二次水，含Cu（II）的溶液，DNA粉末。

2.3 实验步骤

2.3.1 溶液的配制

（1）PBS[19]缓冲溶液的配制：配置0.1mol/L 的KH2PO4溶液，用电子天平准确称取6.8045g的KH2PO4固体，用二次水溶解后定容至500mL的容量瓶中；配置0.1mol/L 的Na2HPO4·12H2O溶液，再用电子天平准确称取17.907g的Na2HPO4·12H2O固体，也用二次水溶解后定容至另一500mL的容量瓶中，作为母液。再根据表1.1中的比例关系配成pH为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的PBS缓冲溶液。

表1.1 不同pH的Na2HPO4·12H2O和KH2PO4的比例关系

pH 5.78 6.08 6.33 6.66 6.86

（2）红米红溶液的配制：用电子天平准确称取0.001g的红米红粉末，在10ml的容量瓶定容，作为母液。再按需要配制成不同的浓度作为待测液。

（3）配置25ml的缓冲溶液，在其中加入15ml 0.1mol/L的CuSO4溶液产生所需要的浓度，然后将混合液静置10分钟达到平衡以备用。2.3.2 实验步骤

（1）电极的预处理：依次用金相砂纸、Al2O3(0.05μm)悬浊液将玻碳电极抛光成镜面，然后分别用乙醇、蒸馏水超声洗涤5min，再用二次水淋洗干净。最后在0.1 mol/L的K3Fe(CN)6 溶液中，从-0.2V0.6V，扫描速度为100 mV/s，进行循环伏安扫描得到表面干净的玻碳电极。

（2）分别在5个称量瓶中加入一定量的用PBS缓冲溶液溶解配制成pH值不同的红米红待测物，摇匀，分别用-0.2～1.0 V的差分脉冲伏安法进行扫描。图2.1为pH=6.66时红米红溶液的差分脉冲曲线。

0.1mol/L Na2HPO4·12H2O(ml)5 7 10 13

0.1mol/L KH2PO4(ml)20 18 15 12 5

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0PH=6.66-20Current/A-40-60-80-100-0.20.00.20.40.60.81.0Potential/V

图2.1 红米红溶液的差分脉冲曲线

2.3.3 实验结果与讨论

2.0x10-6

Current/A0.0Current / A-2.0x10-6-4.0x10-6-6.0x10-6-8.0x10-6-0.20.00.20.40.60.81.0Potential / V

图2.2 甜菜红在玻碳电极上的循环伏安曲线

用处理好的玻碳电极在-0.21.0V的电位窗口上，扫描速度为0.4V/s的条件下，对甜菜红待测物进行循环伏安扫描，扫描曲线如图2.2所示，从图中可以看到红米红出现了一个氧化峰，且峰型较好，这说明甜菜红在玻碳电极上具有一定的点化学信号，可以用电化学方法进行测定。

（1）支持电解质的选择

在相同实验条件下，考察了红米红在相同pH值的BR、PBS、醋酸-醋酸钠缓冲液中的电化学氧化行为。实验结果表明，红米红在PBS缓冲液中的峰形较好，峰电流亦较高，因此选择PBS缓冲溶液作为测定介质。（2）pH的影响

考察了甜菜红在不同pH的PBS缓冲溶液中的峰电位。图2.3是甜菜红在pH为5.78、6.08、6.33、6.66时脉冲伏安叠加图。实验结果表明，在pH为5.78-6.66范围内，甜菜红的峰电流先增大后减小，其氧化峰电流在pH=6.66时达到最大值，因此选择pH=6.66的PBS缓冲液作为测定甜菜红的支持电解质。

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0-10-20-30 5.78 6.08 6.33 6.66 6.86Current/A-40-50-60-70-80-90-100-0.20.00.20.40.60.81.0Potential/V

图2.3 甜菜红在波碳电极上的脉冲伏安曲线

（3）红米红与Cu（II）的相互作用

为了进一步研究玻碳电极上红米红的电化学机理，本文研究了红米红峰电流与Cu（II）的关系。在-0.2～1.0V的电位窗口内，以pH=6.66的PBS的缓冲溶液为支持电解质，扫描速度在0.4 V/s 范围内，对红米红进行了循环伏安扫描，如图2.5所示。实验结果表明，在玻碳电极上红米红的峰电流随Cu（II）的增加而减少。

a b0-5-10-15Current/A-20-25-30-35-40-45-0.20.00.20.40.60.81.0Potential/V

图2.5 红米红在玻碳电极上的循环伏安曲线

（a）是红米红在-0.2~1.0/V的峰电流;(b)在红米红中加入用缓冲溶液稀释过的CuSO4 溶液500微升，则0.7V处的峰电流值降低并且在-0.08V处出现新峰。

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（4）结果与讨论

在选定的最佳条件下，用差分脉冲法对红米红进行了测定。从图2.5可以观察到，当有一定浓度的Cu（II）存在，且PH=6.66时，红米红的微分脉冲伏安曲线会受到影响，结果显示出，红米红的峰值在0.7V处明显下降，且在-0.08V处出现新峰，说明红米红与Cu（II）之间存在着相互作用，有可能形成一个复杂的金属配位体。（5）混合物（红米红与Cu（II））与双链DNA的相互作用

在与上一步相同的条件下，在混合物（红米红与Cu（II））中加入200mg/L的DNA 50微升

0min 10min 20min 30min0-5-10-15Current/A-20-25-30-35-40-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4Potential/V

图2.6 铜（II）-红米红复合物与DNA反应时间

（6）结果与讨论

铜（II）-红米红复合物在DNA溶液中发生变化。双链DNA与Cu（II）-红米红之间的作用被DNA在+1.02V时的特征峰所评定。此峰对应鸟嘌呤残基的氧化，由于这种相互作用的结果，双链DNA的特性峰下降。在不同浓度的过渡金属离子（Cu（II））的ＤＮＡ被Ｃｕ（ＩＩ）－红米红复合物破坏，（200mg/L的DNA和1ml的红米红）。双链DNA被Cu（II）-红米红复合物破坏的最有可能的机制似乎同时涉及羟基自由基和单态氧。由图2.6得出铜（II）-红米红复合物与双链DNA的反应时间在30min时达到充分反应。（7）Cu（II）与双链DNA的相互作用

在相同的实验条件下将50微升的红米红加到双链DNA溶液中观察其现象。

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a b0-5-10Current/A-15-20-25-30-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4Potential/V

（a）红米红峰电位；（b）在红米红中加入DNA（8）结果与讨论

DNA的存在是红米红在0.7V处的峰电流降低，且在1.02V出出现新峰。

（9）DNA与Cu（II）

利用DNA的峰研究双链DNA与Cu2+作用。固定DNA浓度，改变Cu2+浓度。

200-20-40 600 00 400 200 800Current/A-60-80-100-120-140-160-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4Potential/V

在以前的文献[36]我们分别使用碳糊电极和悬汞滴电极在电极表面应用微分脉冲溶出伏安法和交流电流伏安法研究了铜（II）与双链小牛胸腺DNA在溶液中的相互作用。峰值电流的逐渐增加是由于鸟嘌呤残基的氧化造成，当铜（II）的浓度为1.8×10-6M时达到最大值。随着铜(II)浓度增加，DNA的峰电流趋于平稳[36](图4 a和c)。

此外，在我们最近的论文[31],它已经表明,红米红在0.7V处有一个分值(使用氯化聚

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乙烯和差分脉冲伏安法)。在本文中以表明，双链DNA和Cu（II）-红米红复合物之间的相互作用是非常强的，在0.3V的峰值明显降低，峰值在0.6V增加,而DNA氧化峰的特性急剧下降。红米红能够与DNA结合,如果铜离子也可以用，它可能会导致DNA的破坏。

氧化鸟嘌呤峰值的逐渐减少与Cu（II）浓度的逐渐增加，姜黄素浓度的恒定有关。2.4 结论

红米红，一种红米植物化学成分，它的颜色显示了一个广泛的药理特性，包括抗氧化 消炎和抗癌效果。继续研究红米红的性质，在这里，本文采用脉冲极谱法在玻碳电极上进行红米红的电化学研究。玻碳电极是用途广泛的工作电极之一，它是一种较好的惰性电极，具有导电性好，硬度高，光洁度高，氢过电位高，极化范围宽，化学性稳定。支持电解质、pH值、浓度和扫速都对实验产生影响。在PBS缓冲溶液中，利用脉冲极谱法对红米红进行了电化学行为研究，实验结果表明红米红在pH=6.66的缓冲溶液中峰电流最大。

我们使用碳糊电极和悬汞滴电极探究它与双链DNA在铜（II）存在下的相互作用及应用。它表明，微分脉冲吸附转移伏安法可应用于研究化学物质对DNA结构的影响。该方法，灵敏，快速，成本低。

DNA的破坏是由于姜黄素在Cu（II）的存在下产生活性氧，尤其是羟基自由基[34]。DNA的破坏是由于Cu（II）与姜黄素分子结合的结果。双链DNA 与Cu（II）-CC复合物的相互作用显示出了时间的依赖性，并对最佳时间进行了研究。

此外，本研究结果发现了一种新的检测金属是否有毒或潜在毒性的方法。根据研究结果，了解了姜黄素在Cu（II）存在下的电化学行为，这些很可能会应用到以后研究姜黄素和一些有毒金属与双联DNA的关系中。

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致 谢

本论文是在我的导师武耐英老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，诲人不倦的高尚师德，平易近人的人格魅力给我留下深刻印象，是我今后的学习榜样。从论文的选题、资料的收集到论文的撰写、编排整个过程中武老师都对我进行了悉心的指导。在操作实验过程中她多次询问我的实验进展，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨，热忱鼓励。武老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，不仅授我以文，而且教我做人，使我受益匪浅。另外我要感谢周艳丽老师，在做实验过程中她给我提了不少宝贵建议。

最后我还要感谢陈静静和冯志强，她们在我做实验的整个过程中给了我细心的指导和帮助，使我顺利完成了实验。

本论文的顺利完成，离不开实验室的各位老师和同学的关心和帮助，在此表示深深的感谢。

最后我要感谢我的父母，他们为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷切期望！

致谢人：陈亚楠

二零一三年五月十一日于商丘师范学院

商丘师范学院2013届本科毕业论文（设计）

英文文献翻译

Talanta 81(2010)1731–1734

Talanta

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电化学分析研究双链DNA和姜黄素在铜（II）中的相互作用

塞尔维亚 邮政信箱60、34000 Kragujevac Domanovic12, Kragujevac大学 理学院 化学系

文章信息 文章历史

2009年11月18日收到

在3月17日收到2010年修订后的形式 2010年3月18接受

自2010年3月25日在线可用

关键词

DNA相互作用、姜黄素、铜(II)、碳糊电极

摘要

姜黄素和铜(II)之间的反应特征结果显示：峰姜黄素在−1.0 V显著增加,峰值在−1.6 V消失了。姜黄素形式复杂于铜（II）。

在铜(II)在溶液中通过微分脉冲伏安法使用碳糊电极(CPE)和悬汞滴电极(HMDE)吸附转移研究了双链小牛胸腺DNA和姜黄素的双链之间的相互作用。铜(II)-姜黄素复合物发生变化生成小牛胸腺DNA。双链DNA

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这个特征峰的是由于氧化鸟嘌呤的残留物的减少而导致。通过观察存在不同浓度的过渡金属离子，如铜(II)，发现增加的DNA被铜(II)-姜黄素的复合物损伤。

由爱思维尔2010年出版

1.引言

姜黄素，一种黄色香料，这种色素来自姜黄(姜科),是具有抗氧化性[1173

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图1（a）姜黄素（5.00×10M）在阴极扫描的ＤＰＡｄＳ；伏安图(b)和（a）一样用+2.00×10-5M的Cu（II）的溶液，然后在氯化聚乙烯中温育10分钟。沉积时间在0.30V为120秒。在0.2M醋酸缓冲溶液中，PH=0.5，扫描速率=50mV/S,Estep=5mV，Epulse=25mV行测定

3.2 姜黄素和Cu（II）破坏小牛胸腺DNA

铜（II）－姜黄素在小牛胸腺DNA中发生变化。双链ＤＮＡ与Ｃｕ（II）－ＣＣ复合物之间的相互作用被ＤＮＡ在＋１.０２Ｖ时的特征峰的记录所评定。此峰对应于鸟嘌呤残基[35]的氧化。由于这种相互作用的结果，特性峰的双链DNA下降。在不同浓度的过渡金属离子（Cu（II））中增加的ＤＮＡ被Cu（II）－ＣＣ复合物破坏，（140mg/L的双链DNA和5µM姜黄素）（结果未显示出）。ＤＮＡ被Cu（II）－ＣＣ复合物破坏的最有可能的机制似乎同时涉及羟基自由基和单态氧[34]。

此外，在室温５μm姜黄素的存在下，随着铜（II）（1-20μM）浓度增加在DNA被培育不同的时间。由于组份的培育的时间是影响差分脉冲伏安法的一个重要因素，因此培育时间的是根据DNA的氧化峰电位变化的特征选择的。图3，给出了，DNA在一定浓度的姜黄素（5.00×10M）和铜（II）(2.00×10M)不同温育的时间间隔在PH值为5.0时混合物呈现的峰值电流响应。结果表明,反应刚开始时电流响应降低,随后不随温育时间发生变化。最佳的培育时间被定选为5分钟。

图2（a）姜黄素（5.00×10-6

M）在阴极扫描的DPAdS伏安图；（b）和（a）一样用＋2.00×10M的Cu(II)溶液，然后在HMDE10分钟，沉积

-5电位-0.80V，时间60秒。在0.05M的pH=8.5的磷酸盐缓冲液，扫面速率为20mv/s,频率为230赫兹，并峰值振幅为10mv的条件下进行测定。

在以前的文献[36]我们分别使用碳糊电极和悬汞滴电极在电极表面应用微分脉冲溶出伏安法和交流电流伏安法研究了铜（II）与双链小牛胸腺DNA在溶液中的相互作用。峰值电流的逐渐增加是由于鸟嘌呤残基的氧化造成，当铜（II）的浓度为1.8×10-6M时达到最大值。随着铜(II)浓度增加，DNA的峰电流趋于平稳[36](图4 a和c)。此外,在我们最近的论文[31],它已经表明,姜黄素在0.3 V和0.6 V处分别有一个分值(使用氯化聚乙烯和差分脉冲伏安法)。在本文中以表明，双链DNA和Cu（II）-CC复合物之间的相互作用是非常强的，在0.3V的峰值明显降低，峰值在0.6V增加,而DNA氧化峰的特性急剧下降（图4）。姜黄素能够与DNA结合（图b）,如果铜离子也可以用，它可能会导致DNA的破坏。

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图5显示了，把双链DNA与Cu（II）和姜黄素在Ph=5的乙酸盐缓冲液中温育5分钟后通过添加不同浓度的铜(II)的姜黄素峰值电流和鸟嘌呤氧化峰值电流的变化。氧化鸟嘌呤峰值的逐渐减少与Cu（II）浓度的逐渐增加，姜黄素浓度的恒定有关。

−6

−

5图3双链ＤＮＡ(0.140 g/L)和恒浓度的姜黄素(5.00×10M)以及Cu(II)(2.00×10M)之间的鸟嘌呤残基的氧化锋会影响温育时间。其它，如在第二节中所诉的条件。

图4 微分脉冲伏安图

（a）双链DNA（140mg/L）在氯化聚乙烯表面固化；（b）把（a）放入+5.00×10M姜黄素溶液中温育5分钟;(c)把（a）放入+2.00×10M的铜（II）在溶液中温育5分钟；（d）把（b）放入+2.00×10M的铜（II）溶液中。其他，如第2节所诉的条件。c.Serpi et al./1731(2010年)Talanta 81-1734

-6-5 17

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图5 微分脉冲伏安法图（a）双链DNA（140mg/L）+(5.00×10M)姜黄素的溶液；（b）在（a）中加+5.0×10M铜（II）,（C）在(a)中加1.00×10M铜(II)；（d）在(a)中加+2.00×10M铜（II）。培育时间为5分钟。其他条件在第二节-5

-53.结论

姜黄素，一种天然植物化学成分，姜黄的颜色显示了一个广泛的药理特性，包括抗氧化 消炎和抗癌效果。继续研究姜黄素的性质，在这里，我们使用碳糊电极和悬汞滴电极探究它与双链DNA在铜（II）存在下的相互作用及应用。它表明，微分脉冲吸附转移伏安法可应用于研究化学物质对DNA结构的影响。该方法，灵敏，快速，成本低。

DNA的破坏是由于姜黄素在Cu（II）的存在下产生活性氧，尤其是羟基自由基[34]。DNA的破坏是由于Cu（II）与姜黄素分子结合的结果。双链DNA 与Cu（II）-CC复合物的相互作用显示出了时间的依赖性，并对最佳时间进行了研究。

此外，本研究结果发现了一种新的检测金属是否有毒或潜在毒性的方法。根据研究结果，了解了姜黄素在Cu（II）存在下的电化学行为，这些很可能会应用到以后研究姜黄素和一些有毒金属与双联DNA的关系中。

确认

Z.Stani 要感谢塞尔维亚共和国科学与技术发展部给予的资金支持。参考文献

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