基于碘离子增强过氧化物酶样活性的铜离子检测

黄少白　姜翠凤　张聪　杨孟达

【摘 要】铜离子具有过氧化物酶样活性，我们发现，碘离子能增强这种活性。基于此，利用TMB-H2O2 体系，采用紫外分光光度法，实现了铜离子的灵敏检测。该方法操作简便，速度快，有望应用于环境中铜离子的现场检测。

【关键词】铜离子；检测；过氧化物酶样活性；碘离子

中图分类号： O657.3 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）02-0004-002

【Abstract】Copper ions have peroxidase activity， and we have found that iodide can enhance this activity. Based on this， using TMB-H2O2 system， ultraviolet spectrophotometry is adopted to realize the sensitive detection of copper ions. The method is easy to operate and fast， and it is expected to be applied to the field detection of copper ions in the environment.

【Key words】Copper ion；Detection；Peroxidase activity；Iodine ion

0 前言

作为生命体中一种必需的微量元素，铜离子对心脏、大脑抗癌以及造血具有重要作用，在生命活动中扮演着非常重要的角色。1然而，过量的铜离子却会给健康带来危害，比如，会引起肾病、缺血性心脏病，贫血等疾病，而且还会增加内脏负担，带来严重的健康问题。2-3因此，铜离子的检测对于环境、食品安全以及人类健康都具有重要意义。本文基于碘离子能够增强铜离子过氧化物酶样活性的原理，构建了一种检测铜离子的简单方法。

1 实验

1.1 溶液的制备

用CuSO4和去离子水配制不同浓度的铜离子溶液，用KI和去离子水配制不同浓度的碘离子溶液。

1.2 过氧化物酶样活性的表征

过氧化物酶样活性的表征采用TMB-H2O2显色体系进行。TMB（3，3'，5，5'-四甲基联苯胺）是一种显色底物，在双氧水存在的情况下，具有过氧化物酶样活性的物质能使其由无色变成蓝色，在652nm处出现特征吸收峰。实验中，取不同浓度的硫酸铜溶液，然后加入KI溶液与之反应5min，随后加入TMB和双氧水，3min后，进行紫外可见光谱分析。UV-Visible 紫外可见吸收光谱由Shimadzu公司UV-2600紫外可见分光光谱仪测得。

1.3 检测实验

先配制不同浓度的硫酸铜溶液，然后加入KI溶液与之反应，反应5 min后，加入TMB溶液和双氧水，继续充分反应3 min， 进行紫外可见光谱分析。

2 结果与讨论

2.1 验证KI能增强Cu2+ 的活性

将 KI， CuSO4， CuSO4+ KI分别与TMB溶液和双氧水体系反应，然后进行紫外可见光谱分析，结果发现（图1），KI加入后，能使Cu2+-TMB-H2O2体系颜色变得更深，同时，652nm处的吸收峰强度也显著增高。这些结果表明，碘离子能够增强Cu2+的活性。图1b表明，Cl-和Br-对铜离子的过氧化物酶样活性也具有增强作用，但增强效果不如I-。因此，我们选择碘离子来进行下面的实验。

2.2 铜离子的检测

基于碘离子能够增强铜离子的过氧化物酶样活性，更少的铜离子即可以使TMB-H2O2體系显色，因此，我们设计了检测铜离子的传感器。将不同浓度的铜离子与碘离子混合反应后，加入TMB-H2O2，对其进行紫外可见吸收光谱分析，结果如图2a所示，随着铜离子浓度的增加，在652nm处的吸收逐渐增强，直到13.6μM，之后，吸收值随铜离子浓度的增高而降低。另外，实验中我们发现，更高浓度的铜离子（>20.3μM）加入后，溶液中会出现黑色沉淀。图2b是在波长为652 nm时，吸收值vs浓度的折线图。可见，随着铜离子浓度的增加，吸收值逐渐增加。当浓度达到13.6μM时，吸收值最高，之后，随着铜离子浓度的增加，吸收值逐渐降低。在0-1.7μM浓度范围内，铜离子的浓度与其吸收值成良好的线性关系，线性回归方程为y=-0.003+0.032x（R2=0.974），检测限为0.1μM（S/N=3）。

2.3 选择性实验

通过以上实验，证明KI，TMB，双氧水体系用于检测铜离子这一方案可行。但是，不能排除其他和铜离子相似的金属离子的干扰，所以我们进行了选择性实验。我们选择了Na+，K+，Ca2+，Hg2+，Al3+，Fe3+等常见金属离子，对所设计的传感体系进行测试，结果如图3所示，从图中可以看出，加入铜离子的吸收峰是最高的。其它金属离子虽相较于空白有所增高，但其增高倍数远小于铜离子的增高倍数。说明KI，TMB，双氧水体系可以用于铜离子检测，不会被其他金属离子干扰。

图3 不同浓度其他金属离子的紫外光谱（左）

和吸收值对不同金属离子的柱状图（右）

3 结论

碘离子能够增强铜离子的过氧化物酶样活性，基于此，设计了检测铜离子的检测体系。检测限为0.1μM。其它金属离子不会干扰铜离子的检测。该种检测方法速度快，操作方便，可应用范围广泛。

【参考文献】

[1]李敏，孔慧芳，郭志慧.基于铜离子与DNA相互作用的铜离子检测[J].高等学校化学学报，2016，37（7）：1269-1275.

[2]罗宗乾，张艮，刘芳玲，王荣.含氮碳量子点的电化学制备及其在铜离子检测中的应用[J].化学传感器，2014，30（1）：30-36.

[3]张浩琪，梁国熙，吴向阳，潘宏程.荧光金纳米团簇的制备及其在铜离子检测中的应用[J].分析科学学报，2012，28（5）： 608-612.