食品工业科技

样品	加标量（μmol/L）	g-C₃N₄传感器法		HPLC法
双孢蘑菇	40	102.02	1.45	307.50		88.35	1.15	286.3
80	97.28	2.98		101.42	2.36
120	100.93	2.76		100.40	2.13
茶树菇	40	103.78	3.21	229.22		94.74	2.17	208.9
80	101.38	2.54		95.23	2.63
120	101.23	3.16		104.27	3.12
玉木耳	40	102.63	1.69	47.27		92.97	1.03	44.2
80	100.76	2.87		100.28	2.93
120	100.93	3.69		110.60	3.17

样品	加标量（μmol/L）	g-C₃N₄传感器法		HPLC法
双孢蘑菇	40	102.02	1.45	307.50		88.35	1.15	286.3
80	97.28	2.98		101.42	2.36
120	100.93	2.76		100.40	2.13
茶树菇	40	103.78	3.21	229.22		94.74	2.17	208.9
80	101.38	2.54		95.23	2.63
120	101.23	3.16		104.27	3.12
玉木耳	40	102.63	1.69	47.27		92.97	1.03	44.2
80	100.76	2.87		100.28	2.93
120	100.93	3.69		110.60	3.17

基于g-C₃N₄的电化学传感器高效检测菌菇中黄嘌呤含量

PDF下载

陈志炎 ¹^,² , 赵祖云 ³ , 陈怡鑫 ³ , 任怡璇 ⁴ , 高亚军 ³^,^*

食品工业科技 | 分析检测 2026,47(3): 284-291

收起

食品工业科技 |分析检测 2026 , 47 (3) : 284 -291

基于g-C₃N₄的电化学传感器高效检测菌菇中黄嘌呤含量

全屏

陈志炎¹^,², 赵祖云³, 陈怡鑫³, 任怡璇⁴, 高亚军³^,^*

作者信息

¹扬州大学旅游烹饪学院，江苏扬州 225127

²中餐非遗技艺传承文化和旅游部重点实验室，江苏扬州 225127

³扬州大学食品科学与工程学院，江苏扬州 225127

⁴山东农业大学农学院，山东泰安 271017

通讯作者:

高亚军（1984−），男，博士，讲师，研究方向：微生物检测及生物传感的构建与应用，E-mail：gaoyajun@yzu.edu.cn。

作者简介:

陈志炎（1982−），男，硕士，副教授，研究方向：食品（烹饪）质量与安全控制，E-mail：zhiyan@yzu.edu.cn

Efficient Detection of Xanthine Content in Edible Mushrooms Using Electrochemical Sensors Based on g-C₃N₄

Zhiyan CHEN¹^,², Zuyun ZHAO³, Yixin CHEN³, Yixuan REN⁴, Yajun GAO³^,^*

Affiliations

¹School of Tourism and Culinary Science, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China

²Key Laboratory of Chinese Cuisine Intangible Cultural Heritage Technology Inheritance, Ministry of Culture and Tourism, Yangzhou 225127, China

³School of Food Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China

⁴School of Agronomy, Shandong Agricultural University, Tai'an 271017, China

出版时间: 2026-02-01 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020172

文章导航

摘要

收起

本研究旨在构建一种基于石墨相N化碳（g-C₃N₄）修饰材料的高灵敏度、可靠和低成本的电化学传感器，用于高效检测菌菇中黄嘌呤含量。通过高温煅烧法制备g-C₃N₄材料，利用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、透射电镜（Transmission Electron Microscope，TEM）、循环伏安法（Cyclic Voltammetry，CV）和差分脉冲伏安法（Differential Pulse Voltammetry，DPV）等技术进行表征。结果显示，g-C₃N₄材料呈二维的片状纳米结构，具有较高的石墨化程度和丰富的N官能团含量，比表面积达到了61.35 m²/g。利用复合材料修饰玻碳电极（Glassy Carbon Electrode，GCE）构建电化学传感器g-C₃N₄/GCE，在最优条件下（pH5.5，富集电位0.3 V，富集时间5 min），传感器的峰电流与黄嘌呤浓度呈现良好的线性关系。在低浓度0.5~5 μmol/L范围内，线性关系为Ipa=0.310C_XA+2.859（Ipa为峰电流，C_XA为黄嘌呤浓度），决定系数R²=0.990，在高浓度5~200 μmol/L范围内，线性关系为Ipa=0.051C_XA+4.034，R²=0.997，最低检测限（LOD）为0.28 μmol/L。使用该传感器测定双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳中黄嘌呤含量分别为307.50、229.22、47.27 mg/100 g。相比常用的高效液相色谱法，g-C₃N₄电化学传感器稳定性好，相对标准偏差（RSD）为1.45%~3.69%，操作简便，能够用于菌菇中黄嘌呤的检测。

关键词

石墨相N化碳（g-C₃N₄） / 电化学传感器 / 黄嘌呤 / 菌菇

Abstract

收起

This study aimed to construct a highly sensitive, reliable, and low-cost electrochemical sensor based on graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) modified materials for efficient and convenient detection of purine content in edible mushrooms. The g-C₃N₄ material was fabricated through a high-temperature calcination method, and characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry (CV), and differential pulse voltammetry (DPV). The results indicated that the g-C₃N₄ material exhibited a two-dimensional sheet-like nanostructure, characterized by a high degree of graphitization, abundant N-functional group content, and a specific surface area of 61.35 m²/g. An electrochemical sensor (g-C₃N₄/GCE) was fabricated by modifying a glassy carbon electrode (GCE) with the composite material. Under optimal conditions (pH5.5, enrichment potential of 0.3 V, and enrichment time of 5 min), the peak current of the sensor demonstrated a favorable linear relationship with the concentration of xanthine. Within the low concentration range of 0.5~5 μmol/L, a linear relationship was established as Ipa=0.310C_XA+2.859 (where Ipa represented the peak current and C_XA denoted the xanthine concentration), with a coefficient of determination R²=0.990. In the high concentration range of 5~200 μmol/L, the linear relationship was determined to be Ipa=0.051C_XA+4.034, with R²=0.997. The minimum detection limit (LOD) was calculated to be 0.28 μmol/L. According to this sensor, the xanthine content in shiitake mushrooms, tea tree mushrooms, and wood ears were 307.50, 229.22, and 47.27 mg/100 g, respectively. Compared with the commonly used high-performance liquid chromatography method, the g-C₃N₄ electrochemical sensor exhibited good stability, with a relative standard deviation (RSD) of 1.45%~3.69%, and the operation was simple, which could be used for the detection of xanthine in edible mushrooms.

Key words

graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) / electrochemical sensor / xanthine / edible mushrooms

引用本文

陈志炎, 赵祖云, 陈怡鑫, 任怡璇, 高亚军. 基于g-C₃N₄的电化学传感器高效检测菌菇中黄嘌呤含量. 食品工业科技, 2026 , 47 (3) : 284 -291 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020172

Zhiyan CHEN, Zuyun ZHAO, Yixin CHEN, Yixuan REN, Yajun GAO. Efficient Detection of Xanthine Content in Edible Mushrooms Using Electrochemical Sensors Based on g-C₃N₄[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (3) : 284 -291 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020172

正文

收起

黄嘌呤广泛存在于多种食物中，如肉类、豆制品以及多种蘑菇等^[1]。黄嘌呤是人体内尿酸代谢的前体物质，同时也具有温和的兴奋和支气管扩张等生理作用，适量摄入对特定人群的健康有益，如哮喘患者^[2−3]。但是，过量的黄嘌呤摄入可能会引发高尿酸血症，进而导致慢性关节炎、痛风、高血压^[4−5]、肾脏疾病、泌尿系感染^[6−7]及心脑血管疾病等问题^[8]。此外，过量摄入黄嘌呤也可能导致失眠、心悸、情绪激动等不良反应^[9−10]。天然食物中的菌菇作为一种常见的食物，不仅含有丰富的营养物质如矿物质、纤维素及多酚类物质等，同时也具有较高含量的黄嘌呤，过多食用可能对痛风患者产生潜在威胁^[11]。因此，有必要建立一种高效灵敏的检测方法以评估食物中黄嘌呤的含量，这对于为消费者尤其是痛风患者提供科学的膳食指导具有重要意义。

常用的黄嘌呤检测方法包括高效液相色谱法^[12−16]、毛细管电泳法^[16−18]、质谱法^[19−20]、光纤表面等离子体共振法等^[10,21]。然而，这些方法成本高、操作复杂，无法实现食品中黄嘌呤含量的快速筛查^[22−23]。近年来，将电化学传感器应用于食品中黄嘌呤检测受到了广泛的关注，耿吴越等^[24]合成了系列金属卟啉基共价-有机框架/炭黑复合材料（COF-366/CB），并用于修饰玻碳电极，能同时检测出鸟嘌呤、N6-甲基腺嘌呤和腺嘌呤，且互不干扰。宋光捷等^[25]制备了壳聚糖/氮掺杂还原氧化石墨烯（CS/N-RGO）复合材料，其对黄嘌呤有着优异的电化学响应。电化学法具有样品损耗低、敏感度高、反应迅速以及设备小型化等显著优点，但样品中的其他电活性物质（如抗坏血酸、多巴胺等）可能干扰嘌呤的检测，导致信号重叠或假阳性结果^[26]，另外电极材料的制备工艺、表面修饰方法以及操作条件（如pH、温度）可能影响检测结果的重现性^[27]。为了追求更好的电化学传感器性能，研究具有高电催化活性的新型纳米材料对于放大电化学信号、提高检测灵敏度至关重要^[28]。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）纳米材料凭借其比表面积大、活性位点丰富等优异的理化性能，能够显著增强电化学响应信号，被广泛应用于电化学传感器领域^[29−31]。因此，本研究通过合成g-C₃N₄纳米材料，测试其对黄嘌呤的检测性能，建立一种高灵敏度的菌菇中黄嘌呤含量检测的电化学传感器方法。

1　材料与方法

收起

1.1　材料与仪器

黄嘌呤（≥98%）、葡萄糖（≥99.0%）、维生素C（≥99%）、谷胱甘肽（≥99%）　上海麦克林生化科技有限公司；三聚氰胺（≥99.9%）、醋酸钠（NaAc）（≥99%）、甘氨酸（≥99%）、乳糖（≥99%）、半乳糖（≥99%）、蔗糖（≥99.5%）、麦芽糖（≥98%）　上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙醇（≥99.7%）、磷酸二氢钠（≥99%）、磷酸氢二钠（≥99%）　均为分析纯，国药集团（上海）化学试剂有限公司；双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳干货　扬州永辉超市；实验用水均为去离子水。

XW-80C型涡旋混合器　上海医大仪器有限公司；Tecnai 12型透射电子显微镜（TEM）　荷兰飞利浦公司；S-4800Ⅱ型场发射扫描电子显微镜（SEM）　日本日立公司；In Via Reflex型拉曼光谱仪　英国雷尼绍公司；Autosorb IQ3型比表面分析及孔径综合分析仪（BET）　美国康塔仪器公司；ESCALAB 250Xi型X射线光电子能谱仪（XPS）　赛默飞世尔科技公司；CHI660E型电化学工作站　上海辰华仪器有限公司；KQ5200型超声波清洗器　昆山市超声仪器有限公司；LC-DMS-ProN型磁力搅拌器、PHS-3E型pH计　上海力辰邦西仪器科技有限公司；DHG-9036A型电热恒温鼓风干燥箱　上海精宏实验设备有限公司；500A型多功能粉碎机　永康市速锋工贸有限公司；BSA124S型电子天平　赛多利斯科学仪器有限公司；TG16-WS台式高速离心机　湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1　g-C₃N₄材料的制备

在氮气氛围下，将10 g三聚氰胺在500 ℃下以5 ℃/min的加热速率煅烧2 h，得到浅黄色的g-C₃N₄^[32]。

1.2.2　g-C₃N₄材料的表征

通过SEM、TEM、拉曼光谱仪、XPS以及BET等手段对制备得到的g-C₃N₄材料进行外部形貌及内部元素状态的表征。利用SEM在电压为10 kV、放大倍数为5万倍的测试条件下，对经过喷金处理后的复合材料进行形貌表征；利用TEM分析样品的微观结构：加速电压200 kV，点分辨率0.23 nm，放大倍数10万倍；利用拉曼光谱仪分析样品的石墨化和缺陷程度：激发波长532 nm，扫描时间10 s/次，激光功率20 mW，光谱采集范围600~2200 cm⁻¹；利用XPS鉴定压片后的粉末样品中化学元素的组成和电子价态；利用BET对复合材料的比表面积及孔径分布进行表征：以高纯氮气为吸附质、液氮（77.35 K）为吸附温度，样品经150 ℃真空脱气6 h预处理后，在0.001~0.995 P/P₀范围采集数据，比表面积用BET多点法（0.05~0.3 P/P₀，R²≥0.999）计算，孔径分布采用BJH/DFT模型分析。

1.2.3　g-C₃N₄/GCE修饰电极的制备

使用0.3 μm厚的氧化铝颗粒打磨出具有良好表面的玻璃电极（GCE），接着将其依次放入水、乙醇中做深度清洁，然后用高纯度的流动高压氮气吹干。随后将大约5 μL的g-C₃N₄水基悬浮剂以2 g/mL的比例加入到已经准备好的电极上，最后自然风干即为带有g-C₃N₄涂层的改良型电极g-C₃N₄/GCE。

1.2.4　g-C₃N₄/GCE检测条件的优化

实验以浓度0.1 mol/L的PBS磷酸缓冲溶液为电解质溶液，采用差分脉冲伏安法（DPV）进行测试，扫描速率为100 mV/s。在单因素优化实验中，首先设定富集电位为0.3 V、富集时间为5 min作为基准条件，依次考察pH5.0~8.0的PBS缓冲溶液、0~0.6 V的富集电位以及0~8 min的富集时间等检测条件对g-C₃N₄/GCE传感器氧化峰响应电流的影响。其中，当考察某一因素时，其余条件均保持上述基准值。

1.2.5　电化学法检测黄嘌呤

使用预先准备好的电化学检测设备对包含0.5~200 μmol/L黄嘌呤的10 mL PBS溶液（浓度为0.1 mol/L，pH为5.5）进行DPV分析。将电压设定在0.3 V并持续收集数据5 min。测试区间为0.4~1.1 V，脉冲强度为50 mV，脉冲长度为50 ms。

1.2.6　传感器性能评价方法

本研究通过以下实验评估传感器性能：重现性为连续7次测定150 μmol/L黄嘌呤的电流响应；稳定性为将传感器在4 ℃储存0~30 d后，测定相同浓度黄嘌呤的电流变化；选择性为比较传感器对200 μmol/L黄嘌呤与等浓度常见干扰物的响应差异。

1.2.7　实际样品中黄嘌呤的检测

分别称取50 g双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳干货，用多功能粉碎机粉碎，过60目网筛^[29]。精密称取50 mg双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳粉末，分别加入5%（v/v）乙醇溶液5 mL，超声萃取30 min。5000 r/min离心10 min，去除沉淀，将上清液用0.5 μm针式过滤器过滤，然后用0.2 mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7.0，使用5%乙醇定容至50 mL，待用。采用标准加入法测定样品中黄嘌呤的含量：取等体积的样品提取液和已知量的黄嘌呤溶液（黄嘌呤终浓度分别为40、80和120 μmol/L）混合均匀。按照1.2.5进行黄嘌呤的电化学检测。

1.2.8　高效液相色谱法（HPLC）的测定

取等体积样品提取液分别与终浓度为40、80和120 μmol/L的黄嘌呤溶液混合，在如下色谱条件下测定：色谱柱选用岛津GL Science C₁₈（4.6 mm×250 mm，5 μm）/C₁₈-AQ（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相为0.01 mol/L磷酸二氢钾缓冲液（含0.005 mol/L四丁基溴化铵），pH6.0；流速1.0 mL/min，柱温30 ℃，进样量20 μL。定性分析：利用特定色谱条件（固定相类型、流动相组成、柱温、流速等）下，各物质与固定相相互作用差异导致的保留时间不同，同时结合紫外吸收光谱特征（如黄嘌呤在266.4 nm处呈现最强吸收峰），通过对比样品与标准品的吸收波长及保留时间确定物质属性。定量分析：采用外标法，具体为：配制系列浓度的黄嘌呤标准品溶液，在相同色谱条件下测定峰面积，以峰面积为纵坐标、标准液浓度为横坐标绘制标准曲线，建立线性方程。根据测得的峰面积，代入线性方程计算样品中黄嘌呤含量^[33]。

1.3　数据处理

每组做三个平行，结果取平均值；采用Origin2021与ChemDraw 22.0.0软件绘图。

2　结果与分析

收起

2.1　g-C₃N₄材料的表征

利用SEM和TEM观察合成材料的表面形貌和微观结构，结果如图1所示。图1（A）显示g-C₃N₄材料为典型的微米级块体，由每块二维纳米片在热聚合过程中聚集团聚形成。图1（B）显示二维g-C₃N₄材料呈片状结构。SEM与TEM观察到的结果一致，均显示g-C₃N₄材料为二维纳米结构。

采用拉曼光谱研究g-C₃N₄的石墨化和缺陷程度。如图2所示，缺陷无序（D）带和石墨（G）带引起的谱带分别在约1350 cm⁻¹和1580 cm⁻¹处观察到。这些带的积分强度之比（IG/ID）是碳质材料的石墨化和结晶度的量度^[33]。将D峰和G峰的光谱强度做比值，得出g-C₃N₄的IG/ID值为0.84，表明g-C₃N₄石墨化程度较高，这为材料具备较高的电传输速率和优异的电化学响应性能奠定了基础。

利用XPS光谱研究了g-C₃N₄的元素组成和化学键结构。如图3（A）所示，XPS分析表明g-C₃N₄由C、N和O元素组成，且g-C₃N₄的含N量为55%。高精度的XPS光谱显示了g-C₃N₄的N1s光谱特征（图3（B）），主要包括两组能量分别为396.86和398.73 eV的拟合峰，这些峰来自吡啶N （N-6）和吡咯N （N-5）^[34]。由于吡啶N具备吸附质子和氧气及向催化位置传递的能力，因此它能够作为一种有效的N源参与反应过程。此外，吡咯N在氧还原反应中起着重要作用，会促进电子转移过程，从而加快催化反应的速度^[35]。

利用N₂吸附-脱附实验探究g-C₃N₄的比表面积。如图3（C）所示，根据N₂吸附-脱附过程等温曲线推算出g-C₃N₄的BET比表面积达到了61.35 m²/g。g-C₃N₄较大的比表面积使其能有效地为电子传递及目标物的吸收提供充足的空间^[36]。图3（D）表明，g-C₃N4的多尺寸空隙结构有利于其吸附与催化性能。结合以上结果，g-C₃N₄具有大的比表面积、丰富的N官能团含量（吡啶N和吡咯N）的优点，意味着g-C₃N₄具有良好的催化活性，在电化学和比色分析检测应用中具有良好的潜力。

2.2　g-C₃N₄/GCE的电化学行为

利用循环伏安法（CV）在外部氧化还原剂[Fe（CN）₆]³⁻的存在下，研究了g-C₃N₄修饰电极的电化学性能^[37−38]。记录了GCE和g-C₃N₄/GCE修饰电极在100 mV/s下的CV图（图4（A））。结果显示，相较于原始GCE，经过g-C₃N₄修饰后的GCE呈现出两个明显的氧化还原峰，其峰值电流大幅度提升，表明g-C₃N₄对GCE进行了有效的改造，从而增加了其导电性能和表面电子传输速度。

通过电化学阻抗谱法（EIS）探究电极表面的界面性质^[39]。从EIS图来看，电子转移电阻（Ret）和电化学阻抗谱的半圆直径有直接关系。观察图4（B）可以发现，当运用g-C₃N₄涂层到电极上时，其半圆形的直径比未加任何处理的GCE小得多，表明经过改良后的电极g-C₃N₄/GCE拥有最小的界面电荷转移电阻，这个结果与CV测试的数据一致。

2.3　g-C₃N₄/GCE检测黄嘌呤的可行性

用差分脉冲伏安法（DPV）研究原始GCE和修饰电极g-C₃N₄/GCE在0.1 mol/L的PBS缓冲溶液（pH5.0）中的电流响应^[40]。使用100 mV/s的扫描速率，对GCE和g-C₃N₄/GCE进行了扫描。从图5可以看出，不存在黄嘌呤的情况下，原始GCE没有出现可见峰。随后加入150 μmol/L的黄嘌呤，此时原始GCE在0.72 V左右出现微弱的氧化峰电流，这是由于黄嘌呤在电极表面发生氧化反应，而修饰电极g-C₃N₄/GCE的氧化峰有明显增强，峰值约为11 μA，为GCE响应电流的2.2倍。这说明g-C₃N₄/GCE对黄嘌呤具有良好的电催化性能。

2.4　g-C₃N₄/GCE检测条件优化

考虑到PBS溶液对黄嘌呤在修饰电极上的电化学响应有显著影响，因此采用DPV法研究在不同pH（5.0~8.0）的0.1 mol/L PBS溶液中黄嘌呤电化学传感器性能的变化^[28]。由图6（A）可见，氧化峰电位随着pH升高呈现负移动趋势，表明黄嘌呤在g-C₃N₄/GCE上的氧化还原反应伴随着质子的转移。由图6（B）可见，当pH达到5.5时，氧化峰电流值达到最高，然后逐渐降低，这可能是由于弱酸性条件下，黄嘌呤的五元咪唑环可以被质子化，更快地从核苷酸中水解并游离出来^[11]，因此选择pH5.5作为后续优化条件。

图7（A）显示了富集电位对黄嘌呤响应信号的影响。富集电位在0~0.6 V范围内，富集时间为5 min。当富集电位从0 V增加到0.3 V时，黄嘌呤的氧化峰电流逐渐增加。当富集电位由0.3 V增加至0.6 V时，黄嘌呤的氧化峰电流迅速减少。因此采用0.3 V作为富集电位。富集时间对黄嘌呤响应信号的影响如图7（B）所示。富集时间由0增至5 min后，黄嘌呤的氧化峰电流明显增强，说明一定时间的富集能提高敏感度。继续增大富集时间至8 min，氧化峰值电流逐渐稳定，说明黄嘌呤在电极表面上的富集数量已经接近了上限值。考虑到灵敏度和检测时间的因素，选择富集时长为5 min。

2.5　g-C₃N₄/GCE检测性能分析

在最佳条件下使用DPV测定了制备的黄嘌呤电化学传感器的分析性能，电势扫描范围为0.4~1.1 V。在测定中，只有目标分子的浓度发生了变化。结果如图8（A）所示，黄嘌呤的阳极电流随着其浓度增加而增加（0.5~200 μmol/L范围）。图8（B）显示了加入不同浓度的黄嘌呤后，g-C₃N₄/GCE的响应电流和浓度的线性关系。在低浓度0.5~5 μmol/L范围内，线性关系为Ipa=0.310C_XA+2.859，R²=0.990，在高浓度5~200 μmol/L范围内，线性关系为Ipa=0.051C_XA+4.034，R²=0.997，最低检测限LOD为0.28 μmol/L。结果表明，该方法对黄嘌呤的检测具有良好的定量性能。

2.6　重现性和稳定性

在最佳检测条件下，对传感器的重现性进行了评估。根据图9（A）显示的结果，对150 μmol/L黄嘌呤的电流值进行了多次测定，其相对标准偏差为2.2%，证明了所制备的黄嘌呤电化学传感器具有良好的重现性。接下来进行了传感器稳定性的评估，在4 ℃下储存了0、5、10、15、20、25和30 d后，使用150 μmol/L的黄嘌呤处理并检测，记录了峰值电流数据。如图9（B）所示，实验结果显示，在30 d后，电流值仍保持在初始信号的90%，表明该传感器具有良好的稳定性。

2.7　选择性

选择性测试是评估电化学传感器实用性的重要参数。生物体内存在多种与黄嘌呤结构相似、性质相近的化合物，这些化合物在检测过程中可能产生干扰，影响黄嘌呤的准确测定。本研究选取了甘氨酸、L-半胱氨酸、葡萄糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、蔗糖为参考物质进行实验，同时还测试了谷胱甘肽和抗坏血酸。图10结果显示，在相同浓度条件下（200 μmol/L），除了黄嘌呤的电流响应值达到14 μA以上，其他物质的电流响应值均低于2 μA，说明该传感器对黄嘌呤的选择性好，精确度高。

2.8　菌菇中黄嘌呤的检测

为了验证本方法对菌菇中黄嘌呤检测的适用性，选取了双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳进行测试。采用加标回收法检测黄嘌呤的回收率和RSD，并与高效液相色谱法（HPLC）进行对比。将已知浓度（40、80和120 μmol/L）的黄嘌呤标准溶液加入检测系统中，结果如表1所示。在加标量为40 μmol/L时，电化学法检测黄嘌呤的回收率为102.02%~103.78%，RSD为1.45%~3.21%，HPLC法检测黄嘌呤的回收率为88.35%~94.74%，RSD为1.03%~2.17%，此时电化学法的回收率明显高于HPLC法。当加标量为80 μmol/L和120 μmol/L时，两种方法的加标回收率没有明显差异。样品中实际黄嘌呤含量的检测结果显示，电化学法对3种菌菇中黄嘌呤的检出量均高于HPLC法，说明电化学法的检测灵敏度更高。此外，对基于镍掺杂二硫化锡/多壁碳纳米管（Ni/SnS₂/MWCNTs）^[41]和金掺杂沸石咪唑酸盐框架-8/有序介孔碳（Au-ZIF-8/OMC）^[42]两种复合材料构建的电化学传感器进行对比分析。结果表明，前者对黄嘌呤的加标回收率为92.9%~112.6%，后者为96%~106%。相比之下，本研究方法在三种加标水平下均表现出更稳定、更接近100%的回收率，展示出更高的准确性和灵敏度。

3　结论

收起

本研究构建了一种基于g-C₃N₄材料无标记电化学传感器用于快速检测双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳中的黄嘌呤。在最优条件下，g-C₃N₄/GCE具有良好的线性范围，最低检测限LOD为0.28 μmol/L。通过本研究建立的电化学分析法能够准确测定双孢蘑菇、茶树菇、玉木耳中黄嘌呤含量。该电化学传感器具有灵敏度高、稳定性好和响应速度快等优点，能够用于菌菇中黄嘌呤的快速检测。

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

SINGH N, SHRESHTHA A K, THAKUR M S, et al. Xanthine scaffold: Scope and potential in drug development[J]. Heliyon, 2018, 4(10): e00829.

BILKAN M T, NAJEEB H A, POSLU A H, et al. Synthesis, spectroscopic analysis, quantum chemical calculations and in silico biological activity studies of a new series of 8-aryl xanthine[J]. Journal of Molecular Structure, 2024, 1302: 137485.

HONG Chengyi, GUAN Lingyan, HUANG Lei, et al. Colorimetric determination of xanthine with xanthine oxidase and WSe₂ nanosheets as a peroxidase mimic[J]. New Journal of Chemistry, 2021, 45(23): 10459−10465.

IBRAHIM H, TEMERK Y. Sensitive electrochemical sensor for simultaneous determination of uric acid and xanthine in human biological fluids based on the nano-boron doped ceria modified glassy carbon paste electrode[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2016, 780: 176−186.

CHEN Xiaoxiao, LI Pu, LUO Chen, et al. A photoelectrochemical sensor combining CS-GSH-CuNCs and xanthine oxidase for the detection of xanthine[J]. ChemElectroChem, 2022, 9(10): e202200237.

LAVANYA N, SEKAR C, MURUGAN R, et al. An ultrasensitive electrochemical sensor for simultaneous determination of xanthine, hypoxanthine and uric acid based on Co doped CeO₂ nanoparticles[J]. Materials Science and Engineering: C, 2016, 65: 278−286.

HU Rui, WU Yijun, HE Haoliang, et al. Simultaneous determination of nine gout factors in cooked foods[J]. Food Analytical Methods, 2025, 18(3): 326−334.

DESIDERI G, BORGHI C. Xanthine oxidase inhibition and cardiovascular protection: Don’t shoot in the dark[J]. European Journal of Internal Medicine, 2023, 113: 10−12.

WU Manli, ZHANG Wangang, SHEN Xixi, et al. Simultaneous determination of purines and uric acid in Chinese chicken broth using TFA/FA hydrolysis coupled with HPLC-VWD[J]. Foods, 2021, 10(11): 2814.

SEKIZUKA H. Uric acid, xanthine oxidase, and vascular damage: Potential of xanthine oxidoreductase inhibitors to prevent cardiovascular diseases[J]. Hypertension Research, 2022, 45(5): 772−774.

KAMBE J, MIYATA S, LI C M, et al. Xanthine-induced deficits in hippocampal behavior and abnormal expression of hemoglobin genes[J]. Behavioural Brain Research, 2023, 449: 114476.

COOPER N, KHOSRAVAN R, ERDMANN C, et al. Quantification of uric acid, xanthine and hypoxanthine in human serum by HPLC for pharmacodynamic studies[J]. Journal of Chromatography B, 2006, 837(1-2): 1−10.

LI G, LIU F, HAO J Q, et al. Determination of purines in beer by HPLC using a simple and rapid sample pretreatment[J]. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 2015, 73(2): 137−142.

INAZAWA K, SATO A, KATO Y, et al. Determination and profiling of purines in foods by using HPLC and LC-MS[J]. Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids, 2014, 33(4−6): 439−444.

VLASSA M, MIUȚA F, DRAGOMIR C. Simultaneous quantifications of four purine derivatives biomarkers in cow milk by SPE HPLC-DAD[J]. Czech Journal of Food Sciences, 2021, 39(2): 122−130.

SMIRNOVA L A, RYABUKHA A F, ABRAMOV O K, et al. Quantitative determination of angipur drug substance in blood plasma by HPLC with fluorescence detection[J]. Pharmaceutical Chemistry Journal, 2021, 55(2): 202−205.

PLESKACOVA A, BREJCHA S, PACAL L, et al. Simultaneous determination of uric acid, xanthine and hypoxanthine in human plasma and serum by HPLC–UV: Uric acid metabolism tracking[J]. Chromatographia, 2017, 80(4): 529−536.

杨更亮, 李海鹰, 刘海燕, 等. 毛细管区带电泳法测定冬虫夏草中的腺苷、腺嘌呤和尿嘧啶[J]. 分析化学, 2002, 30(9): 1081−1084. [YANG Gengliang, LI Haiying, LIU Haiyan, et al. Determination of adenosine, adenine and uracil in Cordyceps inensis (Berk.) Sacc and artificial Cordyceps by capillary zone electrophoresis[J]. Chinese Journal of Analytieal Chemistry, 2002, 30(9): 1081−1084.]

YANG Gengliang, LI Haiying, LIU Haiyan, et al. Determination of adenosine, adenine and uracil in Cordyceps inensis （Berk.） Sacc and artificial Cordyceps by capillary zone electrophoresis[J]. Chinese Journal of Analytieal Chemistry, 2002, 30（9）: 1081−1084.

CLARIANA M, GRATACÓS-CUBARSÍ M, HORTÓS M, et al. Analysis of seven purines and pyrimidines in pork meat products by ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography. A, 2010, 1217(26): 4294−4299.

HOU C L, XIAO G H, AMAKYE W K, et al. Guidelines for purine extraction and determination in foods[J]. Food Frontiers, 2021, 2(4): 557−573.

KANT R, TABASSUM R, GUPTA B D. Xanthine oxidase functionalized Ta₂O₅ nanostructures as a novel scaffold for highly sensitive SPR based fiber optic xanthine sensor[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2018, 99: 637−645.

CUI Ying, LI Junhua, LIU Mengqin, et al. Convenient synthesis of three-dimensional hierarchical CuS@Pd core-shell cauliflowers decorated on nitrogen-doped reduced graphene oxide for non-enzymatic electrochemical sensing of xanthine[J]. Microchimica Acta, 2020, 187(11): 589.

RAHMAN M M, MARWANI H M, ALGETHAMI F K, et al. Xanthine sensor development based on ZnO-CNT, ZnO-CB, ZnO-GO and ZnO nanoparticles: An electrochemical approach[J]. New Journal of Chemistry, 2017, 41(14): 6262−6271.

耿吴越, 骆昱晖, 朱凯, 等. 金属卟啉基共价-有机框架/炭黑复合修饰电极同时检测鸟嘌呤、6-甲基嘌呤和腺嘌呤[J]. 中国科学: 化学, 2022, 52(8): 1417−1426. [GENG Wuyue, LUO Yuhui, ZHU Kai, et al. Facile construction of carbon-loaded metalloporphyrin-based covalent-organic framework composites for simultaneous electrochemical detection of guanine, N6-methyladenine and adenine[J]. Scientia Sinica (Chimica), 2022, 52(8): 1417−1426.]

GENG Wuyue, LUO Yuhui, ZHU Kai, et al. Facile construction of carbon-loaded metalloporphyrin-based covalent-organic framework composites for simultaneous electrochemical detection of guanine, N6-methyladenine and adenine[J]. Scientia Sinica （Chimica）, 2022, 52（8）: 1417−1426.

宋光捷, 武调弟, 刘福鑫, 等. 壳聚糖/氮掺杂还原氧化石墨烯修饰电极对黄嘌呤的检测及尿酸抑制的研究[J]. 化学学报, 2020, 78(1): 82−88. [SONG Guangjie, WU Tiaodi, LIU Fuxin, et al. Electrochemical detection of xanthine and study for the inhibition of uric acid based on chitosan/nitrogen doped reduced graphene oxide modified electrode[J]. Acta Chimica Sinica, 2020, 78(1): 82−88.]

SONG Guangjie, WU Tiaodi, LIU Fuxin, et al. Electrochemical detection of xanthine and study for the inhibition of uric acid based on chitosan/nitrogen doped reduced graphene oxide modified electrode[J]. Acta Chimica Sinica, 2020, 78（1）: 82−88.

LI Meng, LI Yuanting, LI Dawei, et al. Recent developments and applications of screen-printed electrodes in environmental assays: A review[J]. Analytica Chimica Acta, 2012, 734: 31−44.

PING Jianfeng, WANG Yixian, WU Jian, et al. Development of an all-solid-state potassium ion-selective electrode using graphene as the solid-contact transducer[J]. Electrochemistry Communications, 2011, 13(12): 1529−1532.

SONG Debin, CHEN Qiaowei, ZHAI Chunyang, et al. Label-free ZnIn₂S₄/UiO-66-NH₂ modified glassy carbon electrode for electrochemically assessing fish freshness by monitoring xanthine and hypoxanthine[J]. Chemosensors, 2022, 10(5): 158.

王国宇, 单晓梦, 椎木弘. 基于g-C₃N₄-UiO-66复合物修饰电极的电化学发光传感器用于测定水中邻苯二酚的含量[J]. 理化检验-化学分册, 2023, 59(4): 380−386. [WANG G Y, SHAN X M, HIROSHI S G. An electrochemiluminescence sensor based on the g-C3N4-UiO-66 complex-modified electrode for the determination of catecholol content in water[J]. Physical and Chemical Inspection-Chemistry Volume, 2023, 59(4): 380−386.]

WANG G Y, SHAN X M, HIROSHI S G. An electrochemiluminescence sensor based on the g-C3N4-UiO-66 complex-modified electrode for the determination of catecholol content in water[J]. Physical and Chemical Inspection-Chemistry Volume, 2023, 59（4）: 380−386.

李星杰, 孙玮, 明邱焱, 等. 硫掺杂g-C₃N₄制备及其光催化产氢性能研究[J]. 聊城大学学报(自然科学版), 2024, 37(1): 70−75. [LI Xingjie, SUN Wei, MING Qiuyan, et al. Preparation of sulfur-doped g-C₃N₄ and its photocatalytic performance for hydrogen evolution[J]. Journal of Liaocheng University (Natural Science Edition), 2024, 37(1): 70−75.]

LI Xingjie, SUN Wei, MING Qiuyan, et al. Preparation of sulfur-doped g-C₃N₄ and its photocatalytic performance for hydrogen evolution[J]. Journal of Liaocheng University （Natural Science Edition）, 2024, 37（1）: 70−75.

王华瑜, 程林, 姜涛, 等. AgCl-姜黄素-g-C₃N₄复合杀菌剂的结构表征及杀菌性能[J]. 食品工业科技, 2025, 46(21): 249−255. [WANG Huayu, CHENG Lin, JIANG Tao, et al. Structure characterization and antibacterial performance of AgCl-curcumin-g-C₃N₄[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(21): 249−255.]

WANG Huayu, CHENG Lin, JIANG Tao, et al. Structure characterization and antibacterial performance of AgCl-curcumin-g-C₃N₄[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46（21）: 249−255.

YANG Zhengfei, ZHOU Xinyong, YIN Yongqi, et al. Metal-organic framework derived rod-like Co@carbon for electrochemical detection of nitrite[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 911: 164915.

赵祖云, 高亚军. HPLC法检测双孢蘑菇中的4种嘌呤[J]. 食品安全导刊, 2023(20): 110−112,116. [ZHAO Zuyun, GAO Yajun. Determination of four purines in Agaricus bisporus by HPLC[J]. China Food Safety Magazine, 2023(20): 110−112,116.]

ZHAO Zuyun, GAO Yajun. Determination of four purines in Agaricus bisporus by HPLC[J]. China Food Safety Magazine, 2023（20）: 110−112,116.

WANG Lan, FAN Zhaoya, YUE Feng, et al. Flower-like 3D MoS₂ microsphere/2D C₃N₄ nanosheet composite for highly sensitive electrochemical sensing of nitrite[J]. Food Chemistry, 2024, 430: 137027.

ZHENG Yao, JIAO Yan, GE Lei, et al. Two-step boron and nitrogen doping in graphene for enhanced synergistic catalysis[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52(11): 3110−3116.

GAO Yajun, LI Tingting, ZHANG Tianyuan, et al. Rational design of ultrahigh sensitive sunset yellow sensor based on 3D hierarchical porous graphitic carbon with sub-nanopores[J]. Food Chemistry, 2021, 365: 130631.

JI Q, LU L P. Determination of trace mercury ions by Ti₃C₂/CuS composite modified[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2023, 51(12): 1915-1923.

SHAHROKHIAN S, ZARE-MEHRJARDI H. Electrochemical synthesis of polypyrrole in the presence of Congo red; application to selective voltammetric determination of dopamine in the presence of ascorbic acid[J]. Electroanalysis, 2009, 21(2): 157−164.

FAN X Y, ZHUANG Q C, WEI G Z, et al. Electrochemical impedance spectroscopy study on phase transformation of Cu₆Sn₅ alloy anode[J]. Acta Chimica Sinica, 2009, 67(14): 1547−1552.

JIN Yan, CHEN Miao, JIN Qinghui, et al. On-line detection of Cu (II) in bioleaching system by anodic stripping differential pulse voltammetry[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014, 24(2): 582−587.

YANG Lingfan, NIU Zijun, WANG Songlei, et al. Flower-like nickel-doped tin disulfide multi-walled carbon nanotube-based electrochemical sensor for the detection of xanthine and hypoxanthine[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2024, 135: 106586.

ZHANG Yingcong, JIANG Jinghui, ZHANG Ze, et al. Electrochemical strategy with zeolitic imidazolate framework-8 and ordered mesoporous carbon for detection of xanthine[J]. IET Nanobiotechnology, 2020, 14(2): 120−125.

2026年第47卷第3期

PDF下载

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020172

接收时间：2025-02-24
首发时间：2026-10-25
出版时间：2026-02-01

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2025-02-24

基金

作者信息

¹扬州大学旅游烹饪学院，江苏扬州 225127

²中餐非遗技艺传承文化和旅游部重点实验室，江苏扬州 225127

³扬州大学食品科学与工程学院，江苏扬州 225127

⁴山东农业大学农学院，山东泰安 271017

通讯作者:

高亚军（1984−），男，博士，讲师，研究方向：微生物检测及生物传感的构建与应用，E-mail：gaoyajun@yzu.edu.cn。

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/spgykj/CN/10.13386/j.issn1002-0306.2025020172

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT

样品	加标量（μmol/L）	g-C₃N₄传感器法			HPLC法
样品	加标量（μmol/L）	回收率（%）	RSD （%）	样品中黄嘌呤含量（mg/100 g）	回收率（%）	RSD （%）	样品中黄嘌呤含量（mg/100 g）
双孢蘑菇	40	102.02	1.45	307.50	88.35	1.15	286.3
	80	97.28	2.98		101.42	2.36
	120	100.93	2.76		100.40	2.13
茶树菇	40	103.78	3.21	229.22	94.74	2.17	208.9
	80	101.38	2.54		95.23	2.63
	120	101.23	3.16		104.27	3.12
玉木耳	40	102.63	1.69	47.27	92.97	1.03	44.2
	80	100.76	2.87		100.28	2.93
	120	100.93	3.69		110.60	3.17