Вольтамперометрическое определение синтетического пищевого красителя синий блестящий FCF

Abstract

Разработан высокочувствительный и селективный вольтамперометрический сенсор на основе нетканого углеволоконного материала, модифицированного фитосинтезированными наночастицами серебра и графеновыми нанопластинами, для определения пищевого синтетического красителя синий блестящий FCF (Е133). Наночастицы серебра получены в результате простого, быстрого и экологически безопасного фитосинтеза с применением экстракта листьев облепихи без использования токсичных химических реагентов. Модифицирование углеволоконного электрода фитонаночастицами серебра и графеновыми нанопластинами способствовало увеличению активной площади поверхности электрода, возрастанию максимального тока окисления красителя Е133 и снижению перенапряжения этого процесса относительно немодифицированного электрода. Выбраны условия формирования максимального аналитического сигнала красителя, включающие состав нанокомпозитного модификатора (массовая доля наночастиц серебра и графеновых нанопластин составляет 4.4 % и 95.6 % соответственно) и кислотность фонового электролита (фосфатный буферный раствор рН 5). Установлено, что процесс электроокисления красителя Е133 на модифицированном углеволоконном электроде является необратимым, двухэлектронным, протекает без участия протонов и контролируется диффузией. Предложена схема электродного процесса, согласующаяся с литературными данными. Сенсор характеризуется низким пределом обнаружения (6.1 нМ), широким диапазоном определяемых концентраций (0.06 – 40 мкМ) и хорошей повторяемостью аналитического сигнала красителя sr < 7 %. Показано, что изученные мешающие вещества не оказывают существенного влияния на аналитический сигнал красителя Е133. Разработанный сенсор успешно применен для анализа напитков и карамели без предварительной пробоподготовки. Степень открытия красителя Е133 в реальных образцах составляет 97 – 103 %, что свидетельствует об отсутствии значимой систематической погрешности.

A highly sensitive and selective voltammetric sensor based on a non-woven carbon fiber material modified with phytosynthesized silver nanoparticles and graphene nanoplatelets was developed for determining food synthetic dye Brilliant Blue FCF (E133). Silver nanoparticles were prepared employing simple, fast and environmentally friendly phytosynthesis using sea buckthorn leaf extract without use of harmful chemical reagents. Modification of the carbon fiber electrode with silver phytonanoparticles and graphene nanoplatelets contributed to an increase in the active surface area of the electrode, an increase in the maximum oxidation current of E133 and a decrease in the overvoltage of this process relative to the unmodified electrode. Conditions for producing maximum analytical signal from the dye, including composition of the nanocomposite modifier (mass fraction of silver nanoparticles and graphene nanoplatelets, of 4.4 and 95.6 %, respectively) and the background electrolyte acidity (phosphate buffer solution with pH of 5) were selected. It was found that the process of electrooxidation of E133 dye on the modified carbon fiber electrode is irreversible, two-electron, occurs in the absence of protons and is controlled by diffusion. Scheme of the electrode process consistent with the literature data is suggested. The sensor is characterized by a low detection limit (6.1 nM), a wide range of detectable concentrations (0.06–40 μM), and good repeatability of the analytical signal of the dye sr<7 %. It was shown that potential interferents did not have a significant effect on the analytical signal of E133 dye. The developed sensor was successfully applied for analysis of beverages and caramel without preliminary sample preparation. The values of recovery of E133 dye in the range of 97–103 % in real samples prove the absence of a systematic error.