Enhancement in Chemiluminescence by β-Cyclodextrin for the Oxidation of Luminol by Hypochlorite and Its Applications

本研究使用自行組裝的流動注入分析系統探討β-cyclodextrin (β-CD) 增強次氯酸氧化Luminol的化學發光的機制。研究的結果發現：當5 mM的β-CD添加至此化學發光的系統並且維持在pH = 9.5的狀態時，化學發光的強度可增強約20倍。推測此化學發光增強的機制可能是因為產生β-CD的包絡物以穩定化學發光的中間態。在研究中同時對pH值、流速、反應物 (luminol、β-CD、次氯酸) 的濃度與混合的型式等因素對於化學發光的強度之影響做詳細的探討與最佳化。此化學發光系統可同時應用檢測抗氧化劑，如；curcumin、hydroquinone等。因抗氧化劑會破壞化學發光所產生的自由基，而造成化學發光的效率降低，其線性動態範圍與不同的抗氧化劑的抗氧化能力有關。使用化學發光的方法對於沒有發色團 (chromophoric) 官能基的化合物特別有用，對於大部分胺基酸可測定的濃度值可達0.1~1 mM。此外，半胱胺酸 (cysteine) 與甲硫胺酸 (methionine) 在沒有其他顯著干擾胺基酸的影響下可量測濃度值為1~10 μM。而對於缺乏選擇性的缺點可在進行化學發光偵測前先流經色層分析儀。We have studied the enhancement in chemiluminescence (CL) for the oxidation of luminol with hypochlorite caused by β-cyclodextrin (β-CD) using a home-made flow injection analysis system. A 20-fold increase in CL intensity was observed upon addition of 5 mM β-CD to the CL system at pH 9.5. The CL-enhancement may result from the increases in the overall CL efficiency and the fluorescence quantum yield from the stabilization of the CL intermediate(s) and/or product in the interior of the inclusion complex with β-CD. The effects of pH, flow rate, concentrations of reagents (luminol, β-CD, hypochlorite), and modes of reagent mixing on CL emission were also investigated and optimized. The CL system has been applied to the determination of antioxidants such as curcumin, hydroquinone etc. The antioxidants destroy the radicals involved in the CL reaction, causing a decrease in CL emission. The linear dynamic ranges vary for different antioxidants with different antioxidative power. The CL method is useful for the detection of compounds that have no chromophoric groups. Inhibition of CL emission allows the determined of most amino acids at 0.1-1 mM. On the other hand, cysteine and methionine can be determined over the concentrations of 1-10 μM without significant interferences from other amino acids. The lack of selectivity requires a chromatographic column prior to the CL detection.中文摘要 I 英文摘要 II 目錄 III 圖表目錄 VI 縮寫表 X 中英對照表 XI 第一章 序 論 1 1-1 化學發光簡介 1 1-1.1 化學發光的發展 1 1-1.2 化學發光原理 4 1-1.3 化學發光在分析上的應用 9 1-1.4 Luminol發光系統簡介 10 1-2 流動注入分析法 11 1-2.1 流動注入分析法簡介 11 1-2.2 流動注入化學發光分析法 (FI-CL) 的應用與發展 13 1-3 β-環糊精 14 1-3.1 環糊精的結構 15 1-3.2 環糊精的性質 17 1-4 實驗目的 18 第二章 實驗部分 20 2-1 實驗藥品 20 2-2 實驗儀器 21 2-3 儀器架設 22 2-3.1 原理 22 2-3.2 儀器架設 28 第三章 結果與討論 35 3-1 訊號再現性 35 3-1.1 幫浦脈衝的影響 35 3-1.2 流速的影響 37 3-1.3 樣品注入的影響 38 3-1.4 樣品與試劑混合的影響 42 3-1.5 偵測器的影響 43 3-2 試劑組成與流路/注射配置 44 3-3 流速對訊號強度的影響 50 3-4 Luminol與次氯酸鈉對化學發光之影響 53 3-4.1 酸鹼度對發光強度的影響 53 3-4.2 Luminol/NaOCl/β-CD發光系統 56 3-4.3 環糊精對化學發光的影響 60 3-5 方法應用 62 3-5.1 胺基酸 63 3-5.2 胺基酸的測量 65 3-5.3 半胱胺酸(Cys)及甲硫胺酸(Met)濃度偵測範圍 68 3-6 抗氧化劑的偵測 71 第四章 結論與展望 83 4-1 結論 83 4-2 未來展望 84 第五章 參考文獻 8