高效液相色谱是植物激素分析的有效手段,但是植物激素成分多样复杂,在测定时,经常见到分离度差、存在干扰峰及严重拖尾现象,用常用的紫外分光光度法检测并不能得到很好的结果,然而采用电化学分析法可以很好的解决这一问题。
电化学是一门将化学变化与电现象相关联的学科。电化学分析法是应用电化学基本原理与实验技术,依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法,其特征是使待测对象组成一个电化学样品池。电化学池由电解质溶液和浸入其中的两个电极组成,这两个电极分别是工作电极和参比电极。具有还原性的物质在工作电极上发生氧化反应,丢失的电子通过连接两电极的外电路从一个电极流到另一个电极,同时通过电解质溶液构成电流通路。通过溶液的电化学性质(如电极电位、电流、电导、电量等)与被测物质的物化性质(如电解质溶液的化学组成、浓度、氧化态与还原态的比率等)之间的关系,将被测定物质的浓度转化为一种电学参量加以测量。常用仪器为电化学工作站。
电化学工作站使用中经常采用三电极体系,本实验中也采用该体系,即有三个电极,分别是工作电极、参比电极、对电极。电化学工作站控制的电位表面上是工作电极相对于参比电极的电位差,本质上是电极和溶液形成的界面的界面电势差,参比电极与液体形成的界面电势差是恒定而且已知的,因此,只要得知工作电极相对于参比电极的电势差,也就间接得知电极和溶液之间界面的电位差。除此之外,还需要一个对电极,因为电流流过电极后电极会发生极化,界面电位差会发生变化,此时参比电极的电位因极化而不再恒定,就失去了参考作用。仪器工作的时候不断测量工作电极和参比电极之间的电势差,如果大于(小于)设定值,仪器就提升(降低)对电极的输出电压,通过强制增大(减小)流过液固界面的电流而改变界面电势差,而对电极专门用于输入输出电流,直到测量值等于设定值为止。这也就是电化学工作站的原理。最后通过测量电流大小测植物激素的含量,得到的是电流-时间曲线。
高效液相色谱-电化学检测方法主要用于复杂样品中痕量组分的选择测定,已广泛应用于有机含氮化合物(胺、氨基酸、杂环化合物等),酚类,硝基化合物,醛,酮等类化合物的研究由于每种化合物的氧化还原电位不同,选择适当电位,使化合物产生响应,因此具有较高的选择性。本实验通过运用高效液相色谱-紫外检测-电化学检测法同时测定植物激素中水杨酸和吲哚乙酸含量的方法,与单独采用HPLC-UV或HPLC-ECD法比较,可以凸显电化学分析法的优越性,通过翻阅文献可知HPLC-ECD法的优越性表现在相对于HPLC-UV,它具有灵敏度高,精密度好,检测限低的优点。
本研究中运用该方法测定植物激素吲哚乙酸和水杨酸的含量,旨在建立有效的植物激素含量测定方法,并探讨高效液相色谱-紫外检测-电化学检测法同时测定水杨酸和吲哚乙酸两种激素的色谱分析条件,最终对HPLC-UV和HPLC-ECD方法进行比较。目前有关激素含量测定的方法有很多,但采用高效液相色谱-紫外检测-电化学检测法来测定植物激素含量的研究尚未见。
植物激素(planthormones)是植物体内天然存在的有机化合物,虽然含量很低,但调控植物生命活动的整个过程,因此,它们与植物生长发育的基本规律和代谢过程的调控都密切相关。其中,吲哚乙酸(IAA)及其衍生物是一种重要的内源植物激素,它能诱导基因的表达,启动一系列生长发育的反应,如细胞伸长、分裂、维管分化、顶端优势及根系的形成等,在植物生长发育过程中起重要的调控作用,不仅如此,近年来研究发现,吲哚乙酸具有抗癌功能;水杨酸(SA)也是一种植物激素,在植物体内含量较低,但它在植物的生长发育中起着重要作用。近年来研究发现,水杨酸是系统获得性抗性(SAR)的重要诱导因子,也是植物受病原菌侵染后活化一系列防御反应途径中的重要信号组分。
从理化性质来说,两者都具备了电化学检测的条件。水杨酸是酚酸,酚酸具有-OH基团,是一类具有还原性的化合物。对于同样浓度的酚酸,电化学检测器的响应信号远大于紫外检测器。吲哚乙酸是有机含氮化合物,具有电化学活性。所以它们可以在电化学检测器的工作电极上发生氧化反应,如果在参比电极和工作电极之间施加恒定电压,测定通过工作电极的电流,可以获得特别低的检测限。
研究内容具体包括仪器与试剂的选择、溶液的配制、色谱条件的选择、流动相的选择、氧化还原电位的选择、方法学的验证等。由于本研究重在电化学检测部分,所以紫外检测的作用主要是考察样品中水杨酸、吲哚乙酸与其他杂质的分离度,以避免在电化学检测中未知杂质对结果的干扰。并且由于在紫外检测灵敏度低,对于紫外部分的方法学验证不作过多要求。
引用文献:
