一種評價油脂氧化穩定性的電化學方法與流程

本發明涉及一種評價油脂氧化穩定性的電化學方法，屬于分析化學領域的油脂氧化穩定性檢測技術領域。

背景技術：

油脂或含脂類的物品在人類生活中隨處可見，但在儲藏的過程中，由于光照、溫度、空氣等因素的影響油脂易氧化，產生氫過氧化物，有潛在的致癌性，影響使用者的健康。油脂自動氧化過程非常復雜，其變化歷程主要為誘導期、發展期、終止期三個部分。誘導期是一個緩慢的過程，其中油脂發生氧化逐漸產生氫過氧化物。油脂自動氧化過程中，由誘導期到發展期之間的時間(氧化誘導時間)與油脂的抗氧化能力，即油脂的氧化穩定性密切相關。因此，可以通過測量油脂的氧化誘導時間來評價油脂的氧化穩定性。

目前國內外油脂體系中氫過氧化物含量的測量，常用的方法主要有碘量法、分光光度法和電化學法等。王愛娟等利用油脂氧化過程產生的氫過氧化物與碘化鉀反應，生成游離態碘，以硫代硫酸鈉標準溶液滴定碘，根據硫代硫酸鈉的消耗量計算過氧化值。余輝等在利用氫過氧化物在酸性條件下可將Fe(II)氧化成Fe(III)，Fe(III)再與硫氰酸鹽反應生成紅色的硫氰酸鐵絡合物，采用分光光度法進行比色定量。邵志芳等用聚乙烯醇-亞鐵氰化鉀修飾電極測定油/水型乳液中油脂的氫過氧化物含量。

目前測定油脂中氫過氧化物含量的方法不全面，已見報道的研究中存在諸多缺點，如碘量法的試劑量大，且滴定終點不易判斷導致準確度不高，再現性差；分光光度法操作較繁瑣，耗時長，所用試劑如氯仿等為毒性物質。用石墨烯修飾電極測定油脂體系中氫過氧化物含量的研究尚未見有關報道。

油脂的導電性較差，而油脂氧化過程所引起的峰電流變化相對較小，用裸玻碳電極進行峰電流測量時，靈敏度較低，實驗誤差較大。所以有必要對玻碳電極進行修飾以能較準確靈敏地測量油脂的峰電流。石墨烯是一種由單層碳原子緊密堆積成的六方蜂窩狀晶格結構的晶體，它具有優異的電化學性能，如電荷傳遞電阻小、電催化活性高和電化學窗口寬等。本文 用電化學方法制備了石墨烯修飾電極并對其進行表征，由于計時電流法可以快速準確地測量油脂氧化過程在峰電流值及其變化，據此建立了一種簡便、靈敏和準確地評價油脂氧化穩定性的電化學方法。

技術實現要素：

本發明的目的正是針對現有技術中存在的不足之處，如試劑用量大、試劑毒性大、操作過于繁瑣等，提出了一種評價油脂氧化穩定性的電化學方法。本發明首先用在線電還原技術制備了石墨烯修飾玻碳電極，通過選擇合適的支持電解質和工作電壓，采用計時電流法測量并記錄油脂氧化過程中氧化峰電流的變化，從而提出了一種簡便、靈敏和準確地評價油脂氧化穩定性的電化學方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

一種評價油脂氧化穩定性的電化學方法，包括以下步驟：(1)在線電還原氧化石墨烯懸浮液制備了石墨烯修飾電極；(2)將待測油脂用支持電解質溶液稀釋，將稀釋液加入電解池中，組成三電極系統(工作電極為石墨烯修飾電極、對電極為鉑絲電極、參比電極為甘汞電極)；(3)選擇合適的工作電位，通過計時電流法測量并記錄油脂氧化過程中氧化峰電流的變化；(4)通過雙切線法對峰電流-時間曲線作雙切線，交點所對應的時間即為油脂的氧化穩定時間。

玻碳電極的預處理方法為：將玻碳電極依次用0.3和0.05μm的氧化鋁粉末在鹿皮上研磨拋光，至電極表面光亮如鏡。依次在無水乙醇和稀硝酸中超聲清洗5min，每次超聲后均用超純水沖洗，室溫下晾干備用。

修飾電極的制備：將通過修正Hummers法制備的氧化石墨用水分散，并用超聲清洗器超聲約5h，靜置后取上層液離心分離并在60℃下真空干燥，即得氧化石墨烯。玻碳電極的修飾層石墨烯懸浮液，所述懸浮液濃度為0.5-2.0g/L，掃描速度為10-50mV/s，電沉積圈數為20-50圈。

優選地，所述的氧化石墨烯懸浮液濃度為1.0g/L，將處理好的玻碳電極置于氧化石墨烯懸浮液中，通N₂除氧。飽和甘汞電極為參比電極，鉑片電極為對電極。采用循環伏安法以20mV/s的掃速在-1.5V到0.5V電位范圍內掃描30圈，沖洗、室溫晾干后即得電沉積還原的石墨烯修飾電極。

油脂峰電流測量條件選擇的實驗：考察了溶劑對油脂峰電流測量的影響，對不同的有機溶劑進行油脂溶解和計時電流法測量時發現，發現選擇乙醇∶三氯甲烷＝20∶3(V∶V)作為溶 劑時能完全溶解油脂。所以選擇乙醇和三氯甲烷的混合溶液為溶解油脂的溶劑。

進一步地，考察油脂取樣量對油脂峰電流測量的影響，并測量其響應電流。分別稱取0.10g、0.20g、0.50g和1.00g溶解于支持電解質中并測量峰電流，發現隨著油脂含量的增大，體系響應電流也有所增加。由于油脂本身的導電性較差，且油脂氧化過程所引起電流變化的絕對值較小，若體系的電流值太大，則測量結果的靈敏度就會降低；若體系的電流值太小，測量結果的重現性會受到影響，準確度難以得到保證。實驗結果表明，油脂取樣量為0.20g時，能較好地滿足測量結果的準確度和精密度的要求。

進一步地，考察計時電流法測量油脂的工作電位的選擇，通過測量空白溶液(1×10^-3mol/L LiCl-乙醇/三氯甲烷(V/V＝20/3)、含0.2g油樣溶液的伏安特性曲線，發現含油樣溶液在0V-1V出現了氧化寬峰，是因為在該電壓范圍內多種過氧化物發生了連續的氧化反應導致了多個氧化峰的重疊。在0.45V電位處出現了較為明顯的氧化峰，故選擇較為合適的0.45V作為計時電流法檢測的工作電位。

三電極系統：電沉積還原的石墨烯修飾電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑絲電極作為對電極；將三電極系統放入待測油脂樣品的電解池中測量體系的氧化峰電流。

更進一步地，考察油脂峰電流和過氧化值隨時間的變化關系，加速氧化過程剛開始時，隨著油脂中氫過氧化物的增多，油脂的POV緩慢增加，峰電流也隨之增大，此段時間為油脂在該溫度條件下的誘導期。隨后POV快速增大，同時，峰電流增加的速率也加快。通過圖2和圖3中的峰電流-t曲線和POV-t曲線，由雙切線法可分別求得橄欖油、杏仁油在70℃水浴下的氧化穩定時間為10.14h和10.08h、2.82h和2.86h。F檢驗和t檢驗結果表明，兩種測量方法之間不存在顯著性差異。計時電流法較國標法能更為簡便、靈敏和準確地評價油脂氧化穩定性。

本發明所用的試劑可選用分析純，所用的水可選用超純水。

本發明具有以下有益效果：

本方法克服了目前已見報道的測量方法的諸多弊端，研制了一種在線電還原的石墨烯修飾玻碳電極，通過計時電流法測量并記錄油脂氧化過程中氧化峰電流的變化，從而評價油脂的氧化穩定性。方法簡單、準確、靈敏度高，可對油脂的氧化穩定時間進行直接測定。具體表現在：①準確度、靈敏度高，可直接測量油脂氧化過程中峰電流的變化；②與國標法相比，計時電流法是一種更為簡便、準確和經濟的方法。③本發明說提出的測量方法可用于植物油脂的氧化穩定性的評價。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是石墨烯修飾電極的掃描電鏡圖。

圖2是橄欖油的過氧化值和峰電流值隨時間的變化關系圖。

圖3是杏仁油的過氧化值和峰電流值隨時間的變化關系圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種評價油脂氧化穩定時間的電化學方法，步驟如下，(1)：將玻碳電極依次用0.3μm和0.05μm的氧化鋁粉末在鹿皮上打磨，至電極表面光亮如鏡。依次在無水乙醇和稀硝酸中超聲清洗5min，室溫下晾干備用。(2)：將處理好的玻碳電極置于1.0g/L GO懸浮液中，通N₂除氧。飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對電極。采用循環伏安法以20mV/s的掃速在-1.5V到0.5V電位范圍內掃描30圈，沖洗、室溫晾干后即得在線電還原的石墨烯修飾電極。(3)：在線電還原的石墨烯修飾電極作為工作電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，213型鉑片電極作為對電極；將三電極系統放入待測油脂樣品的電解池中，通過計時電流法測量并記錄油脂氧化過程中氧化峰電流的變化。(4)：利用國標法同步測量油脂的過氧化值。(5)：通過雙切線法求得該油脂的氧化穩定時間。

用上述建立的電化學方法和國標中植物油檢驗的方法測定不同的兩種油品，用T檢驗和F檢驗計算結果的可靠性，所得結果均為六次平行測定所得。

表1 T檢驗和F檢驗

*六次測量結果的平均值；

a遵循國標GB/T 5009.37-2003，依據POV-時間曲線求得的氧化穩定時間；

b通過計時電流法，依據i_p-時間曲線求得的氧化穩定時間；

c置信度P＝0.05，n＝6，查表得t為2.23；

d置信度P＝0.05，自由度f₁＝f₂＝5，查表得f為5.05。

由表中可以看出，兩種方法用T檢驗和F檢驗無顯著性差異，說明建立的電化學方法結果可靠，準確度高。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。