CN109884130A - 一种萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：包括，将恒温的植物油和萃取液加入混合系统，进行油水分离；将油水分离后的萃取相用三电极系统测量其阻抗值；通过对阻抗‑时间曲线作双切线，交点所对应的时间计算油脂的氧化诱导时间；所述三电极系统包括，工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为饱和甘汞电极。本发明测量过程快速、简便，所用试剂少，且无污染，测量过程所用成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于油脂检测技术领域，具体涉及一种萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法。
背景技术
油脂不仅可以作为加工食品和烹饪的原料,也被广泛地应用于制药、日化用品和生物柴油等领域。油脂在储藏和使用的过程中，其含有的不饱和脂肪酸在受热、光照和氧气等条件下易发生氧化反应，产生氢过氧化物并进而分解为醛、酮、酸等小分子，使油品品质下降。因此，测量并获取油脂氧化稳定性的信息显得十分重要。
油脂氧化诱导时间是评价油脂氧化稳定性的常用指标。目前，评价油脂氧化稳定性的方法主要有比色法、滴定法、电导法和电化学法等。电导法的原理是将油脂氧化过程中产生的挥发性组分溶于水，进而改变溶液的电导率，测量的仅是挥发性组分，灵敏度不够理想；比色法、滴定法操作流程复杂,且灵敏度和准确度均有待改善；电化学方法具有灵敏度高、响应快和易于在线检测等优点。但这些方法(除电导法外)均要使用大量的有机试剂，易对环境造成污染。
因此寻找快速、简单，准确的检测评价油脂氧化稳定的方法意义重大。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其包括，
将恒温的植物油和萃取液加入混合系统，进行油水分离；
将油水分离后的萃取相用三电极系统测量其阻抗值；
通过对阻抗-时间曲线作双切线，交点所对应的时间计算油脂的氧化诱导时间；
所述三电极系统包括，工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为饱和甘汞电极。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：所述萃取液包括乙醇-磷酸盐缓冲液、丙酮-磷酸盐缓冲液、乙腈-磷酸盐缓冲液中的一种。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：所述乙腈与磷酸盐缓冲液的体积比为1：2。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：所述萃取液的酸度为pH 4.0～10.0。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：所述萃取液的酸度为pH 7.0。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：植物油和萃取液的体积比为(10：1)～(1：10)。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：植物油和萃取液的体积比为1：1。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：所述将恒温的植物油和萃取液加入混合系统，其液体流量为1.5ml/min。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：所述测量，其测量频率范围为5Hz～800kHz。
作为本发明所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法的一种优选方案：扰动电压为5mV。
本发明的有益效果：本发明克服了目前已见报道的测量方法的诸多弊端，开发了一个测量植物油品质的新体系，通过萃取交流阻抗法进行测量油脂的氧化诱导时间。本发明测量过程快速、简便，所用试剂少，且无污染，测量过程所用成本低廉。本发明建立了一个包含取样系统，混合系统，分离系统和测量系统的用于测量油脂氧化诱导时间新体系；本发明通过调节萃取剂的极性，使油脂氧化过程中所产生的极性和弱极性氧化产物进入萃取相，测定萃取相在油脂氧化变化过程中的阻抗变化，使测量的灵敏度得到提高，从而可方便快速地测量油脂氧化诱导时间；本发明测量体系简单。所用仪器为三电极体系(工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为甘汞电极)和电化学工作站。较色谱仪器而言，测量成本降低，经济可行；本发明方法有机试剂用量小，解决了分光光度法和碘量法中所用甲醇和氯仿等高毒性试剂的弊端，使操作者更安全，整个实验过程更环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的测量体系实验流程示意图。
图2为橄榄油与不同萃取剂混合分离后的阻抗值变化。
图3为不同组成萃取液的萃取相阻抗值随时间变化关系曲线。
图4为阻抗值和过氧化值随时间变化关系曲线。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
本发明萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的测量体系，如图1，体系包括4个部分：取样系统，混合系统，分离系统和测量系统，步骤为：
(1)将恒温的植物油和萃取液以一定流速与体积比进入混合系统，接着进行油水分离；
(2)将油水分离后的萃取相用三电极系统(工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为饱和甘汞电极)测量其阻抗值，调节仪器参数，扰动电压为5mV，频率范围为5Hz-800kHz。扫描采样，测量并记录交流阻抗谱数据；
(3)通过对阻抗-时间曲线作双切线，交点所对应的时间即为油脂的氧化诱导时间。
持电解质的选择；选取不同酸度的缓冲溶液(pH 4.0-10.0)作为支持电解质进行测量。优选地，pH＝7.0的磷酸盐缓冲液中得到阻抗图谱较为完整，因此选择pH＝7.0的磷酸盐缓冲液作为测量体系的支持电解质。
萃取液的选择；将橄榄油在80℃下加热不同时间，分别与不同组成的萃取液混合，取分离后的萃取相进行阻抗值的测量，结果如图2，图3。由图2，图3可见，仅用磷酸盐缓冲液(即PBS)为萃取液时，阻抗值的变化为170Ω；且阻抗时间曲线的变化率较为平缓；而在缓冲液中加入不同的有机溶剂后，阻抗值的变化均增大，且阻抗时间曲线的变化率加大。这是由于适当改变萃取液的极性有利于油脂氧化产物中的极性和弱极性物质进入萃取相。其中乙腈-磷酸盐缓冲液混合体系的阻抗变化值达到1100Ω，阻抗时间曲线的变化率最为显剧。进一步地，考察乙腈与磷酸盐缓冲液体积比的影响。优选地，当乙腈与磷酸盐缓冲液体的体积比为1：2时，阻抗变化值最大，即测量的灵敏度最高，故选择其作为萃取液。
流动系统参数的选择；油水体积比和流量均对测量结果的灵敏度有影响。选取10：1-1：10的油水体积比进行试验，发现较大和较小的油水体积比，体系氧化前后阻抗变化值都太小，灵敏度低。最佳油水体积比为1：1，最适流量为1.5ml/min，在此流量下，油水可以混合充分。
测量频率的选择；交流阻抗谱(EIS)是一种频率域的测量方法，测量频率范围很宽，合适的测量频率对实验测量很重要。在频率分别为0.1Hz-106kHz范围内进行阻抗测量，根据阻抗图谱的稳定性、灵敏性以及规则性，发现当频率范围为5Hz-800kHz时，测量时间较短，同时记录阻抗谱清晰、稳定。因此实验选择测量频率为5Hz-800kHz。
三电极系统：工作电极和对电极的丝网印刷电极其中工作电极被氮掺杂石墨烯修饰、参比电极为饱和甘汞电极，将电极浸入不同氧化程度的橄榄油与pH＝7.0的磷酸缓冲溶液经油水混合系统和油水分离系统分离后的萃取相溶液中。
油脂氧化诱导时间测定：将油样恒温加热，分别控制蠕动泵的流速，使油水充分混合，在分离器中分离，取萃取相进行电化学阻抗测量。其中，阻抗的测量条件为：扰动电压为5mV，频率范围为5Hz-800kHz，每点重复采样三次，测量并记录阻抗谱，选择合适的等效电路，导入阻抗数据，模拟阻抗值，对比过氧化值，确定阻抗定性判断值。
本发明所用的试剂均选用分析纯，所用的水均选用超纯水。
实施例2：
取适量油样在80℃水浴锅中恒温加热，选择不同组成的萃取液：分别为磷酸盐缓冲液、乙醇与磷酸盐缓冲液混合液(体积比为1：2)、丙酮与磷酸盐缓冲液混合液(体积比为1：2)和乙腈与磷酸盐缓冲液混合液(体积比为1：2)。控制蠕动泵的流速，使植物油和萃取液同时进入混合系统中进行油水混合，混合后进入油水分离系统，取分离后的萃取相相用三电极系统(工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为饱和甘汞电极)进行阻抗测量。阻抗测量条件为：扰动电压为5mV，频率范围为5Hz-800kHz；阻抗值随时间的变化关系见图3。
图3表明，油脂与不同的萃取液混合后的萃取相其阻抗值的变化值范围不同，且阻抗值与油脂不同氧化时间的变化率也不相同。磷酸盐缓冲液的阻抗值与油脂不同氧化时间的变化率最小；乙醇与磷酸盐缓冲液、丙酮与磷酸盐缓冲液的阻抗值与油脂不同氧化时间的变化率较小；即它们均难灵敏地测量油脂氧化过程的阻抗变化；而乙腈与磷酸盐缓冲液的阻抗值与油脂不同氧化时间的变化率最大，即使用该萃取液能灵敏地测量油脂氧化过程的阻抗变化。
实施例3：
取适量油样80℃水浴锅中恒温加热，萃取液为乙腈与磷酸盐缓冲液体(体积比为1：2)，分别控制蠕动泵的流速，使油水充分混合，在分离器中分离，取萃取相进行电化学阻抗测量其阻抗值，同时用国标法测其过氧化值。阻抗值的测量：分离后的萃取相相用三电极系统(工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为饱和甘汞电极)进行阻抗测量，阻抗测量条件为：扰动电压为5mV，频率范围为5Hz-800kHz；过氧化值的测量采用国标比色法。得到的POV-t、Z-t的关系见图4。通过双切线法求得油脂在特定条件下的氧化诱导时间。
图4表明，氧化开始的一段时间，随着橄榄油的氧化，其过氧化物缓慢增多，POV值缓慢增加，测量体系的阻抗值缓慢减小；加热一段时间后，POV升高速率加快，阻抗减小速率也加快。这是因为随着油脂的加热氧化，初期产生大量的活性自由基使氧化过程链反应速率加快，产生的过氧化物、小分子的醛，酮等物质不断增加；这些氧化产物中的极性和弱极性物质易溶于萃取液，通过油水混合分离后，含水相测量体系的介电常数增加，进而导致体系阻抗值变小。根据双切线法用图4中阻抗-时间(Z′-t)曲线和过氧化值-时间(POV-t)曲线，分别求得橄榄油的氧化诱导时间为4.39h和4.63h。平行三次测量结果的相对偏差小于5％。在95％置信度下，由Z′-t与POV-t求得的氧化诱导时间的F值为3.27、t值为2.68(F0.05＝19.00、t0.05,2＝4.30)。F、t检验结果表明二种方法之间不存在系统误差。因此，氮掺杂石墨烯修饰丝网印刷电极交流阻抗法可以方便准确地测量橄榄油的氧化诱导时间。此实验结果说明本发明所提出的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法是灵敏准确可行的。
实施例4：
实施例1萃取液选为乙腈与磷酸盐缓冲液体，研究乙腈与磷酸盐缓冲液体的体积比对阻抗值变化的影响，见表1。
表1乙腈与磷酸盐缓冲液体的体积比对阻抗值变化的影响
实施例5：
实施例1油水体积比对阻抗值变化的影响，见表2。
表2
实施例1流量大小对阻抗值变化的影响，见表3。
表3
综上，现有技术存在诸多缺点，如比色法在测量过程中都需要使用大量的氯仿、甲醇等有毒试剂有机试剂且操作繁琐。灵敏度不高；电导法的测定原理是油脂中容易氧化的物质与空气作用氧化为的易挥发且溶于水的组分能够改变测量池的电导率，测量的对象是挥发性且溶于水组分，灵敏度不够理想。由于油脂氧化产物较复杂，采用简单的油水先混合再分离的方法，只有极性氧化产物才能进入水相，而弱极性的氧化产物不能进入水相，因此测量的准确度和灵敏度均不够理想。本发明通过调节萃取剂的极性，使油脂氧化过程中所产生的极性和弱极性氧化产物进入萃取相，测定萃取相在油脂氧化变化过程中的阻抗变化，即可方便快速和准确灵敏地来测量油脂氧化诱导时间，测量一次仅需1min。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：包括，
将恒温的植物油和萃取液加入混合系统，进行油水分离；
将油水分离后的萃取相用三电极系统测量其阻抗值；
通过对阻抗-时间曲线作双切线，交点所对应的时间计算油脂的氧化诱导时间；
所述三电极系统包括，工作电极和对电极为丝网印刷电极，参比电极为饱和甘汞电极。
2.如权利要求1所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：所述萃取液包括乙醇-磷酸盐缓冲液、丙酮-磷酸盐缓冲液、乙腈-磷酸盐缓冲液中的一种。
3.如权利要求2所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：所述乙腈与磷酸盐缓冲液的体积比为1：2。
4.如权利要求1～3中任一项所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：所述萃取液的酸度为pH 4.0～10.0。
5.如权利要求4所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：所述萃取液的酸度为pH 7.0。
6.如权利要求1～3、5中任一项所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：植物油和萃取液的体积比为(10：1)～(1：10)。
7.如权利要求6所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：植物油和萃取液的体积比为1：1。
8.如权利要求1～3、5、7中任一项所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：所述将恒温的植物油和萃取液加入混合系统，其液体流量为1.5ml/min。
9.如权利要求1～3、5、7中任一项所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：所述测量，其测量频率范围为5Hz～800kHz。
10.如权利要求9所述的萃取阻抗法测量油脂氧化诱导时间的方法，其特征在于：扰动电压为5mV。
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