◎ 佘媛媛，喻文凱，劉絢艷，梁美東

（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412000）

山茶油由山茶籽榨取提煉而成，富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸（90%以上）[1]，有助于降脂助消化，是我國(guó)特有的傳統(tǒng)高端食用植物油，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。茶油中含有的茶多酚、山茶甙、角鯊烯等成分具有一定的抗氧化性，在改善心腦血管疾病、抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)、美容護(hù)膚等方面有一定功效[2]。然而，市面所售山茶油種類(lèi)繁多，產(chǎn)地、品牌及成分均有差異，還有多種油品（如高油酸葵花籽油、高油酸菜籽油、高油酸花生油）調(diào)制而成的調(diào)和油，其質(zhì)量難以保證，急需一種快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的測(cè)量鑒別茶油真?zhèn)渭捌焚|(zhì)的方法。

近年來(lái)關(guān)于山茶油真?zhèn)舞b別的報(bào)道，主要集中于理化指標(biāo)分析法、色譜方法、光譜法等[3-5]。理化性質(zhì)分析主要集中在折光率、碘值、酸價(jià)、揮發(fā)成分等指標(biāo)的簡(jiǎn)單測(cè)定，如海錚等[6]通過(guò)電子鼻技術(shù)簡(jiǎn)單、快捷地鑒別出茶籽油、芝麻油中是否摻雜大豆油，但僅是一種定性分析，在油脂的鑒別方面有一定的局限性。光譜法主要通過(guò)添加油樣中與摻雜物反應(yīng)的物質(zhì)來(lái)鑒別摻雜及真?zhèn)?，鑒別指標(biāo)單一，局限性強(qiáng)。色譜分析則是集中在油脂脂肪酸測(cè)定，該法快速、靈敏度高，但樣品處理難度較大。非線(xiàn)性電化學(xué)指紋圖譜鑒別技術(shù)[7-8]應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)主要監(jiān)測(cè)振蕩體系中還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)交替進(jìn)行時(shí)的電勢(shì)變化，反映了待檢復(fù)雜體系的整體集群特征，樣品處理要求不高，操作簡(jiǎn)單。本文利用非線(xiàn)性指紋圖譜技術(shù)對(duì)山茶油復(fù)雜體系鑒別進(jìn)行探索研究，主要從山茶油樣用量對(duì)圖譜特征參數(shù)如最大振幅、振蕩壽命、振蕩波數(shù)的影響來(lái)確定山茶油的最佳檢出范圍，進(jìn)行振蕩機(jī)理分析，為其他油脂、食品、藥品等復(fù)雜體系的鑒別提供一定的理論研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器及實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)儀器：ZD-BZ 振蕩實(shí)驗(yàn)裝置（南京桑力電子設(shè)備廠(chǎng)）；SYC-15B 超級(jí)恒溫水浴（成都明萱電子科技有限公司）；213-01 型鉑電極（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；217 型雙鹽橋甘汞電極（上海精密儀器儀表有限公司）；電子天平（SHIMADZU BX 420H，d=0.001 g）及5 mL 注射器。

實(shí)驗(yàn)裝置：夾套加熱的反應(yīng)器中加入山茶油為底物的H+-Mn2+-BrO3--丙酮振蕩反應(yīng)體系，以超級(jí)恒溫水浴儀控制反應(yīng)溫度，磁力攪拌器控制混合速度，213-01 型鉑電極為指示電極，217 型雙鹽橋甘汞電極為參比電極，測(cè)量的電位E（mV）與時(shí)間t（s）的振蕩曲線(xiàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及樣品

試劑：硫酸、丙酮、硫酸錳、溴酸鈉、溴化鈉和十二烷基苯磺酸鈉，均為分析純，其溶液均用二次蒸餾水配制，濃度分別為H2SO4（1.0 mol·L-1）、CH3COCH3（0.6 mol·L-1）、MnSO4（0.10 mol·L-1）、NaBrO3（0.80 mol·L-1）、NaBr（0.001 mol·L-1）、十二烷基苯磺酸鈉（0.2 mol·L-1）。重鉻酸鉀洗液（由重鉻酸鉀和硫酸組成，用于清洗鉑電極片）。

樣品：山茶油（湖南山潤(rùn)）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

向恒溫夾套玻璃反應(yīng)器中定量加入H2SO4溶液40 mL、十二烷基苯磺酸鈉1.5 mL、MnSO4溶液5 mL、CH3COCH3溶液 5 mL，在電磁攪拌500 r·min-1條件下，控制恒溫（37±0.5）℃，加入一定量山茶油樣以及適量的十二烷基苯磺酸鈉，同時(shí)插入213-01 型鉑電極和217 型雙鹽橋參比甘汞電極，采集該振蕩體系的非線(xiàn)性電化學(xué)指紋圖譜。待電極測(cè)定電勢(shì)穩(wěn)定10 min 后，用注射器加入已經(jīng)恒溫好的NaBrO3溶液3 mL，測(cè)定反應(yīng)體系的電位隨時(shí)間變化E-t曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)特征參數(shù)解析圖譜，探討其振蕩反應(yīng)機(jī)理。

2 結(jié)果與分析

2.1 山茶油為有機(jī)底物的振蕩反應(yīng)體系典型指紋圖譜及機(jī)理分析

按實(shí)驗(yàn)步驟，山茶油樣取1.5 mL，十二烷基苯磺酸鈉1.5 mL，得到山茶油樣為底物的BrO3--Mn2+-H2SO4-丙酮振蕩體系非線(xiàn)性典型指紋圖譜（圖1）。由圖1可知，該振蕩反應(yīng)分誘導(dǎo)期、振蕩期兩個(gè)階段，誘導(dǎo)期發(fā)生主要反應(yīng)為

NaBrO3氧化Mn2+生成Mn3+，電勢(shì)升高，丙酮作用下生成Br2。

Br2作用下Mn3+還原為Mn2+，電勢(shì)降低，Br-提高，此過(guò)程為誘導(dǎo)過(guò)程（不可逆）。導(dǎo)期過(guò)后為振蕩期，主要發(fā)生反應(yīng)為

A 階段：消耗Br-，積聚HBrO2。

B 階段：生成BrO3-，積聚自由基HBrO2，氧化Mn2+，電勢(shì)升高。

C 階段：還原性有機(jī)底物將電勢(shì)降低，一個(gè)振蕩周期結(jié)束，周而復(fù)始。

該振蕩體系隨著B(niǎo)r-的濃度變化，依次發(fā)生著A →B →C →A →B →C 的循環(huán)振蕩反應(yīng)過(guò)程，Mn3+還原為Mn2+電勢(shì)降低，Mn2+還原為Mn3+電勢(shì)升高，除丙酮及山茶油為消耗物外，其余組分均在體系中振蕩復(fù)原不損耗。

圖1中表征振蕩反應(yīng)快慢的參數(shù)為振蕩周期t周期，表征底物還原能力的參數(shù)為誘導(dǎo)時(shí)間t誘導(dǎo)（與Br-濃度有關(guān)）、最大振幅ΔEmax，表征耗散物用量的特征參數(shù)為振蕩壽命t壽命、振蕩波數(shù)n，其他還有最高電位Emax、最低電勢(shì)Emin、平衡電位E平衡。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3組，其特征參數(shù)及RSD 值見(jiàn)表1。由表1可知，各參數(shù)RSD 值小于3%，可認(rèn)為該振蕩反應(yīng)體系重現(xiàn)性良好。

圖1 山茶油為底物的非線(xiàn)性電化學(xué)典型指紋圖譜

表1 山茶油為底物的非線(xiàn)性化學(xué)指紋圖譜特征參數(shù)表

2.2 山茶油用量對(duì)非線(xiàn)性電化學(xué)振蕩反應(yīng)的影響

按實(shí)驗(yàn)步驟，改變山茶油用量（0.2～4.5 mL）以及合適的十二烷基苯磺酸鈉用量，采集E-t數(shù)據(jù)并制得系列指紋圖譜（圖2）。由圖2可知，山茶油加入量為0.5 mL以下時(shí)，由于油樣濃度較低，故誘導(dǎo)期較長(zhǎng)，振蕩周期t周期較長(zhǎng)；又因?yàn)楸纳⑽镞^(guò)量，山茶油樣基本被氧化，故振蕩波數(shù)n較少。在山茶油加入量為4.5 mL以上時(shí)，由于油樣濃度過(guò)高，山茶油與Mn3+反應(yīng)過(guò)快，振蕩反應(yīng)幾乎完全被抑制。在加入量為0.5～4.5 mL 時(shí)，振蕩反應(yīng)波數(shù)穩(wěn)定（山茶油樣過(guò)量，而丙酮耗散物消耗殆盡，故振蕩次數(shù)由丙酮的加入量決定，因此波數(shù)穩(wěn)定），反應(yīng)速率逐漸加快，振蕩周期逐漸縮短。

圖2 不同山茶油加入量（0.2～4.5 mL）的非線(xiàn)性電化學(xué)典型指紋圖譜圖

為進(jìn)一步驗(yàn)證以上結(jié)論，分別將0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL 和2.5 mL 山茶油加入振蕩體系，并加入適量的十二烷基苯磺酸鈉進(jìn)行油水增溶，采集E-t數(shù)據(jù)并制得系列指紋圖譜（圖3）。

因考慮到山茶油濃度較低時(shí)，t誘導(dǎo)過(guò)長(zhǎng)，而加入少量NaBr 提升Br-初始濃度，進(jìn)而縮短t誘導(dǎo)。由圖3可知，在山茶油加入量為0.5～2.5 mL，隨著山茶油加入量的增加，振蕩反應(yīng)速度加快，t周期縮短，達(dá)到振蕩平衡的時(shí)間縮短，振蕩波數(shù)n及波形基本保持不變，而振幅ΔE在山茶油加入量2.0 mL 以下山茶油加入量時(shí)保持不變，2.0 mL 以上則略有減小。同時(shí)，也進(jìn)一步考察了微量（0～0.5 mL）、過(guò)量（4.5～5.0 mL）加入山茶油時(shí)振蕩反應(yīng)的E-t曲線(xiàn)，得出微量、過(guò)量加入山茶油時(shí)振蕩曲線(xiàn)特征參數(shù)的變化規(guī)律，此處不做進(jìn)一步討論。

圖3 不同山茶油加入量（0.5～2.5 mL）的非線(xiàn)性電化學(xué)典型指紋圖譜圖

3 結(jié)論

山茶油為有機(jī)底物的BrO3--Mn2+-H+-丙酮振蕩體系反應(yīng)分誘導(dǎo)期和振蕩期，誘導(dǎo)期積聚Br-，為體系進(jìn)入振蕩期提供足夠的Br-，振蕩期則隨著B(niǎo)r-濃度的變化，周期性的發(fā)生Mn3+與Mn2+（氧化或還原）轉(zhuǎn)化反應(yīng)，丙酮和山茶油為耗散物，其他物質(zhì)則隨著振蕩反應(yīng)的進(jìn)行周期性的復(fù)原。本研究還考察了在丙酮量一定的情況下，微量（0～0.5 mL）、常量（0.5～2.5 mL）及過(guò)量（3.5～4.5 mL）加入山茶油時(shí)的E-t曲線(xiàn)，找出了山茶油加入量與誘導(dǎo)時(shí)間、振幅和振蕩壽命等特征參數(shù)的變化規(guī)律，為振蕩體系用于食用油、食品、藥品等復(fù)雜體系的鑒別應(yīng)用尤其是取樣量的確定提供了一定的理論依據(jù)。復(fù)雜體系成分眾多，機(jī)理復(fù)雜，本研究所述機(jī)理僅為部分已知成分的反應(yīng)過(guò)程，還有待進(jìn)一步深入的研究。