抗氧化性能光电化学测定方法及检测仪器(T-CI 134—2022).pdf

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1、ICS 71.040CCS 43团体标准T/CI 134-2022抗氧化性能光电化学测定方法及检测仪器Antioxidant capacity determination by photoelectrochemical method andequipment2022-12-5 发布2022-12-5 实施中国国际科技促进会发布T/CI 134-20221前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出。本文件由中国国际科技

2、促进会归口。本文件起草单位：广东鼎诚电子科技有限公司、广州市标准化促进会、广州大学、广东诺驰化工有限公司、广州市凯闻食品发展有限公司。本文件主要起草人：韩冬雪、牛利、王文忠、刘美辰、王伟、韩方杰、王梓潼、刘振邦、梁芷珊、唐晶晶、吴雨洲、吴志芳、韩立鹏、马英明。本文件为首次发布。T/CI 134-20222抗氧化性能光电化学测定方法及检测仪器1范围本文件规定了光电化学法测定抗氧化性能的方法及检测仪器。本文件适用于基于 ug-C3N4/TiO2（超薄氮化碳/二氧化钛）的光电化学平台对水溶性以及油溶性体系抗氧化性能检测分析。可以实现对含有天然及人工合成抗氧化剂体系的抗氧化性能检测，如天然蔬果、果汁、

3、红酒、茶叶、食用油等食品体系，及中药、保健品、化妆品等领域产品的检测。基于其他光电材料的光电化学平台对抗氧化剂的抗氧化性能检测参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法3术语及定义下列术语和定义适用于本文件。3.1抗氧化剂antioxidant一类分子或离子，其在较低浓度的情况下可以保护生物体免受氧化活性物质的损伤。3.2抗氧化能力antioxidant ability又称为还原能

4、力，抗氧化剂消除氧化活性物质的能力，或者称为抗氧化剂与氧化活性物质反应的能力。3.3抗氧化容量antioxidant capacity指含有多种抗氧化剂的体系总的抗氧化能力。注：考虑到多种抗氧化剂之间通常存在相互作用（如协同作用、加和作用、拮抗作用等），含有多种抗氧化剂体系总的抗氧化能力不仅是单个抗氧化剂抗氧化能力的简单加和，因此用抗氧化容量来描述，区别于单个抗氧化剂的抗氧化能力。3.4抗氧化标准品当量值equivalent value of antioxidant standardT/CI 134-20223测定实际样品的抗氧化容量时，需要先对抗氧化标准品进行浓度梯度检测得到光电流-浓度线性

5、拟合方程，然后检测实际样品得到光电流值将其代入线性拟合方程，得到对应的浓度值即为该实际样品的抗氧化标准品当量值。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AO：抗氧化剂（antioxidant）AC：抗氧化容量（antioxidant capacity）ITO：氧化铟锡（Indium-Tin Oxide）透明导电膜玻璃GA：没食子酸（gallic acid）AA：抗坏血酸（ascorbic acid）QR：槲皮素（quercetin）CA：咖啡酸（caffeic acid）CT：儿茶素（catechin）GSH：谷胱甘肽（glutathione）RT：芦丁（rutin）FT：漆黄素（fisetin）RA

6、：白藜芦醇（resveratrol）PC：原花青素（procyanidins）EC：表儿茶素（epicatechin）CHA：绿原酸（chlorogenic acid）EGC：表没食子儿茶素（epigallocatechin）EGCG：表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate）TBHQ：叔丁基对苯二酚（tert-butylhydroquinone）PG：没食子酸丙酯（propyl gallate）BHT：二丁基羟基甲苯（butylated hydroxytoluene）BHA：丁基羟基茴香醚（butyl hydroxy anisole）VE：维生素E（vita

7、min E）TROLOX：水溶性维生素ECys：半胱氨酸（Cysteine）5原理利用构建的半导体及复合材料通过光催化法产生含氧自由基，自由基类活性物质可与被检测体系中的抗氧化剂物种发生反应而引起光电流的变化，且与体系中的其他物种不发生反应。据此设计的光电检测体系包括必要的进样系统、电解池系统、光驱动系统、数据传输/分析系统及配套传感芯片等，通过对光电流的收集和数据分析可实现被测体系抗氧化能力的检测。如图1所示，在可见光照射下，电子从ug-C3N4的价带跃迁到导带，而价带则留有空穴生成。因为ug-C3N4和TiO2导带位置匹配，电子迅速通过TiO2的导带而到达ITO电极产生光电流。当在体系中加

8、入抗氧化剂后，抗氧化剂可以与ug-C3N4价带上的空穴反应，重新获得电子，进而进行下一次激发，这一过程可实现光电流信号的放大。当使用抗氧化容量检测仪进行测试，先使用标准品测出一组浓度梯度值，得到一个拟合直线方程，输入到仪器程序里面，当测定实际样品时，会直接输出浓度值。图1为基于单电子转移的抗氧化容量测定机理图。T/CI 134-20224说明：说明：AO：抗氧化剂；Ex（eV）：抗氧化剂的相对真空氧化还原电位；E（V）：抗氧化剂相对Ag/AgCl的氧化还原电位；IP（kcalmol-1）：抗氧化剂的离子势；AC：抗氧化容量。图1 光电化学抗氧化剂抗氧化容量检测机理图6试剂或材料除非另有说明，本

9、文件所用的试剂均为分析纯，试验用水为GB/T 6682规定的超纯水。所有购买的试剂直接使用未进行进一步纯化。6.1三氯化钛（TiCl3），密度 1.192 克/毫升（25 摄氏度）；CAS 号：7705-07-9。6.2对苯二甲酸（TA），CAS 号：100-21-0。6.3没食子酸水合物（GA），分析标准品，CAS 号：5995-86-8。6.4芦丁（RT），分析标准品，CAS 号：153-18-4。6.5槲皮素（QR），分析标准品，CAS 号：117-39-5。6.61,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH），分析标准品，CAS 号：1898-66-4。6.7抗坏血酸（AA），分析标准品，CA

10、S 号：50-81-7。6.8谷胱甘肽（GSH），分析标准品，CAS 号：70-18-8。6.9咖啡酸（CA），分析标准品，CAS 号：331-39-5。6.10儿茶素（CT），分析标准品，CAS 号：154-23-4。6.11漆黄素（FT），分析标准品，CAS 号：345909-34-4。6.12白藜芦醇（RA），分析标准品，CAS 号：501-36-0。6.13原花青素（PC），分析标准品，CAS 号：4852-22-6。6.14表儿茶素（EC），分析标准品，CAS 号：490-46-0。T/CI 134-202256.15绿原酸（CHA），分析标准品，CAS 号：327-97-9。6.1

11、6表没食子儿茶素（EGC），分析标准品，CAS 号：970-74-1。6.17表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），分析标准品，CAS 号：989-51-5。6.18叔丁基对苯二酚（TBHQ），分析标准品，CAS 号：1948-33-0。6.19没食子酸丙酯（PG），分析标准品，CAS 号：121-79-9。6.20二丁基羟基甲苯（BHT），分析标准品，CAS 号：128-37-0。6.21丁基羟基茴香醚（BHA），分析标准品，CAS 号：25013-16-5。6.22维生素 E（VE），分析标准品，CAS 号：2074-53-5。6.23水溶性维生素 E（TROLOX），分析标准品，CAS

12、号：53188-07-1。6.24半胱氨酸（Cys），分析标准品，CAS 号：52-90-4。6.25葡萄糖，分析标准品，CAS 号：50-99-7。6.26果糖，分析标准品，CAS 号：7660-25-5。6.270.1 摩尔/升磷酸缓冲盐溶液（PBS，pH=7.4）中 NaH2PO4/Na2HPO4的摩尔比例为 81:19，同时含有 10 毫摩尔/升氯化钠。7检测仪器7.1所有的电化学实验在电化学工作站上进行，银/氯化银（3 摩尔/升氯化钾）为参比电极，铂丝为对电极，玻碳电极（GCE，直径 3 毫米）、修饰光电材料的 ITO 电极为工作电极。7.2光电测定光源为 LED（420 纳米，功率

13、 3 瓦）。7.3光电检测池：自制光电检测池装备，见图 2。7.4流动泵，使用流动泵进行流动进样，见图 2。7.5检测芯片，ug-C3N4/TiO2作为光电材料修饰的 ITO 光电极。8抗氧化性能测定8.1试验步骤8.1.1样品制备8.1.1.1待测抗氧化剂分析标准品的制备水溶性抗氧化剂使用超纯水配制，称取定量的抗氧化剂标准品（抗坏血酸、没食子酸、芦丁、槲皮素、咖啡酸、儿茶素、漆黄素等水溶性抗氧化剂）加水、溶解配制成10毫摩尔/升的抗氧化剂分析标准溶液并作为原液备用，通过加入不同体积的溶液实现不同浓度标准品的分析检测。油溶性抗氧化剂使用95%乙醇（分析纯）配制。T/CI 134-202268.

14、1.1.2待测实际样品的制备对于水果类样品，从果肉中榨取果汁，取100-500微升作为待测样品溶液。对于饮料类样品，直接取100-500微升作为待测样品溶液。对于茶叶类样品，称取0.25克，加入30毫升沸水浸泡30分钟后，用三角漏斗快速收集滤液。对于咖啡类样品，称取0.25克加入到25毫升沸水中，3分钟后过滤得到滤液。测定前将滤液使用一定量的PBS稀释，得到待测抗氧化样品溶液。其他类待测实际样品参照水果类、饮料类、茶叶类、咖啡类样品操作方法配制待测溶液。所有实际样液均储存于4摄氏度冰箱中备用，限三天内使用。8.1.1.3光电半导体材料的制备将研磨成粉末的三聚氰胺放入气氛炉中，以2.5摄氏度/分

15、钟的升温速度加热到550摄氏度，并保持2小时，自然冷却至室温，依次用二次蒸馏水、乙醇及二次蒸馏水洗涤样品，放入烘箱，在75摄氏度下干燥获得bg-C3N4（块状g-C3N4）。将50毫克bg-C3N4放入50毫升二次水中并超声2小时，超声后的溶液以3500转/分钟转速离心20分钟，获取的上清液即为超薄碳氮化合物（ug-C3N4）。将3毫升上述ug-C3N4溶液和0.11毫升十二烷基硫酸钠溶液（0.05摩尔/升）加入到70.73毫升二次水中并充分搅拌，然后加入50毫升三氯化钛（0.12摩尔/升）继续搅拌1小时，溶液变为浅紫色，相继加入10毫升硫酸钠（0.6摩尔/升）和5毫升过氧化氢（质量分数1%）

16、，90摄氏度下加热搅拌16小时，冷却后将生成的浅灰色沉淀依次用二次蒸馏水、乙醇和二次蒸馏水洗涤三次，放入烘箱，在70摄氏度干燥8小时，将干燥产物以5摄氏度/分钟的速率升温到400摄氏度并保持空气氛围中煅烧2小时，煅烧后产物颜色变淡。将产物重新依次用二次蒸馏水、乙醇和二次蒸馏水洗涤三次，放入烘箱，在70摄氏度下干燥8小时，即得到ug-C3N4/TiO2光电半导体材料复合物。8.1.1.4光电极的制备首先使用洗洁精将ITO电极超声清洗，然后使用超纯水和乙醇超声并冲洗干净，用氮气吹干备用。将100微升ug-C3N4/TiO2（1毫克/毫升）悬浊液滴涂到ITO电极并于室温下晾干，然后放到烘箱，在70摄

17、氏度下烘干12小时，获得ug-C3N4/TiO2修饰电极。8.1.2光电检测8.1.2.1固定光电检测池检测将修饰后的ITO电极固定在光电检测池上（图2a），然后向检测池中加入4毫升PBS溶液，利用电化学工作站收集电流-时间曲线（i-t曲线），获得空白光电流Iblank。再取10微升10毫摩尔/升抗氧化标准品溶液加入到PBS溶液中，利用电化学工作站收集电流-时间曲线（i-t曲线），然后依次加入20、30、40、50、60、70、80、90、100微升10毫摩尔/升抗氧化标准品溶液，获得不同浓度抗氧化标准品溶液的光电流-时间曲线。说明：a：静止光电池；b：流动光电池；T/CI 134-20227

18、c：流动光电检测全装置。图2 光电检测装置8.1.2.2流动光电检测池检测首先如图2b和2c所示将流动光电化学平台固定好，向PBS缓冲溶液中连续通入5分钟氮气进行去氧预处理，然后使PBS和加样的PBS溶液在流动泵的辅助下以2转/分钟的速度流经样品池，分别得到未加样品时的光电流Iblank和加样后的光电流Isample（Iblank为未加样品时的光电流，Isample为加样后的光电流），为避免颜色干扰，LED光源从ITO修饰电极背后照射，电极表面获取能量为73.89毫瓦/平方厘米。8.2试验数据处理每个样品测定三次后取平均值。测试样品时，光电流遵从如下规则进行收集 I=Isample-Iblan

19、k。光电流值I代表被测体系抗氧化性能，值越高表明抗氧化容量越高。对抗氧化剂标准品进行检测时，获得不同浓度抗氧化剂的光电流响应，进一步拟合得到线性方程。对待测实际样品进行检测时，检测得到光电流值，代入上述线性方程，即可得到对应抗氧化标准品的浓度值，即为标准品当量值，为待测实际样品抗氧化容量。示例：实际样品为咖啡时，以咖啡酸CA当量作为统一基准测试抗氧化容量，并根据CA浓度-光电流响应曲线进行推算。如测定CA的线性方程为：y=4.098x-40.04（y代表光电流，x代表浓度），浓度范围15.00-193.31微摩尔/升，参考该方程，当测定某咖啡实际样品时得到某个光电流值，根据CA浓度-光电流响应曲线推算这个光电流值对应的CA浓度，即为该咖啡样品的抗氧化容量值。T/CI 134-20228参考文献1 Ma W.G.,D Han.X.,Zhou M.,Sun H.,Wang L.N.,Dong X.D.,Niu L.,Chemical Science,2014,（5）,3946-3951。_