兩種滴定法測定食用油中過氧化值和酸價(jià)的不確定度評價(jià)

程 慧 劉 順 關(guān)洪宣

(1. 黃梅縣公共檢驗(yàn)檢測中心，湖北 黃岡 435501；2. 荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434000)

根據(jù)GB 2716—2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》的理化指標(biāo)要求，過氧化值和酸價(jià)(值)為規(guī)定檢驗(yàn)項(xiàng)目，通過檢測食用植物油的過氧化值和酸價(jià)(值)可以判斷出其是否適用于日常食用，進(jìn)而監(jiān)督市場中食用植物油的質(zhì)量安全[1-2]。

目前適用于食用植物油的過氧化值和酸價(jià)(值)檢測方法為GB 5009.227—2016(第一法滴定法和第二法電位滴定法)和GB 5009.229—2016(第一法冷溶劑指示劑滴定法和第二法冷溶劑自動(dòng)電位滴定法)，相較于GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》增加了電位滴定法。新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指示劑滴定法和電位滴定法在終點(diǎn)判定上存在差別，指示劑滴定法依據(jù)反應(yīng)終點(diǎn)引起的溶液顏色變化判定結(jié)果，電位滴定法依據(jù)終點(diǎn)電位產(chǎn)生突躍引起滴定曲線的變化判定終點(diǎn)。雖然指示劑顏色變化存在個(gè)體差異，但通過多次測定及扣除空白試驗(yàn)可相對減少誤差。針對電位滴定法的電位突躍通常會設(shè)定滴定體積，若出現(xiàn)樣品滴定體積過大導(dǎo)致滴定杯出現(xiàn)溢出或者未到滴定終點(diǎn)就停止滴定，都會對儀器和試驗(yàn)結(jié)果造成影響[3-5]。新標(biāo)準(zhǔn)對估計(jì)酸價(jià)(值)含量在0～1，1～4，4～15，15～75 mg/g的樣品，最小稱樣量規(guī)定為20.0，10.0，2.5，0.5～3.0 g，當(dāng)稱樣量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)所得檢測結(jié)果的可信度也隨之降低，在食用油的酸價(jià)(值)大小未知時(shí)通過冷溶劑指示劑滴定法測試通常比較適用于檢測機(jī)構(gòu)[6-8]。過氧化值的檢測過程需要加入飽和碘化鉀在暗處反應(yīng)后進(jìn)行滴定，若采用電位滴定法設(shè)定程序，進(jìn)行自動(dòng)電位滴定前需人工對每一個(gè)樣品進(jìn)行處理，與滴定法在節(jié)省時(shí)間方面沒有較大優(yōu)勢，若出現(xiàn)食用植物油的過氧化值超過標(biāo)準(zhǔn)限量，所用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度要求也有不同，需要及時(shí)更換標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以電位滴定法檢測過氧化值并不適用于基層實(shí)驗(yàn)室的日常大量檢測任務(wù)[2]。王志強(qiáng)等[9]曾通過自動(dòng)電位滴定法測定食用植物油過氧化值、酸值的不確定度評定，按照J(rèn)JF 1059《測量不確定度評定與表示》分析不確定度的分量。針對因標(biāo)準(zhǔn)溶液和稱量引起的不確定度分析存在不同，以及缺少與指示劑滴定分析的比較，文章擬根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法測定食用植物油的過氧化值和酸價(jià)(值)[10-13]，依據(jù)CNAS-GL006《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》對指示劑滴定法和電位滴定法分別進(jìn)行不確定度評價(jià)[14]，通過比較兩種方法的擴(kuò)展不確定度大小科學(xué)選擇適合于基層檢測機(jī)構(gòu)的方法，旨在得到經(jīng)濟(jì)實(shí)用且合理可靠的檢測數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

電位滴定儀：905 型，瑞士萬通有限公司；

分析天平：ME403型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

能力驗(yàn)證樣品(橄欖油)：中位值過氧化值0.511 g/100 g，中位值酸價(jià)0.142 mg/g，中國食品藥品檢定研究所；

冰乙酸、碘化鉀、異丙醇、乙醚、三氯甲烷、酚酞、淀粉、異辛烷：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

重鉻酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀：基準(zhǔn)PT，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 過氧化值的測定

參照GB 5009.227—2016(第一法、第二法)。

1.3 酸價(jià)(值)的測定

參照GB 5009.229—2016(第一法、第二法)。

1.4 計(jì)算公式

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，食用植物油的過氧化值、酸價(jià)(值)分別按式(1)、式(2)進(jìn)行計(jì)算。

(1)

式中：

m1——試樣質(zhì)量，g；

V1——試樣消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

V0——空白消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

CNa2S2O3——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度，mol/L；

X1——檢測結(jié)果，mg/g。

(2)

式中：

m2——試樣質(zhì)量，g；

V3——試樣消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

V2——空白消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

CNaOH——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度，mol/L；

X2——檢測結(jié)果，g/100 g。

1.5 不確定度影響因素分析

1.5.1 過氧化值測定分析 根據(jù)GB 5009.227—2016第一法測定食用植物油過氧化值的測量不確定度分析來源主要有：檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r1a)；試樣質(zhì)量引入的不確定度urel(m1a)；滴定管滴定引入的不確定度urel(V1a)；硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度urel(c1a)；

根據(jù)GB 5009.227—2016第二法測定食用植物油過氧化值的測量不確定度分析來源主要有：檢查過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r1b)，試樣質(zhì)量引入的不確定度分量urel(m1b)，硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度分量urel(c1b)，全自動(dòng)電位滴定儀引入的不確定度分量urel(V1b)。

1.5.2 酸價(jià)(值)測定分析 根據(jù)GB 5009.229—2016第一法測定食用植物油酸價(jià)(值)測量不確定分析來源主要有：檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r2a)；質(zhì)量稱量引入的不確定度urel(m2a)；滴定管滴定引入的不確定度urel(V2a)；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度urel(C2a)。

根據(jù)GB 5009.229—2016第二法食用植物油酸價(jià)(值)測量不確定分析來源主要有：檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r2b)，質(zhì)量稱量引入的不確定度urel(m2b)，氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度urel(C2b)，全自動(dòng)電位滴定儀引入的不確定度urel(V2b)。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r)評定

對于檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r)，依據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法，指示劑滴定法10次測得食用油樣品的過氧化值和酸價(jià)的均值分別為0.050 1 g/100 g和0.139 mg/g，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差S和檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r)。

對于檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r)，電位滴定法10次測得食用油樣品的過氧化值和酸價(jià)的均值分別為0.050 3 g/100 g和0.137 mg/g，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差S和檢測過程重復(fù)性引入的不確定度urel(r)。

2.2 質(zhì)量稱量引入的不確定度urel(m)

2.3 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度urel(c)

2.3.1 配制硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的不確定度urel(C1)根據(jù)GB/T 601—2016進(jìn)行硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)定：

(3)

式中：

m——基準(zhǔn)試劑質(zhì)量，g；

V——試樣消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

V0——空白消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

M——重鉻酸鉀的摩爾質(zhì)量濃度，g/mol；

CNa2S2O3——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度，mol/L。

(1) 標(biāo)定重復(fù)性引入的不確定度分量：平行測定10次所得硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.101 82 mol/L，對于檢測過程重復(fù)性引入的不確定度ur(rep)為：

基準(zhǔn)試劑重鉻酸鉀引入的不確定度主要來源于純度和摩爾質(zhì)量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)證書記錄的純度(99.99±0.02)%，摩爾質(zhì)量的相對不確定度由國際理論(化學(xué))與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUAPC)查表得到在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可忽略不計(jì)，按均勻分布計(jì)算得純度和摩爾質(zhì)量的不確定度：

(3) 滴定基準(zhǔn)物質(zhì)消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積引入的不確定度分量：

不確定度合成為：

2.3.2 配制氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的不確定度urel(c2)根據(jù)GB/T 601—2016進(jìn)行氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定：

(4)

式中：

m——基準(zhǔn)試劑質(zhì)量，g；

V——試樣消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

V0——空白消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

M——鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質(zhì)量濃度，g/mol；

CNaOH——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度，mol/L。

(1) 標(biāo)定重復(fù)性引入的不確定度分量：平行測定10次所得氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.100 74 mol/L，對于檢測過程重復(fù)性引入的不確定度ur(rep)為：

ur(m)=0.000 040 9/m=0.000 064 6。

基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀引入的不確定度主要來源于純度和摩爾質(zhì)量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)證書記錄的純度(99.99±0.05)%，摩爾質(zhì)量的相對不確定度由國際理論(化學(xué))與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUAPC)查表得到在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可忽略不計(jì)，按均勻分布計(jì)算得純度的不確定度：

(3) 滴定基準(zhǔn)物質(zhì)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積引入的不確定度分量：

2.4 滴定體積引起的不確定度urel(V)

2.4.1 全自動(dòng)電位滴定儀引入的不確定度分量urel(v)

根據(jù)JJG 814—2015自動(dòng)電位滴定儀檢定規(guī)程進(jìn)行檢定，得到擴(kuò)展不確定度為U=0.3%，k=2，可得：

自動(dòng)電位滴定校準(zhǔn)引入的不確定度urel(va)=0.003/2=0.001 5；

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

(1) 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(5)

(6)

(3) 擴(kuò)展不確定度：采用置信概率為 95%(k=2)計(jì)算，U=kux。

(7)

食用植物油過氧化值和酸價(jià)(值)各不確定度分量見表1。

表1 不確定度分量匯總

采用標(biāo)準(zhǔn)方法檢測食用植物油的過氧化值和酸價(jià)(值)中標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度影響較大，因?yàn)椴捎肎B/T 601—2016對硫代硫酸鈉和氫氧化鈉進(jìn)行標(biāo)定又重新引入稱量、滴定體積產(chǎn)生的不確定度，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書可計(jì)算得出較小的相對不確定度，但購買的標(biāo)準(zhǔn)溶液有一定保質(zhì)期，不適合于大量的日常檢測任務(wù)，可通過多次標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液和使用更加精密的滴定管實(shí)現(xiàn)減小不確定度；自動(dòng)電位滴定儀相對于滴定管所產(chǎn)生的不確定度影響較小，但根據(jù)GB 5009.227—2016規(guī)定第二法適用于動(dòng)植物油脂，測量范圍為0.00～0.38 g/100 g，實(shí)際食用植物油的過氧化值可能存在超過0.38 g/100 g的情況。通過比較滴定管和自動(dòng)電位滴定儀對食用植物油的過氧化值和酸價(jià)(值)不確定度的影響，兩者對檢測結(jié)果的影響相差不大，對于條件有限的基層實(shí)驗(yàn)室選擇滴定管對食用植物油進(jìn)行檢測所得結(jié)果也符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

3 結(jié)論

利用兩種滴定法對食用油的過氧化值和酸價(jià)(值)進(jìn)行了不確定度分析。結(jié)果表明，兩種方法在測量重復(fù)性、稱量、滴定管或電位滴定儀、標(biāo)準(zhǔn)溶液等都會引入不確定度，其中標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定引入的不確定度較大，其次為滴定管或電位滴定儀的不確定度，兩種方法最后得出的不確定度相差在可控范圍內(nèi)。因此，對于儀器條件有限的基層檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)可以優(yōu)先選擇手動(dòng)滴定法檢測食用油的過氧化值和酸價(jià)(值)，嚴(yán)格把控標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定濃度，按照規(guī)定要求定期對標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行期間核查，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。后續(xù)將繼續(xù)拓展質(zhì)量控制方面的研究，為食品檢驗(yàn)檢測的可控性創(chuàng)造新的方向。