基于Fe2＋-Ce4＋體系的庫(kù)侖滴定法測(cè)定藥用油脂的過(guò)氧化值

徐 曉,鐘 貞

(麗珠集團(tuán)麗珠制藥廠,珠海 519045)

藥用油脂作為脂溶性藥物的溶媒輔料,常用于維生素E滴丸、脂肪乳注射液等藥品的生產(chǎn),然而受氧氣、光照及微生物等影響,油脂中不飽和脂肪酸易氧化生成過(guò)氧化自由基,通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)直至油脂徹底酸敗[1-2]。若人體食用過(guò)量的過(guò)氧化脂質(zhì),可破壞細(xì)胞正常結(jié)構(gòu)與生理功能,因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2716－2018?食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油?利用過(guò)氧化值(過(guò)氧化物相當(dāng)于碘的質(zhì)量分?jǐn)?shù))表示油脂中過(guò)氧化物含量,以評(píng)價(jià)其氧化酸敗的程度,同時(shí)?中華人民共和國(guó)藥典?(2020年版)也規(guī)定了藥用油脂中過(guò)氧化值的限度(不超過(guò)0.13 g/100 g)。如何簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確地測(cè)定油脂中過(guò)氧化值,對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量控制意義重大。

目前測(cè)定過(guò)氧化值的方法主要為滴定法[3-4]、分光光度法[5-6]、色譜法[7-8]和電化學(xué)法[9-10]等,其中滴定法借鑒碘量法的測(cè)定原理,靈敏度較低,終點(diǎn)指示不敏銳;分光光度法操作簡(jiǎn)便,但摩爾吸光系數(shù)受影響因素較多,結(jié)果重復(fù)性較差;采用色譜法時(shí),樣品預(yù)處理復(fù)雜,檢測(cè)成本較高。文獻(xiàn)[11]以單質(zhì)碘為滴定劑,采用庫(kù)侖滴定法測(cè)定油脂的過(guò)氧化值,但該方法可能存在下述問(wèn)題:首先樣品中剩余的硫代硫酸鈉在酸性環(huán)境下易發(fā)生分解,其次電解生成的碘極易揮發(fā),從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確度。本工作在此基礎(chǔ)上,優(yōu)化了庫(kù)侖滴定法測(cè)定油脂的過(guò)氧化值的分析步驟,過(guò)量的氯化亞鐵與油脂中過(guò)氧化物充分反應(yīng)后,通過(guò)電解產(chǎn)生Ce4＋來(lái)滴定樣品中剩余Fe2＋,間接測(cè)得過(guò)氧化值。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ZDJ-5型庫(kù)侖滴定儀;ZDJ-4B型自動(dòng)電位滴定儀;鉑絲電極[外套玻璃管,裝有10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硫酸鉀溶液,底部為陶瓷砂芯];217型飽和甘汞電極;213型鉑片電極;FA1204N 型分析天平。

氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液:準(zhǔn)確稱取0.30 g四水合氯化亞鐵(FeCl2·4H2O),加少許水溶解后,再加入10 mol·L－1鹽酸溶液2 mL,繼續(xù)加水稀釋并定容至100 mL,采用0.01 mol·L－1重鉻酸鉀溶液標(biāo)定后,待用。

碘化鉀飽和溶液:稱取20.0 g 碘化鉀溶于10 mL煮沸冷卻后的水中,搖勻后存于棕色瓶中,待用。

重鉻酸鉀基準(zhǔn)試劑;冰乙酸、異辛烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、硫酸亞鈰、氯化亞鐵、鹽酸、氫氧化鈉均為分析純;不同廠家的油脂樣品分別編號(hào)為1、2、3,另將樣品1暴露空氣中,放置6個(gè)月,編號(hào)為樣品4;試驗(yàn)用水為自制純化水。

1.2 試驗(yàn)原理

過(guò)量的氯化亞鐵溶液加入至預(yù)處理后的樣品溶液中,Fe2＋被油脂中過(guò)氧化物氧化后,電解硫酸鈰溶液產(chǎn)生的Ce4＋滴定剩余的Fe2＋,利用電位法指示滴定終點(diǎn),通過(guò)法拉第電解定律計(jì)算過(guò)氧化值,如式(1)～(3)所示。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 庫(kù)侖滴定法

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的藥用油脂(精確至0.001 g)至電解池中,加入10 mL體積比4∶6的異辛烷-冰乙酸混合液,輕搖振蕩使其完全溶解后,加入5.0 mL氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液,攪拌1 min,立即加入1.0 mol·L－1硫酸鈰溶液20 mL,開(kāi)啟庫(kù)侖滴定儀,以213型鉑片電極與鉑絲電極為電解電極對(duì),213型鉑片電極與217型飽和甘汞電極為指示電極對(duì),1.0 mol·L－1硫酸鈰溶液為電解質(zhì)。記錄至滴定終點(diǎn)的電解時(shí)間,平行測(cè)定5次,另做空白試驗(yàn),根據(jù)式(4)計(jì)算油脂的過(guò)氧化值。

式中:nFe2＋為加入電解池中Fe2＋的物質(zhì)的量,mol;I為電解電流,A;t為電解時(shí)間,s;F為96 500 C·mol－1;253.8為碘的摩爾質(zhì)量,g·mol－1;m為油脂樣品質(zhì)量,g;100 為換算系數(shù);X為過(guò)氧化值,g/100 g。

1.3.2 電位滴定法

參照GB 5009.227－2016?食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過(guò)氧化值的測(cè)定?,取30 mL 體積比4∶6的異辛烷-冰乙酸混合液溶解10.0 g油脂后,采用電位滴定法測(cè)定樣品的過(guò)氧化值。

2 結(jié)果與討論

2.1 電解質(zhì)溶液濃度的選擇

電解質(zhì)溶液需有足夠的電導(dǎo)率,以保證滴定時(shí)恒定的電流強(qiáng)度,并使電流效率達(dá)100%。試驗(yàn)采用已知量的氯化亞鐵溶液(因沒(méi)有實(shí)際樣品的質(zhì)量,從而不能得出理論過(guò)氧化值,但已知量的氯化亞鐵為實(shí)際樣品預(yù)處理后剩余氯化亞鐵進(jìn)行滴定反應(yīng)的模擬值,具有一定代表性)探討分析條件,考察了不同濃度的硫酸鈰溶液(電解質(zhì)溶液)對(duì)6.22×10－2mmol氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果的影響,每個(gè)電解質(zhì)溶液濃度下測(cè)定5次,計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知:隨著硫酸鈰溶液的濃度增大,測(cè)定結(jié)果的回收率越來(lái)越接近100%,RSD 逐漸減小;當(dāng)硫酸鈰溶液濃度為1.0 mol·L－1時(shí),測(cè)定結(jié)果的回收率約為100%,且RSD 低于1.0%。這可能由于電解質(zhì)溶液濃度過(guò)低,無(wú)法保證電流穩(wěn)定[12]。因此,試驗(yàn)選擇硫酸鈰溶液濃度為1.0 mol·L－1。

表1 硫酸鈰溶液濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響(n＝5)Tab.1 Effect of cerium(Ⅲ)sulfate solution concentration on determined result(n＝5)

2.2 電解電流的選擇

電解電流既影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度,也決定樣品的分析時(shí)間。由于油脂中過(guò)氧化物含量越高,剩余的Fe2＋含量越小,因此試驗(yàn)考察了不同電解電流對(duì)不同濃度氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果的影響,每個(gè)電解電流下測(cè)定5 次,計(jì)算回收率和測(cè)定值的RSD,結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 電解電流對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響(n＝5)Tab.2 Effect of electrolytic current on determined result(n＝5)

由表2可知,隨著電解電流的增大,分析時(shí)間逐漸縮短,當(dāng)Fe2＋濃度較小時(shí),應(yīng)選擇較小的電流,以保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。因此,應(yīng)根據(jù)溶液中剩余Fe2＋濃度選擇合適的電流,以達(dá)到最佳測(cè)定效果。

2.3 溶解氧的影響

在測(cè)定過(guò)程中,由于電解質(zhì)溶液與外界相通,會(huì)有氧氣溶解于其內(nèi),可能造成部分Fe2＋被氧化,使得結(jié)果出現(xiàn)誤差,因此試驗(yàn)考察電解質(zhì)溶液在不同滴定條件下(通入氮?dú)馇昂?對(duì)6.22×10－2mmol氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果的影響,每個(gè)滴定條件下測(cè)定5 次,計(jì)算回收率和測(cè)定值的RSD,結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知,不同滴定條件下,各回收率結(jié)果相近,表明在較短分析時(shí)間下,溶解氧對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較小,因此滴定過(guò)程無(wú)須使用氮?dú)狻?/p>

表3 滴定條件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響(n＝5)Tab.3 Effect of titration condition on determined result(n＝5)

2.4 電解質(zhì)溶液酸度的影響

Ce4＋作為常見(jiàn)強(qiáng)氧化劑,在酸性溶液中可將Fe2＋氧化成Fe3＋,不產(chǎn)生中間價(jià)態(tài)產(chǎn)物,反應(yīng)較為簡(jiǎn)單,即使在有機(jī)物存在下,仍可獲得準(zhǔn)確結(jié)果[13]。采用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)電解質(zhì)溶液的酸度,分別考察了不同酸度的電解質(zhì)溶液對(duì)6.22×10－2mmol氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果的影響,并計(jì)算回收率和測(cè)定值的RSD,結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 電解質(zhì)溶液酸度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響(n＝5)Tab.4 Effect of acidity of electrolyte solution on determined result(n＝5)

由表4 可知,當(dāng)電解質(zhì)溶液pH 小于6.0 時(shí),Fe2＋回收率結(jié)果均接近100%。Ce4＋在中性或堿性溶液中可能發(fā)生水解反應(yīng),而電解質(zhì)溶液的實(shí)際酸度在pH 3.0～4.0內(nèi),并非中性或堿性,可保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.5 精密度試驗(yàn)

分析方法在不同試驗(yàn)環(huán)境下的結(jié)果重復(fù)性,可反映其耐用性,因此選擇兩位分析人員在不同時(shí)間和不同實(shí)驗(yàn)室中按照上述步驟對(duì)6.22×10－2mmol氯化亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測(cè)定5次,并計(jì)算測(cè)定值的RSD,結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 精密度試驗(yàn)結(jié)果(n＝5)Tab.5 Results of test for precision(n＝5)

由表5可知,不同分析人員所得的測(cè)定結(jié)果與已知值相近,測(cè)定結(jié)果的RSD 均低于1.0%,表明該方法精密度較好。

2.6 樣品分析

分別采用庫(kù)侖滴定法和電位滴定法測(cè)定不同藥用油脂樣品的過(guò)氧化值,結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同方法測(cè)定結(jié)果比較(n＝5)Tab.6 Comparison of determined results by different methods(n＝5)

結(jié)果表明,庫(kù)侖滴定法測(cè)定結(jié)果與電位滴定法測(cè)定結(jié)果相近。在95%置信度下,對(duì)兩種方法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn),無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。

與碘量法相比,基于Fe2＋-Ce4＋體系的庫(kù)侖滴定法無(wú)需配制及標(biāo)定過(guò)多的標(biāo)準(zhǔn)溶液,操作更為簡(jiǎn)便,且測(cè)定耗時(shí)較短,另外無(wú)需考慮硫代硫酸鈉在酸性溶液中分解和單質(zhì)碘的揮發(fā)對(duì)結(jié)果的干擾,系統(tǒng)誤差較少,更加適用于油脂的過(guò)氧化值測(cè)定。

本工作采用基于Fe2＋-Ce4＋體系的庫(kù)侖滴定法測(cè)定藥用油脂的過(guò)氧化值。在酸性電解質(zhì)溶液中,利用鉑電極上電解生成的Ce4＋與預(yù)處理后樣品溶液中剩余的Fe2＋進(jìn)行氧化還原反應(yīng),通過(guò)電解時(shí)間計(jì)算出油脂中過(guò)氧化值。與其他分析方法相比,庫(kù)侖滴定法操作更為簡(jiǎn)便、分析耗時(shí)較短,測(cè)定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度較好,可為相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供參考。