自動電位滴定儀在油脂酸價檢測中的應(yīng)用

張學(xué)英 覃愛桃 張慧 全安萍 黃靜

摘要：酸價是油脂或含油食品酸敗程度的衡量指標，冷溶劑自動電位滴定儀檢測油脂或含油食品中酸價應(yīng)用范圍廣泛。通過突躍曲線pH范圍值、閾值、人工輔助識別突躍點等試驗，得出自動電位滴定儀關(guān)鍵參數(shù)科學(xué)合理的設(shè)定值：突躍點pH范圍設(shè)為7 ～ 11、儀器閾值設(shè)為1等，并輔以人工輔助識別突躍點的方法，探討自動電位滴定儀使用注意事項，用于指導(dǎo)酸價檢測工作。

關(guān)鍵詞：自動電位滴定儀；油脂；含油食品；酸價；應(yīng)用與探討

中圖分類號：TS210.7 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230523

基金項目：湖南省市場監(jiān)督管理局科技計劃項目（2022KJJH20）。

Application of automatic potentiometric titrator in detecting acid value in cooking oil

Zhang Xueying1， Qin Aitao1， Zhang Hui1， Quan Anping2， Huang Jing1

（ 1. Institute of Food and Drug Control of Xiang-Xi Autonomous Prefecture， Jishou， Hunan 416000；2. Xiangxi Quality Inspection and Metrological Verification Center， Jishou， Hunan 416000 ）

Abstract： Acid value is a measure of rancidity degree in fatty or oily foods， the cold solvent automatic potentiometric titrator is widely used to detect acid value in oil or oil-containing food. In this paper， the jump curve pH range， the domain value， and artificial assistant identification of jump point was tested， and the scientific and reasonable setting values of the key parameters of the automatic potentiometric titrator was obtained. The pH range of jump point was 7 ～ 11. The domain value was set to 1 with the method of artificial assisted identification of jump points. The matters needing attention in the use of automatic potentiometric titrator was discussed， which was used to guide acid value detection.

Key words： automatic potentiometric titrator， cooking oil， oily food， acid value， application and discussion

油脂是中國居民膳食中最主要的能量來源之一，在中國居民平衡膳食寶塔中建議成年人（輕身體活動水平）烹調(diào)油日攝入量為25～30 g[1]。脂肪是GB 28050—2011中規(guī)定強制標示的核心營養(yǎng)素之一，其能量換算系數(shù)為37，是采購食物必要參考內(nèi)容或依據(jù)[2]。食用油或含油食品是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷氖巢?、食用原輔料或休閑食品等，但是食用油或含油食品在貯存或運輸過程中，會因微生物、高溫、酸、堿或酶的作用，油脂中不飽和脂肪酸被氧化形成不穩(wěn)定的氫過氧化物，進一步分解為醛、酮、酸，會破壞脂溶性維生素，降低營養(yǎng)價值，呈現(xiàn)刺激性氣味，即俗稱的“哈喇味”或“酸敗味”，嚴重超標會對人體的健康造成損害。若長期食用酸敗的油脂對人體有害，會誘發(fā)腸胃不適、腹瀉、損害肝臟等，且酸敗過程產(chǎn)生的過氧化物和自由基等會對人體衰老、腫瘤、心血管等疾病的發(fā)生有促進作用[3-7]。油脂酸敗關(guān)鍵指標為酸價，酸價是評價油脂或含油食品品質(zhì)的重要指標之一。

酸價的檢測方法GB 5009.229—2016[8]中第一法和第三法為指示劑直接滴定法，由指示劑的顏色變化判斷滴定終點，其滴定結(jié)果受人為干預(yù)因素較多，主要有指示劑選擇、滴定振動力度、滴定速度、樣品自身顏色識別和人為對終點顏色判斷的敏感性等因素。標準中第二法為冷溶劑自動電位滴定法，電位滴定法是電化學(xué)分析法的一種，電化學(xué)分析法分為電導(dǎo)、電位、電解等分析法，電位分析法又分為直接電位法和電位滴定法。自動電位滴定法是通過E滴定曲線、？E/？V一階導(dǎo)數(shù)和？E2/？V2二階導(dǎo)數(shù)及電極電位的突躍確定滴定終點，其優(yōu)點為全過程自動滴定、滴定體積微量、人為影響較小、終點識別更科學(xué)等。經(jīng)檢索，標準方法在檢測過程中經(jīng)過優(yōu)化，但有關(guān)第二法冷溶劑自動電位滴定法中儀器關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置的合理性研究及人工輔助識別滴定突躍點等方面少有報道。本文通過對自動電位滴定儀的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置試驗（如識別突躍點的pH范圍值、閾值、人工輔助識別突躍點等）及儀器使用注意事項等的研究討論，便于在各種不同檢測中和不同儀器使用中能做到靈活運用，且用于指導(dǎo)油脂或含油食品酸價冷溶劑自動電位滴定儀法檢測，具有實際指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗方法及原理

本試驗參照GB 5009.229—2016中第一法冷溶劑指示劑滴定法和第二法冷溶劑自動電位滴定法，方法為酸堿滴定原理，第一法是人工滴定管滴定指示劑指示終點人為眼觀判定，適用于清亮透明的樣品；第二法是電位滴定儀自動滴定并通過感應(yīng)電位變化自動識別滴定突躍點，適用范圍較廣，特別有利于深色樣品的檢測（即不利于人為眼觀判定終點的樣品檢測，如辣椒油、深色含油食品等）。兩種方法都是通過滴定終點消耗標準滴定液的體積計算試樣的酸價。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 試劑

異丙醇（色譜純）、無水乙醚（分析純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；異丙醇（分析純）、氫氧化鈉（分析純）：湖南匯虹試劑有限公司；乙醚（分析純）：成都金山化學(xué)試劑有限公司；雷磁pH緩沖溶液（pH為4.00、6.86、9.18）：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；1 mol/L氯化鋰參比液：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；試驗用水（電阻率小于18.25 MΩ·cm超純水）：實驗室自制；氫氧化鈉標準溶液：自配自標滴定液0.047 52、0.048 32 mol/L。

1.2.2 儀器

ML304T/02型電子天平、T5型全自動電位滴定儀（配即插即用型非水復(fù)合電極DGi116-Solvent、10 mL加液管、USB-P25打印機）：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；BP-40A型控溫式磁力攪拌儀（配聚四氟乙烯磁力攪拌子）：北京市培特機電新技術(shù)公司；XMTD-4000型電熱恒溫水浴鍋：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海雅榮生化設(shè)備儀器有限公司；202型電熱恒溫干燥箱：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.3 試驗步驟[8]

式中：XAV為試樣的酸價，mg/g；V為試樣測定所消耗標準滴定液的體積，mL；V0為空白試劑測定所消耗標準滴定液的體積，mL；C為氫氧化鈉標準滴定液的濃度，mol/L；56.1為氫氧化鉀的摩爾質(zhì)量，g/mol；m油樣稱樣量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 電極校準試驗

新電極或重新活化的電極或單位設(shè)為pH的電極，在使用前均需進行校準或測試，本試驗用即插即用型DGi116-Solvent PnP pH非水復(fù)合電極，用pH 4.00、6.86和9.18緩沖液進行電極校準。按照儀器技術(shù)要求電極校準要求斜率為95%～105%，3次校準試驗結(jié)果為100.2%、98.5%和102.5%，電極校準試驗結(jié)果均符合儀器技術(shù)要求。

2.2 空白試驗

取50 mL乙醚異丙醇混合液（1+1配比）進行檢測，不同品牌不同純度試劑隨機組合，檢測結(jié)果（V0）為0.097、0.096、0.041、0.040、0.053、0.054 mL?？瞻自囼炇强紤]由試劑本身所帶來的測試結(jié)果的微小正誤差，所以由于試劑不同品牌、不同純度、不同批次、不同混合配比試驗的差異及試劑的不穩(wěn)定性（如揮發(fā)性）等原因，均可能導(dǎo)致空白試驗體積微小的差別，故建議每批次樣品檢測時應(yīng)堅持足量配比、充分混勻、現(xiàn)配現(xiàn)用、盡快使用、盡量用完等原則，且盡量使用空白值更低的試劑為佳。

2.3 識別突躍點pH范圍值的試驗

滴定突躍即滴定過程中引起滴定曲線較大變化的區(qū)間，突躍點為滴定曲線最明顯的突變即滴定終點。指示劑法是依據(jù)指示劑在不同酸堿環(huán)境顯色不同指示滴定突躍點，常用酸堿滴定指示劑有酚酞、百里香酚酞、百里酚藍、堿性藍6B等單一指示劑或混合指示劑，GB 5009.229—2016第一法和第三法中指示劑為酚酞、百里香酚酞及堿性藍6B。不同指示劑的變色pH范圍和顏色變化見表1。

本試驗用自動電位滴定儀進行突躍pH區(qū)間設(shè)置試驗，即儀器識別突躍點的pH區(qū)間，選用USB-U盤作為檢測數(shù)據(jù)輸出方式，通過查看檢測數(shù)據(jù)得出滴定突躍點pH值及pH/ml值。1號油樣突躍pH區(qū)間設(shè)置試驗檢測數(shù)據(jù)及分析見表2。

由表1和表2可知，酸堿滴定指示劑法突躍區(qū)間pH值在8.0～14.0范圍非常寬，且不同指示劑變色pH區(qū)間不同及顏色變化也有較大差異，故指示劑的選擇、操作人員對顏色變化敏感度和對不同顏色敏感度是關(guān)鍵因素。而自動電位滴定儀其原理是根據(jù)反應(yīng)液電位變化轉(zhuǎn)化為pH值變化，其突躍點pH值在8.563～9.086，pH上下限的設(shè)定值即儀器識別滴定突躍的范圍，綜合考慮本試驗滴定突躍點pH范圍設(shè)為7～11。

2.4 儀器閾值設(shè)定試驗

閾值是根據(jù)滴定曲線的二階導(dǎo)數(shù)設(shè)定，用于掩蓋、屏蔽和過濾一些小的雜峰或噪音峰的干擾，是儀器識別滴定突躍的關(guān)鍵參數(shù)。閾值設(shè)定必須考慮樣品種類、滴定劑種類、被測物含量、滴定劑濃度等因素，也就是說閾值不能設(shè)定太大或太小。

本試驗以1號油樣和2號含油食品為試驗對象，1號油樣檢測6次，閾值設(shè)定為1、2、3、4、5；2號含油食品檢測6次，閾值設(shè)定為0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0。閾值設(shè)定值試驗檢測數(shù)據(jù)及分析見表3和表4。

由表3和表4可知，閾值設(shè)定值是儀器識別突躍與否的關(guān)鍵參數(shù)，閾值設(shè)定太小可能會識別多個干擾突躍（峰），反之閾值設(shè)定太大可能會識別不到需要的突躍，且在檢測過程中儀器顯示窗明顯可見，閾值設(shè)定合理則pH-ml圖與pH/ml-ml圖變化明顯，且能有效識別滴定突躍。綜合分析，本試驗閾值設(shè)定為1。

2.5 人工輔助識別滴定突躍點試驗

試驗用自動電位滴定儀檢測數(shù)據(jù)輸出方式有兩種，即USB-P25微型打印機和USB-U盤。打印機輸出是即時直接打印出檢測數(shù)據(jù)（為簡明數(shù)據(jù)），優(yōu)點是即時可知檢測數(shù)據(jù)，但當(dāng)突躍曲線明顯而儀器卻未能識別突躍點時，則檢測失敗且無補救措施；USB-U盤插件輸出則是將檢測數(shù)據(jù)輸出到USB接口U盤上，為電子原始數(shù)據(jù)，必須重新在電腦上才能看到檢測數(shù)據(jù)（為完整數(shù)據(jù)）。兩種輸出方式各有利弊，但是當(dāng)儀器顯示滴定曲線比較理想而儀器卻不能識別滴定突躍點時，USB-U盤輸出方式，可以進行人工輔助識別滴定突躍點，以1號油樣為檢測對象，檢測數(shù)據(jù)及分析見表2及表5。

通過查表2中1號油樣第4次USB-U盤輸出方式檢測數(shù)據(jù)，pH/ml值為4.91、4.24、3.50、3.04、2.55、1.95、1.62、1.47、1.16、0.97、0.80、0.89、0.95、1.36、1.57、2.02、2.42、2.99、3.31、3.48（儀器識別突躍點）、3.45、3.03、2.60、2.30、1.80、1.33、0.82、0.44、0.30、0.24、0.21、0.18、0.17、0.15、0.14、0.12、0.11、0.10。以及查表5中1號油樣USB-U盤輸出方式檢測數(shù)據(jù)，pH/ml值為2.49、2.10、1.62、1.45、1.35、1.23、1.03、0.82、0.67、0.55、0.68、1.14、1.95、2.18、2.41、2.61、2.92（人工識別突躍點）、2.87（人工識別突躍點）、2.92（人工識別突躍點）、2.38、2.04、1.81、1.55、1.22、0.56、0.36、0.28、0.24、0.21、0.18、0.16、0.14、0.13、0.12，此次檢測自動電位滴定儀未能識別滴定突躍點，但也可通過人工輔助識別突躍點。

結(jié)合表2和表5數(shù)據(jù)，綜合分析得出，表5中1號油樣人工輔助識別突躍點3個，n=3、平均酸價=0.594 6 mg/g、RSD=3.908 8%<5%，且這3個點的滴定體積、突躍點pH值、突躍點pH/ml值的RSD值均小于5%。表2中1號油樣n=5、平均酸價=0.597 mg/g、RSD=2.704 5%<5%，表2和表5結(jié)合分析，1號油樣n=6、平均酸價=0.596 6 mg/g、RSD=2.425 9%<5%，RSD值均小于5%，符合檢測要求。通過比較分析不論滴定突躍點識別與否，各個點pH/ml值變化均呈明顯拋物線，而pH-ml值變化明顯呈酸堿滴定曲線，可見反應(yīng)為典型酸堿滴定。說明USB-U盤輸出方式是一種人工輔助識別滴定突躍點的方法。

2.6 不同檢測方法比對試驗

常用食用油或含油食品（所提油為淺色）酸價檢測可用GB 5009.229—2016中冷溶劑指示劑滴定法和冷溶劑自動電位滴定法。本試驗5號含油食品用兩種檢測方法進行比較分析，檢測數(shù)據(jù)及分析見表6。

由表6可知，依電位法、指示劑法及兩種方法結(jié)合分析，RSD分別為1.424%、2.686%和2.023 9%，均小于5%。得出結(jié)論為兩種方法均能用于淺色樣品的檢測，且平行性較好。

2.7 自動電位滴定儀檢測參數(shù)設(shè)定

本試驗自動電位滴定儀酸價檢測參數(shù)設(shè)定見表7。通過試驗，表7中的參數(shù)設(shè)定均能滿足大部分樣品檢測需求，但是特殊樣品還需進行預(yù)試驗。

3 自動電位滴定儀酸價檢測注意事項

3.1 滴定管和管路排氣泡

滴定前先用滴定劑沖洗和填充滴定管和管路，以去除系統(tǒng)中所有氣泡，并檢測所有管路和閉合點是否密封，確保系統(tǒng)不漏液，滴定管中氣泡排除可拆下滴定管上下顛倒，確保滴定體積計量準確。

3.2 儀器關(guān)鍵參數(shù)

閾值是儀器識別滴定突躍點的關(guān)鍵參數(shù)，閾值與電極單位設(shè)定一致，如電極單位為pH，則閾值設(shè)定值為1pH，如電極單位為mV，則閾值設(shè)定值為200 mV，當(dāng)電極單位設(shè)定為mV時，可不進行電極校準。本試驗電極單位設(shè)為pH，便于檢測過程中通過查看實時變化的pH-ml曲線直觀判斷識別突躍點是否為試驗所需的突躍點。

3.3 即插即用型電極使用注意事項

3.3.1 電極工作環(huán)境

電極測定范圍pH值0～14，溫度范圍0～55 ℃。

3.3.2 電極使用前

在電極使用前，任何pH敏感膜和離子膜均需要浸洗，將電極放在去離子水中浸泡半天以激活玻璃膜，玻璃泡清洗干凈后，用濾紙輕輕吸干，不得用紙擦拭。長久不用或靈敏度低的電極需進行活化，用0.1 moL/L HCl溶液浸泡電極玻璃球上方約1 cm處，浸泡約24 h，用去離子水清洗，濾紙吸干水分即可。

3.3.3 電極校準

電極在激活、再生、活化或電極單位設(shè)定成pH時使用前均需要用緩沖液重新校準電極，校準斜率要求在95%～105%（即電極狀況良好）。如果斜率在90%～94%，則電極需要清潔；如果斜率在85%～89%，則電極出現(xiàn)故障。

3.3.4 電極活動套維護

由于運輸及儲存的原困，陶瓷芯上的活動套環(huán)可能粘到玻璃管上，會阻礙電解液的流動，導(dǎo)致信號非常不穩(wěn)定或者漂移，并有可能增加測量信號的響應(yīng)時間。維護方法：橡皮帽蓋好加液孔，用溫水加熱活動套筒，并用手輕輕轉(zhuǎn)動使之松動，將電極上下顛倒，讓其冷卻松動陶瓷芯，通過一個輕微的旋轉(zhuǎn)動作關(guān)上活動套筒，并確保磨面玻璃活動套筒活動靈活無裂痕。

3.3.5 參比電解液使用

參比電解液為1 mol/L氯化鋰乙醇溶液，裝入?yún)⒈入娊庖焊叨戎良右嚎滓韵? cm處，檢測時參比電解液的液面必須始終高于樣品溶液的液面。電極不使用時，將電極玻璃泡和陶瓷芯保存在參比電解液中，蓋緊加液孔，決不能讓玻璃膜干涸。

3.3.6 電極使用

接或斷開電極時，滴定儀必須處于非活動狀態(tài)，使用時注意橡皮帽打開，平衡氣壓，保存時橡皮帽蓋緊，保護保護液。保護好電極頂部螺帽處的智能芯片及電纜插頭不受腐蝕，決不能讓樣品溶液通過毛玻璃結(jié)合處進入?yún)⒈入姌O，電極使用和處理不同，電極壽命不等，一般為1～3年。

3.4 儀器保養(yǎng)與維護

檢測完成后，拔下儀器電源，用酒精浸濕的布清潔儀器外殼和滴定臺，拆下清洗螺紋圈、夾緊環(huán)、隔圈和滴定杯，長期不用時定期通電維護。

3.5 儀器影響測定結(jié)果的因素

影響自動電位滴定儀測定結(jié)果因素有重復(fù)測定隨機誤差、樣品稱量、滴定劑濃度、滴定體積等，要綜合考慮樣品量、滴定劑濃度、滴定體積等因素。比如樣品量要求足夠多確保具有代表性及降低稱量誤差；滴定體積要求消耗量為單個滴定管體積的30%～80%（盡可能不多次添加）；滴定過程要求反應(yīng)液總體積要小于滴定量杯體積，對于小體積樣品，需要使用微量滴定杯。

4 結(jié) 論

自動電位滴定法通過電位變化判斷滴定突躍，特別適用于試樣顏色較深或較渾濁或肉眼很難分辨指示劑顏色微弱變化的樣品，避免了因顏色不易判斷造成的誤差，適用范圍較廣，操作簡便，精確度高，可自動滴定、自行記錄滴定體積、科學(xué)判定滴定突躍點等，減輕試驗工作量，減少人為干預(yù)，減小試驗誤差。本文通過試驗得出自動電位滴定儀科學(xué)合理的參數(shù)設(shè)定值（如閾值等）、人工輔助識別突躍點的方法及探討自動電位滴定儀使用注意事項等，有利于指導(dǎo)食用油和含油食品中酸價的檢測工作。

參考文獻

[1]中國營養(yǎng)學(xué)會.中國居民膳食指南（2022）[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2022：95.

[2]中華人民共和國衛(wèi)生部.食品安全國家標準 預(yù)包裝食品營養(yǎng)標簽通則： GB 28050—2011[S].北京：中國標準出版社，2011.

[3]周石洋，陳玲.食用油脂酸價測定的研究[J].糧食科技與經(jīng)濟，2014，39（4）：37- 38+63.

[4]王世偉，張自升，盧興穩(wěn)，等.不同加熱方式對花生油品質(zhì)的影響[J].糧食科技與經(jīng)濟，2019，44（9）：112- 115.

[5]南淑子.2004—2007 年安圖縣糕點食品中過氧化值、酸價的測定結(jié)果分析[J]. 華南預(yù)防醫(yī)學(xué)，2009，35（1）：51-54.

[6]陳杭君，毛金林，陳文煊，等.富含油脂食品的抗氧化研究現(xiàn)狀[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（3）：335- 337.

[7]田堃，盧江，郭京曉.油脂氧化酸敗對人體的危害及預(yù)防措施[J].中國初級衛(wèi)生保健，2000（2）：60.

[8]中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品安全國家標準 食品中酸價的測定：GB 5009.229—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.