高等院校食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)油脂酸價(jià)檢測(cè)方法研究

■天津天獅學(xué)院 張麗芬 強(qiáng) 鋒 劉 爽

天津天獅學(xué)院食品化學(xué)是食品科學(xué)與工程專業(yè)、食品質(zhì)量與安全專業(yè)的一門重要理論課。其主要任務(wù)是從化學(xué)的角度和分子水平上研究食品的組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)、安全性和它們?cè)谏a(chǎn)、加工、貯藏、運(yùn)輸、銷售過程中發(fā)生的變化，以及這些變化對(duì)食品品質(zhì)和安全性影響的一門基礎(chǔ)應(yīng)用科學(xué)。同時(shí)，它也是為改善食品品質(zhì)、開發(fā)新的食物資源、革新食品加工工藝和貯運(yùn)技術(shù)、科學(xué)調(diào)整膳食結(jié)構(gòu)、改進(jìn)食品包裝、加強(qiáng)食品質(zhì)量控制及提高食品原料加工和綜合利用水平奠定理論基礎(chǔ)的一門課程。食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)是食品化學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)部分，是食品科學(xué)與工程專業(yè)、食品質(zhì)量與安全專業(yè)的一門重要實(shí)踐性課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力和科研能力。

食用植物油是人們每日膳食中不可缺少的重要組成部分，也是人體必需脂肪酸、脂溶性維生素的重要來源。人們的身體健康、生活質(zhì)量與食用油脂品質(zhì)好壞有關(guān)，而酸價(jià)是衡量油脂品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。油脂中部分甘油酯會(huì)分解產(chǎn)生游離脂肪酸，使油脂變質(zhì)酸敗，因此可以通過測(cè)定油脂中游離脂肪酸的含量反映油脂的新鮮程度。

因此酸價(jià)的檢測(cè)被列入食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，原理是將食用植物油脂中的游離脂肪酸用氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，并且以指示劑顏色的變化來判斷滴定終點(diǎn)，每克油脂所消耗氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫克數(shù)即為酸價(jià)，酸價(jià)太高會(huì)影響油脂的色澤與氣味，且食用之后會(huì)出現(xiàn)腸胃不適、腹瀉等癥狀，損害人們的身體健康。

食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)中酸價(jià)的檢測(cè)方法為冷溶劑指示劑滴定法，具體的實(shí)驗(yàn)步驟及計(jì)算方法如下：

取一個(gè)干凈的、250ml 的錐形瓶，加入乙醚—異丙醇混合液50ml 和3 滴的酚酞指示劑，充分振搖溶解試樣。用裝有氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的微量滴定管對(duì)溶液進(jìn)行手工滴定，當(dāng)溶液初現(xiàn)微紅色，且15秒內(nèi)無明顯褪色后停止滴定，表明試樣溶解液的酸性正好被中和。然后用電子天平稱取油脂試樣，用酸性被中和的試樣溶解液溶解油脂試樣，再用裝有氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的微量滴定管進(jìn)行手工滴定試樣溶液至初現(xiàn)微紅色且15 秒內(nèi)無明顯褪色后停止滴定，記錄下此滴定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù)，此數(shù)值為V，如此無需再進(jìn)行空白試驗(yàn)，即V0=0。由此，根據(jù)公式1計(jì)算酸價(jià)。

公式1中：

——酸價(jià)，單位為毫克每克（mg/g）；

——試樣測(cè)定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位為毫升（mL)；

——相應(yīng)的空白測(cè)定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位為毫升（mL）；

——消耗標(biāo)定液體的摩爾濃度，單位為摩爾每升（mol/L)；

——?dú)溲趸浫芤旱哪枬舛?，單位為克每摩爾（g/mol)；

——油脂樣品的稱樣量，單位為克（g）。

測(cè)定出的酸價(jià)值為重復(fù)條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的平均值且兩次測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值15%。

實(shí)驗(yàn)中使用乙醚與異丙醇混合進(jìn)行測(cè)定。由于乙醚毒性強(qiáng)、易揮發(fā)、極易燃易爆，會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，而且乙醚屬于第二類易制毒化學(xué)品，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。因此考慮對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，選用更優(yōu)的溶劑代替乙醚，如乙醇、石油醚、環(huán)己烷等與異丙醇混合測(cè)定酸價(jià)，降低有機(jī)試劑對(duì)人體的傷害，確保檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)過程中選用大豆油作為樣品，大豆油是世界上最常用的食用油之一，是我國(guó)國(guó)民，特別是北方人的主要食用油之一。大豆油富含多種寶貴的營(yíng)養(yǎng)成分，在加工成成品油后必須注意保鮮。

一、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與優(yōu)化

（一）改進(jìn)提取溶劑

使用石油醚、環(huán)己烷、乙醇與乙醚進(jìn)行比較。由表1 可知，其中環(huán)己烷與乙醚對(duì)油脂的溶解能力基本相同，測(cè)定結(jié)果較一致，并且環(huán)己烷的毒性較弱，價(jià)格便宜方便購(gòu)買，對(duì)環(huán)境造成的危害更低，更加環(huán)保。綜上所述，使用環(huán)己烷代替乙醚與異丙醇混合測(cè)定酸價(jià)，不僅能夠保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且能降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

表1 不同有機(jī)溶劑作為提取溶劑的酸價(jià)結(jié)果

（二）優(yōu)化提取溶劑比例

在稱樣量為5g、氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的濃度為0.05mol/L、酚酞指示劑添加量為3滴、溶劑添加量為50mL 下測(cè)定不同環(huán)己烷比例對(duì)大豆油酸價(jià)結(jié)果的影響。酸價(jià)的值隨著環(huán)己烷比例的升高而增大，環(huán)己烷比例0%時(shí)純異丙醇溶液所測(cè)定的酸價(jià)最小，為0.33mg/g。分析其原因，認(rèn)為加入一定量環(huán)己烷的混合溶液提高了溶解油脂的能力，產(chǎn)生了更多的游離脂肪酸，并在環(huán)己烷比例為25%時(shí)酸價(jià)達(dá)到最大，為0.38mg/g。

之后隨著環(huán)己烷比例的升高，酸價(jià)的值反而降低，因?yàn)榄h(huán)己烷比例升高的同時(shí)，異丙醇比例降低，影響了混合液溶解油脂的能力。由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，最佳環(huán)己烷比例為25%。

（三）優(yōu)化溶劑添加量

在環(huán)己烷比例為50%、氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的濃度為0.05mol/L、稱樣量為5g、酚酞指示劑添加量為3滴下測(cè)定不同溶劑添加量對(duì)大豆油酸價(jià)結(jié)果的影響。溶劑添加量為15mL 時(shí)酸價(jià)最小，為0.28mg/g。溶劑添加量從15mL增大到60mL，料液比從1：3增加到1：12。起初油脂試樣在混合液中的濃度過高，油脂顏色較深，影響終點(diǎn)判斷。同時(shí)油脂未完全溶解，滴定過程中易出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

隨著溶劑添加量增大，溶解油脂的能力變強(qiáng)，可以提取更多游離脂肪酸，從50mL 開始，料液比為1：10時(shí)酸價(jià)結(jié)果變得更穩(wěn)定，并在60mL時(shí)酸價(jià)達(dá)到最大，為0.39mg/g。在60mL 之后酸價(jià)下降，這是由于80mL、100mL 時(shí)料液比為 1：16 和1：20，此時(shí)溶劑添加的量增大對(duì)油脂試樣的溶解能力沒有變強(qiáng)，反而使得油脂在混合液當(dāng)中的濃度過小，混合液較澄清透明，使得滴定終點(diǎn)的顏色變化不明顯，導(dǎo)致較大的實(shí)驗(yàn)誤差，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，最佳溶劑添加量為60mL。

（四）優(yōu)化稱樣量

在環(huán)己烷濃度為50%、氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的濃度為0.05mol/L、酚酞指示劑添加量為3滴、溶劑添加量為50mL 下測(cè)定不同稱樣量對(duì)大豆油酸價(jià)結(jié)果的影響。稱樣量從1g 到15g 增加時(shí)，酸價(jià)的值先增大后減??；從15g 到20g 增加時(shí)酸價(jià)保持穩(wěn)定。分析其原因，稱樣量很低時(shí)，所需氫氧化鉀溶液的量很少，在微量滴定管上的讀數(shù)較小，造成實(shí)驗(yàn)較大的誤差。并且，一級(jí)大豆油的顏色較淺，稱量1g、2g 的油脂試樣在50mL環(huán)己烷—異丙醇溶液中被稀釋，此時(shí)料液比分別為1：50、1：25，混合液較澄清透明，滴定終點(diǎn)難以觀察，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，稱樣量1g、2g時(shí)的酸價(jià)存在較大誤差，結(jié)果不準(zhǔn)確。

稱樣量為5g時(shí)，料液比為1：10，此時(shí)滴定終點(diǎn)的顏色變化明顯，測(cè)定結(jié)果較準(zhǔn)確，酸價(jià)為0.27mg/g。稱樣量從15g 到20g，酸價(jià)值穩(wěn)定在0.17mg/g 不再變化，說明溶劑提取效率已經(jīng)達(dá)到飽和，此時(shí)料液比從1：5增加到1：2.5。繼續(xù)增加稱樣量，會(huì)造成油脂試樣在50mL環(huán)己烷—異丙醇混合液當(dāng)中濃度過高，溶液顏色較深，影響終點(diǎn)觀察。同時(shí)油脂未完全溶解，且滴定過程中，稱樣量變大，消耗的氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的體積也變多，容易出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，導(dǎo)致終點(diǎn)難以觀察，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，最佳稱樣量為5g。

（五）優(yōu)化酚酞指示劑添加量

在環(huán)己烷濃度為50%、氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定水溶液的濃度為0.05mol/L、稱樣量為5g、溶劑添加量為50mL 下測(cè)定不同酚酞指示劑添加量對(duì)大豆油酸價(jià)結(jié)果的影響。酚酞指示劑添加量從1至3滴變化時(shí)，酸價(jià)的值先減小后增大；從3 至5 滴變化時(shí)，酸價(jià)的值先減小后增大。分析其原因，添加的酚酞很少時(shí)，滴定的顏色變化慢，終點(diǎn)不容易觀察，而且手工滴定法存在人為誤差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)有較大誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

隨著酚酞指示劑添加量的增多，滴定終點(diǎn)越來越便于觀察，在酚酞指示劑添加量為3滴時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較穩(wěn)定。當(dāng)指示劑添加量為5 滴時(shí)，滴加的酚酞過多，滴定時(shí)顏色變化過快，由一開始的澄清透明溶液迅速變成深紅色，干擾終點(diǎn)的判斷，并且對(duì)空白實(shí)驗(yàn)時(shí)的終點(diǎn)判斷也有著較大影響，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性較差。

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，最佳酚酞指示劑添加量為3滴。

二、在不同的環(huán)境條件下用實(shí)際樣品進(jìn)行檢測(cè)

實(shí)驗(yàn)室提供多種食用油樣品，包括長(zhǎng)時(shí)間放置的大豆油，壓榨花生油和加熱后的壓榨花生油，色拉油和炸油條后的色拉油，學(xué)生也可以自帶樣品測(cè)定。以下實(shí)驗(yàn)仍以大豆油為例。

（一）光照對(duì)酸價(jià)的影響

由圖1 可知，在自然光照下酸價(jià)的值呈上升趨勢(shì)，用公式1 計(jì)算出0 天至30 天光照下酸價(jià)的總增長(zhǎng)率為233.3%，平均增長(zhǎng)22.6%；在密封情況下的空白組酸價(jià)的總增長(zhǎng)率為77.8%，平均增長(zhǎng)10.4%。

圖1 光照對(duì)大豆油酸價(jià)的影響

第5 天的增長(zhǎng)率最大，為88.9%，酸價(jià)增長(zhǎng)速度最快，說明光照初期對(duì)酸價(jià)的影響最大，原因在于光照可導(dǎo)致氧分子活化，促進(jìn)油脂自動(dòng)氧化并且光照能夠升高溫度，為油脂酸敗提供條件。

第20 天的酸價(jià)較第15 天增長(zhǎng)0%，酸價(jià)變化微弱，可能的原因在于受天氣因素影響，光照不強(qiáng)，難以促進(jìn)油脂的氧化，酸價(jià)增長(zhǎng)不明顯。第25天酸價(jià)增長(zhǎng)速度加快，酸價(jià)較第20天增長(zhǎng)27.3%，超過平均增長(zhǎng)率22.6%，可能的原因在于此時(shí)光照較強(qiáng)，促進(jìn)油脂氧化的能力提高，說明即使在存放后期，酸價(jià)受光照的影響仍可能有較大的變化。

第30 天時(shí)酸價(jià)達(dá)到最大，為0.30mg/g，大豆油在密封第30 天下的酸價(jià)仍小于在光照下第5 天的酸價(jià)。

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，在存放油脂的過程中，光照對(duì)大豆油的酸敗有較大影響，應(yīng)避光貯存油脂。

（二）空氣對(duì)酸價(jià)的影響

由圖2可知，在空氣中酸價(jià)的值呈上升趨勢(shì)，用公式1計(jì)算出0天至30天暴露于空氣中的油脂酸價(jià)的總增長(zhǎng)率為133.3%，平均增長(zhǎng)16.6%；在密封情況下的空白組酸價(jià)的總增長(zhǎng)率為77.8%，平均增長(zhǎng)10.4%。

圖2 空氣對(duì)大豆油酸價(jià)的影響

第5 天的增長(zhǎng)率最大，為55.6%，酸價(jià)增長(zhǎng)速度最快，說明油脂暴露于空氣初期對(duì)酸價(jià)影響最大，原因在于瓶口未封閉，油脂與空氣直接接觸，并且空氣中含大量的微生物，油脂在氧化的同時(shí)空氣將微生物帶入到油脂試樣當(dāng)中，促進(jìn)油脂酸敗。

第15 天的酸價(jià)與第10 天比較，酸價(jià)變化微弱，可能的原因在于油脂放置條件較好，干擾因素較少，酸價(jià)增長(zhǎng)不明顯。

第20 天的酸價(jià)較第15 天增長(zhǎng)11.8%，小于平均增長(zhǎng)率，說明空氣對(duì)大豆油酸敗的影響隨著時(shí)間而減弱。

第25天時(shí)酸價(jià)達(dá)到最大，為0.21mg/g，隨后保持穩(wěn)定。密封下第30 天的酸價(jià)小于空氣下第10 天的酸價(jià)。

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，在存放油脂的過程中，空氣對(duì)大豆油的酸敗有較大影響，應(yīng)避免油脂長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣當(dāng)中，否則隨著時(shí)間推移，油脂與越來越多的氧氣接觸，為微生物提供適宜的生存條件。

（三）水分對(duì)酸價(jià)的影響

由圖3可知，在水分中酸價(jià)的值呈上升趨勢(shì)，用公式1計(jì)算出0天至30天水分下酸價(jià)的總增長(zhǎng)率為133.3%，平均增長(zhǎng)16.3%；在密封情況下的空白組酸價(jià)的總增長(zhǎng)率為77.8%，平均增長(zhǎng)10%。

圖3 水分對(duì)大豆油酸價(jià)的影響

受水分的影響，從第0天到第5天時(shí)酸價(jià)增長(zhǎng)與密封情況一致，說明水分初期對(duì)酸價(jià)的影響較小。

第10 天較第5 天增長(zhǎng)45.5%，酸價(jià)增長(zhǎng)速度最快，此時(shí)水分對(duì)酸價(jià)的影響最大，原因在于水分不僅能夠促進(jìn)大豆油水解，還能夠?yàn)槲⑸锾峁┯欣纳鏃l件，當(dāng)油脂樣品中的微生物越來越多時(shí)，部分微生物通過代謝可產(chǎn)生分解脂肪的酶，導(dǎo)致酸價(jià)變大。

第20 天的酸價(jià)和第15 天比較，酸價(jià)變化微弱，可能的原因在于油脂放置條件較好，干擾因素較小，酸價(jià)增長(zhǎng)不明顯。

第25 天的酸價(jià)較第20 天增長(zhǎng)23.5%，高于平均增長(zhǎng)率，在第25 天時(shí)酸價(jià)達(dá)到最大，為0.21mg/g，隨后保持平穩(wěn)，說明水分對(duì)大豆油的影響隨時(shí)間減弱。

密封下30天的酸價(jià)等于水分下第10天的酸價(jià)，小于第15天的酸價(jià)。

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，在存放油脂的過程中，水分對(duì)大豆油的酸敗有較大影響，應(yīng)當(dāng)避免將油脂存放在潮濕或者與水分接觸的環(huán)境下，否則隨著時(shí)間推移，油脂中將有大量微生物滋生，加速油脂酸敗。

三、教學(xué)實(shí)踐

食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)在二年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)，每周一次，每次3—4學(xué)時(shí)，先導(dǎo)課程為基礎(chǔ)化學(xué)，無機(jī)及分析化學(xué)及實(shí)驗(yàn)課程，有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生已經(jīng)儲(chǔ)備了一定的理論基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)操作技能，可以很順暢地對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融會(huì)貫通。

對(duì)酸價(jià)檢測(cè)方法的改進(jìn)及優(yōu)化作為對(duì)食品化學(xué)系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)的初步探索，課前一周布置預(yù)習(xí)作業(yè)，通過教材及線上資源了解本實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)器材及設(shè)備，實(shí)驗(yàn)步驟以及注意事項(xiàng)，學(xué)生自行組隊(duì)提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，由教師評(píng)閱給出可行性方案建議。教學(xué)過程基于PBL教學(xué)理念，即以學(xué)生為中心，通過完成實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)計(jì)方案來發(fā)掘?qū)W生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用。并且在實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)學(xué)生按計(jì)劃實(shí)施，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，最終完成方案。

實(shí)驗(yàn)過程結(jié)束后認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成思考題，將實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行分析，查找原因，進(jìn)行歸納總結(jié)。教師將有價(jià)值的案例融入教案，分享給全班學(xué)生，如果有條件的話也可以利用多媒體請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行展示，啟發(fā)全班學(xué)生認(rèn)真思考，不斷探索。

四、結(jié)語

本文通過對(duì)酸價(jià)檢測(cè)方法的改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的研究，初步探索了高職院校食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方向。為了提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，鼓勵(lì)學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，自主選擇實(shí)際樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以指導(dǎo)人們?cè)谌粘Ｉ钪姓_儲(chǔ)存食用油，解決了生活中的實(shí)際問題，學(xué)以致用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能的興趣，明確了高職院校培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。