張學(xué)英 覃愛桃 張慧 全安萍 黃靜

摘要：酸價(jià)是油脂或含油食品酸敗程度的衡量指標(biāo)，冷溶劑自動(dòng)電位滴定儀檢測(cè)油脂或含油食品中酸價(jià)應(yīng)用范圍廣泛。通過突躍曲線pH范圍值、閾值、人工輔助識(shí)別突躍點(diǎn)等試驗(yàn)，得出自動(dòng)電位滴定儀關(guān)鍵參數(shù)科學(xué)合理的設(shè)定值：突躍點(diǎn)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(shí)別突躍點(diǎn)的方法，探討自動(dòng)電位滴定儀使用注意事項(xiàng)，用于指導(dǎo)酸價(jià)檢測(cè)工作。

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

中圖分類號(hào)：TS210.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230523

基金項(xiàng)目：湖南省市場(chǎng)監(jiān)督管理局科技計(jì)劃項(xiàng)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(guó)居民膳食中最主要的能量來源之一，在中國(guó)居民平衡膳食寶塔中建議成年人（輕身體活動(dòng)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(qiáng)制標(biāo)示的核心營(yíng)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(yùn)輸過程中，會(huì)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(jìn)一步分解為醛、酮、酸，會(huì)破壞脂溶性維生素，降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，呈現(xiàn)刺激性氣味，即俗稱的“哈喇味”或“酸敗味”，嚴(yán)重超標(biāo)會(huì)對(duì)人體的健康造成損害。若長(zhǎng)期食用酸敗的油脂對(duì)人體有害，會(huì)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(huì)對(duì)人體衰老、腫瘤、心血管等疾病的發(fā)生有促進(jìn)作用[3-7]。油脂酸敗關(guān)鍵指標(biāo)為酸價(jià)，酸價(jià)是評(píng)價(jià)油脂或含油食品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

酸價(jià)的檢測(cè)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(diǎn)，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(dòng)力度、滴定速度、樣品自身顏色識(shí)別和人為對(duì)終點(diǎn)顏色判斷的敏感性等因素。標(biāo)準(zhǔn)中第二法為冷溶劑自動(dòng)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(dòng)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(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)為全過程自動(dòng)滴定、滴定體積微量、人為影響較小、終點(diǎn)識(shí)別更科學(xué)等。經(jīng)檢索，標(biāo)準(zhǔn)方法在檢測(cè)過程中經(jīng)過優(yōu)化，但有關(guān)第二法冷溶劑自動(dòng)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(shí)別滴定突躍點(diǎn)等方面少有報(bào)道。本文通過對(duì)自動(dòng)電位滴定儀的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置試驗(yàn)（如識(shí)別突躍點(diǎn)的pH范圍值、閾值、人工輔助識(shí)別突躍點(diǎn)等）及儀器使用注意事項(xiàng)等的研究討論，便于在各種不同檢測(cè)中和不同儀器使用中能做到靈活運(yùn)用，且用于指導(dǎo)油脂或含油食品酸價(jià)冷溶劑自動(dòng)電位滴定儀法檢測(cè)，具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法及原理

本試驗(yàn)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(dòng)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(diǎn)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(dòng)滴定并通過感應(yīng)電位變化自動(dòng)識(shí)別滴定突躍點(diǎn)，適用范圍較廣，特別有利于深色樣品的檢測(cè)（即不利于人為眼觀判定終點(diǎn)的樣品檢測(cè)，如辣椒油、深色含油食品等）。兩種方法都是通過滴定終點(diǎn)消耗標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積計(jì)算試樣的酸價(jià)。

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(yàn)用水（電阻率小于18.25 MΩ·cm超純水）：實(shí)驗(yàn)室自制；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：自配自標(biāo)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(dòng)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(jī)）：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(jī)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(yàn)步驟[8]

式中：XAV為試樣的酸價(jià)，mg/g；V為試樣測(cè)定所消耗標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，mL；V0為空白試劑測(cè)定所消耗標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，mL；C為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)試驗(yàn)

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(jìn)行校準(zhǔn)或測(cè)試，本試驗(yàn)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(jìn)行電極校準(zhǔn)。按照儀器技術(shù)要求電極校準(zhǔn)要求斜率為95%～105%，3次校準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果為100.2%、98.5%和102.5%，電極校準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果均符合儀器技術(shù)要求。

2.2 空白試驗(yàn)

取50 mL乙醚異丙醇混合液（1+1配比）進(jìn)行檢測(cè)，不同品牌不同純度試劑隨機(jī)組合，檢測(cè)結(jié)果（V0）為0.097、0.096、0.041、0.040、0.053、0.054 mL?？瞻自囼?yàn)是考慮由試劑本身所帶來的測(cè)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(yàn)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(yàn)體積微小的差別，故建議每批次樣品檢測(cè)時(shí)應(yīng)堅(jiān)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(shí)別突躍點(diǎn)pH范圍值的試驗(yàn)

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(diǎn)為滴定曲線最明顯的突變即滴定終點(diǎn)。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(diǎn)，常用酸堿滴定指示劑有酚酞、百里香酚酞、百里酚藍(lán)、堿性藍(lán)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(lán)6B。不同指示劑的變色pH范圍和顏色變化見表1。

本試驗(yàn)用自動(dòng)電位滴定儀進(jìn)行突躍pH區(qū)間設(shè)置試驗(yàn)，即儀器識(shí)別突躍點(diǎn)的pH區(qū)間，選用USB-U盤作為檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出方式，通過查看檢測(cè)數(shù)據(jù)得出滴定突躍點(diǎn)pH值及pH/ml值。1號(hào)油樣突躍pH區(qū)間設(shè)置試驗(yàn)檢測(cè)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(duì)顏色變化敏感度和對(duì)不同顏色敏感度是關(guān)鍵因素。而自動(dòng)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(diǎn)pH值在8.563～9.086，pH上下限的設(shè)定值即儀器識(shí)別滴定突躍的范圍，綜合考慮本試驗(yàn)滴定突躍點(diǎn)pH范圍設(shè)為7～11。

2.4 儀器閾值設(shè)定試驗(yàn)

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(shí)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(cè)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(yàn)以1號(hào)油樣和2號(hào)含油食品為試驗(yàn)對(duì)象，1號(hào)油樣檢測(cè)6次，閾值設(shè)定為1、2、3、4、5；2號(hào)含油食品檢測(cè)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(yàn)檢測(cè)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(shí)別突躍與否的關(guān)鍵參數(shù)，閾值設(shè)定太小可能會(huì)識(shí)別多個(gè)干擾突躍（峰），反之閾值設(shè)定太大可能會(huì)識(shí)別不到需要的突躍，且在檢測(cè)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(shí)別滴定突躍。綜合分析，本試驗(yàn)閾值設(shè)定為1。

2.5 人工輔助識(shí)別滴定突躍點(diǎn)試驗(yàn)

試驗(yàn)用自動(dòng)電位滴定儀檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出方式有兩種，即USB-P25微型打印機(jī)和USB-U盤。打印機(jī)輸出是即時(shí)直接打印出檢測(cè)數(shù)據(jù)（為簡(jiǎn)明數(shù)據(jù)），優(yōu)點(diǎn)是即時(shí)可知檢測(cè)數(shù)據(jù)，但當(dāng)突躍曲線明顯而儀器卻未能識(shí)別突躍點(diǎn)時(shí)，則檢測(cè)失敗且無補(bǔ)救措施；USB-U盤插件輸出則是將檢測(cè)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(cè)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(shí)別滴定突躍點(diǎn)時(shí)，USB-U盤輸出方式，可以進(jìn)行人工輔助識(shí)別滴定突躍點(diǎn)，以1號(hào)油樣為檢測(cè)對(duì)象，檢測(cè)數(shù)據(jù)及分析見表2及表5。

通過查表2中1號(hào)油樣第4次USB-U盤輸出方式檢測(cè)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(shí)別突躍點(diǎn)）、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(hào)油樣USB-U盤輸出方式檢測(cè)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(shí)別突躍點(diǎn)）、2.87（人工識(shí)別突躍點(diǎn)）、2.92（人工識(shí)別突躍點(diǎn)）、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(cè)自動(dòng)電位滴定儀未能識(shí)別滴定突躍點(diǎn)，但也可通過人工輔助識(shí)別突躍點(diǎn)。

結(jié)合表2和表5數(shù)據(jù)，綜合分析得出，表5中1號(hào)油樣人工輔助識(shí)別突躍點(diǎn)3個(gè)，n=3、平均酸價(jià)=0.594 6 mg/g、RSD=3.908 8%<5%，且這3個(gè)點(diǎn)的滴定體積、突躍點(diǎn)pH值、突躍點(diǎn)pH/ml值的RSD值均小于5%。表2中1號(hào)油樣n=5、平均酸價(jià)=0.597 mg/g、RSD=2.704 5%<5%，表2和表5結(jié)合分析，1號(hào)油樣n=6、平均酸價(jià)=0.596 6 mg/g、RSD=2.425 9%<5%，RSD值均小于5%，符合檢測(cè)要求。通過比較分析不論滴定突躍點(diǎn)識(shí)別與否，各個(gè)點(diǎn)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(shí)別滴定突躍點(diǎn)的方法。

2.6 不同檢測(cè)方法比對(duì)試驗(yàn)

常用食用油或含油食品（所提油為淺色）酸價(jià)檢測(cè)可用GB 5009.229—2016中冷溶劑指示劑滴定法和冷溶劑自動(dòng)電位滴定法。本試驗(yàn)5號(hào)含油食品用兩種檢測(cè)方法進(jìn)行比較分析，檢測(cè)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(cè)，且平行性較好。

2.7 自動(dòng)電位滴定儀檢測(cè)參數(shù)設(shè)定

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

3 自動(dòng)電位滴定儀酸價(jià)檢測(cè)注意事項(xiàng)

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(cè)所有管路和閉合點(diǎn)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(jì)量準(zhǔn)確。

3.2 儀器關(guān)鍵參數(shù)

閾值是儀器識(shí)別滴定突躍點(diǎn)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(shí)，可不進(jìn)行電極校準(zhǔn)。本試驗(yàn)電極單位設(shè)為pH，便于檢測(cè)過程中通過查看實(shí)時(shí)變化的pH-ml曲線直觀判斷識(shí)別突躍點(diǎn)是否為試驗(yàn)所需的突躍點(diǎn)。

3.3 即插即用型電極使用注意事項(xiàng)

3.3.1 電極工作環(huán)境

電極測(cè)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(zhǎng)久不用或靈敏度低的電極需進(jìn)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(zhǔn)

電極在激活、再生、活化或電極單位設(shè)定成pH時(shí)使用前均需要用緩沖液重新校準(zhǔn)電極，校準(zhǔn)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(dòng)套維護(hù)

由于運(yùn)輸及儲(chǔ)存的原困，陶瓷芯上的活動(dòng)套環(huán)可能粘到玻璃管上，會(huì)阻礙電解液的流動(dòng)，導(dǎo)致信號(hào)非常不穩(wěn)定或者漂移，并有可能增加測(cè)量信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。維護(hù)方法：橡皮帽蓋好加液孔，用溫水加熱活動(dòng)套筒，并用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)使之松動(dòng)，將電極上下顛倒，讓其冷卻松動(dòng)陶瓷芯，通過一個(gè)輕微的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作關(guān)上活動(dòng)套筒，并確保磨面玻璃活動(dòng)套筒活動(dòng)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(cè)時(shí)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(shí)，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(shí)，滴定儀必須處于非活動(dòng)狀態(tài)，使用時(shí)注意橡皮帽打開，平衡氣壓，保存時(shí)橡皮帽蓋緊，保護(hù)保護(hù)液。保護(hù)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(jìn)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(hù)

檢測(cè)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(tái)，拆下清洗螺紋圈、夾緊環(huán)、隔圈和滴定杯，長(zhǎng)期不用時(shí)定期通電維護(hù)。

3.5 儀器影響測(cè)定結(jié)果的因素

影響自動(dòng)電位滴定儀測(cè)定結(jié)果因素有重復(fù)測(cè)定隨機(jī)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(gè)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(duì)于小體積樣品，需要使用微量滴定杯。

4 結(jié) 論

自動(dòng)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(jiǎn)便，精確度高，可自動(dòng)滴定、自行記錄滴定體積、科學(xué)判定滴定突躍點(diǎn)等，減輕試驗(yàn)工作量，減少人為干預(yù)，減小試驗(yàn)誤差。本文通過試驗(yàn)得出自動(dòng)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(shí)別突躍點(diǎn)的方法及探討自動(dòng)電位滴定儀使用注意事項(xiàng)等，有利于指導(dǎo)食用油和含油食品中酸價(jià)的檢測(cè)工作。

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