两种滴定法测定食用油中过氧化值和酸价的不确定度评价

程 慧 刘 顺 关洪宣

(1. 黄梅县公共检验检测中心，湖北 黄冈 435501；2. 荆州职业技术学院，湖北 荆州 434000)

根据GB 2716—2018《食品安全国家标准 植物油》的理化指标要求，过氧化值和酸价(值)为规定检验项目，通过检测食用植物油的过氧化值和酸价(值)可以判断出其是否适用于日常食用，进而监督市场中食用植物油的质量安全[1-2]。

目前适用于食用植物油的过氧化值和酸价(值)检测方法为GB 5009.227—2016(第一法滴定法和第二法电位滴定法)和GB 5009.229—2016(第一法冷溶剂指示剂滴定法和第二法冷溶剂自动电位滴定法)，相较于GB/T 5009.37—2003《食用植物油卫生标准的分析方法》增加了电位滴定法。新标准中规定的指示剂滴定法和电位滴定法在终点判定上存在差别，指示剂滴定法依据反应终点引起的溶液颜色变化判定结果，电位滴定法依据终点电位产生突跃引起滴定曲线的变化判定终点。虽然指示剂颜色变化存在个体差异，但通过多次测定及扣除空白试验可相对减少误差。针对电位滴定法的电位突跃通常会设定滴定体积，若出现样品滴定体积过大导致滴定杯出现溢出或者未到滴定终点就停止滴定，都会对仪器和试验结果造成影响[3-5]。新标准对估计酸价(值)含量在0～1，1～4，4～15，15～75 mg/g的样品，最小称样量规定为20.0，10.0，2.5，0.5～3.0 g，当称样量不符合标准要求时所得检测结果的可信度也随之降低，在食用油的酸价(值)大小未知时通过冷溶剂指示剂滴定法测试通常比较适用于检测机构[6-8]。过氧化值的检测过程需要加入饱和碘化钾在暗处反应后进行滴定，若采用电位滴定法设定程序，进行自动电位滴定前需人工对每一个样品进行处理，与滴定法在节省时间方面没有较大优势，若出现食用植物油的过氧化值超过标准限量，所用标准溶液的浓度要求也有不同，需要及时更换标准溶液，所以电位滴定法检测过氧化值并不适用于基层实验室的日常大量检测任务[2]。王志强等[9]曾通过自动电位滴定法测定食用植物油过氧化值、酸值的不确定度评定，按照JJF 1059《测量不确定度评定与表示》分析不确定度的分量。针对因标准溶液和称量引起的不确定度分析存在不同，以及缺少与指示剂滴定分析的比较，文章拟根据国家标准检测方法测定食用植物油的过氧化值和酸价(值)[10-13]，依据CNAS-GL006《化学分析中不确定度的评估指南》对指示剂滴定法和电位滴定法分别进行不确定度评价[14]，通过比较两种方法的扩展不确定度大小科学选择适合于基层检测机构的方法，旨在得到经济实用且合理可靠的检测数据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

电位滴定仪：905 型，瑞士万通有限公司；

分析天平：ME403型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司；

能力验证样品(橄榄油)：中位值过氧化值0.511 g/100 g，中位值酸价0.142 mg/g，中国食品药品检定研究所；

冰乙酸、碘化钾、异丙醇、乙醚、三氯甲烷、酚酞、淀粉、异辛烷：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

重铬酸钾、邻苯二甲酸氢钾：基准PT，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 过氧化值的测定

参照GB 5009.227—2016(第一法、第二法)。

1.3 酸价(值)的测定

参照GB 5009.229—2016(第一法、第二法)。

1.4 计算公式

根据标准检测方法，食用植物油的过氧化值、酸价(值)分别按式(1)、式(2)进行计算。

(1)

式中：

m1——试样质量，g；

V1——试样消耗氢氧化钠标准溶液体积，mL；

V0——空白消耗氢氧化钠标准溶液体积，mL；

CNa2S2O3——硫代硫酸钠标准溶液的实际浓度，mol/L；

X1——检测结果，mg/g。

(2)

式中：

m2——试样质量，g；

V3——试样消耗氢氧化钠标准溶液体积，mL；

V2——空白消耗氢氧化钠标准溶液体积，mL；

CNaOH——氢氧化钠标准溶液的实际浓度，mol/L；

X2——检测结果，g/100 g。

1.5 不确定度影响因素分析

1.5.1 过氧化值测定分析 根据GB 5009.227—2016第一法测定食用植物油过氧化值的测量不确定度分析来源主要有：检测过程重复性引入的不确定度urel(r1a)；试样质量引入的不确定度urel(m1a)；滴定管滴定引入的不确定度urel(V1a)；硫代硫酸钠标准溶液引入的不确定度urel(c1a)；

根据GB 5009.227—2016第二法测定食用植物油过氧化值的测量不确定度分析来源主要有：检查过程重复性引入的不确定度urel(r1b)，试样质量引入的不确定度分量urel(m1b)，硫代硫酸钠标准溶液引入的不确定度分量urel(c1b)，全自动电位滴定仪引入的不确定度分量urel(V1b)。

1.5.2 酸价(值)测定分析 根据GB 5009.229—2016第一法测定食用植物油酸价(值)测量不确定分析来源主要有：检测过程重复性引入的不确定度urel(r2a)；质量称量引入的不确定度urel(m2a)；滴定管滴定引入的不确定度urel(V2a)；氢氧化钠标准溶液引入的不确定度urel(C2a)。

根据GB 5009.229—2016第二法食用植物油酸价(值)测量不确定分析来源主要有：检测过程重复性引入的不确定度urel(r2b)，质量称量引入的不确定度urel(m2b)，氢氧化钠标准溶液引入的不确定度urel(C2b)，全自动电位滴定仪引入的不确定度urel(V2b)。

2 结果与分析

2.1 检测过程重复性引入的不确定度urel(r)评定

对于检测过程重复性引入的不确定度urel(r)，依据检验标准检验方法，指示剂滴定法10次测得食用油样品的过氧化值和酸价的均值分别为0.050 1 g/100 g和0.139 mg/g，计算标准偏差S和检测过程重复性引入的不确定度urel(r)。

对于检测过程重复性引入的不确定度urel(r)，电位滴定法10次测得食用油样品的过氧化值和酸价的均值分别为0.050 3 g/100 g和0.137 mg/g，计算标准偏差S和检测过程重复性引入的不确定度urel(r)。

2.2 质量称量引入的不确定度urel(m)

2.3 配制标准溶液的不确定度urel(c)

2.3.1 配制硫代硫酸钠标准溶液浓度引入的不确定度urel(C1)根据GB/T 601—2016进行硫代硫酸钠标准溶液的配制及标定：

(3)

式中：

m——基准试剂质量，g；

V——试样消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

V0——空白消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

M——重铬酸钾的摩尔质量浓度，g/mol；

CNa2S2O3——硫代硫酸钠标准溶液的实际浓度，mol/L。

(1) 标定重复性引入的不确定度分量：平行测定10次所得硫代硫酸钠标准溶液浓度为0.101 82 mol/L，对于检测过程重复性引入的不确定度ur(rep)为：

基准试剂重铬酸钾引入的不确定度主要来源于纯度和摩尔质量，根据标准证书记录的纯度(99.99±0.02)%，摩尔质量的相对不确定度由国际理论(化学)与应用化学联合会(IUAPC)查表得到在实际应用时可忽略不计，按均匀分布计算得纯度和摩尔质量的不确定度：

(3) 滴定基准物质消耗硫代硫酸钠标准溶液体积引入的不确定度分量：

不确定度合成为：

2.3.2 配制氢氧化钠标准溶液浓度引入的不确定度urel(c2)根据GB/T 601—2016进行氢氧化钠标准溶液的标定：

(4)

式中：

m——基准试剂质量，g；

V——试样消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

V0——空白消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

M——邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量浓度，g/mol；

CNaOH——氢氧化钠标准溶液的实际浓度，mol/L。

(1) 标定重复性引入的不确定度分量：平行测定10次所得氢氧化钠标准溶液浓度为0.100 74 mol/L，对于检测过程重复性引入的不确定度ur(rep)为：

ur(m)=0.000 040 9/m=0.000 064 6。

基准试剂邻苯二甲酸氢钾引入的不确定度主要来源于纯度和摩尔质量，根据标准证书记录的纯度(99.99±0.05)%，摩尔质量的相对不确定度由国际理论(化学)与应用化学联合会(IUAPC)查表得到在实际应用时可忽略不计，按均匀分布计算得纯度的不确定度：

(3) 滴定基准物质消耗氢氧化钠标准溶液体积引入的不确定度分量：

2.4 滴定体积引起的不确定度urel(V)

2.4.1 全自动电位滴定仪引入的不确定度分量urel(v)

根据JJG 814—2015自动电位滴定仪检定规程进行检定，得到扩展不确定度为U=0.3%，k=2，可得：

自动电位滴定校准引入的不确定度urel(va)=0.003/2=0.001 5；

2.5 合成标准不确定度及扩展不确定度

(1) 合成相对标准不确定度：

(5)

(6)

(3) 扩展不确定度：采用置信概率为 95%(k=2)计算，U=kux。

(7)

食用植物油过氧化值和酸价(值)各不确定度分量见表1。

表1 不确定度分量汇总

采用标准方法检测食用植物油的过氧化值和酸价(值)中标准溶液的不确定度影响较大，因为采用GB/T 601—2016对硫代硫酸钠和氢氧化钠进行标定又重新引入称量、滴定体积产生的不确定度，依据标准物质证书可计算得出较小的相对不确定度，但购买的标准溶液有一定保质期，不适合于大量的日常检测任务，可通过多次标定标准溶液和使用更加精密的滴定管实现减小不确定度；自动电位滴定仪相对于滴定管所产生的不确定度影响较小，但根据GB 5009.227—2016规定第二法适用于动植物油脂，测量范围为0.00～0.38 g/100 g，实际食用植物油的过氧化值可能存在超过0.38 g/100 g的情况。通过比较滴定管和自动电位滴定仪对食用植物油的过氧化值和酸价(值)不确定度的影响，两者对检测结果的影响相差不大，对于条件有限的基层实验室选择滴定管对食用植物油进行检测所得结果也符合标准规定的要求。

3 结论

利用两种滴定法对食用油的过氧化值和酸价(值)进行了不确定度分析。结果表明，两种方法在测量重复性、称量、滴定管或电位滴定仪、标准溶液等都会引入不确定度，其中标准溶液的标定引入的不确定度较大，其次为滴定管或电位滴定仪的不确定度，两种方法最后得出的不确定度相差在可控范围内。因此，对于仪器条件有限的基层检验检测机构可以优先选择手动滴定法检测食用油的过氧化值和酸价(值)，严格把控标准溶液的滴定浓度，按照规定要求定期对标准滴定溶液进行期间核查，提高检测结果的准确度。后续将继续拓展质量控制方面的研究，为食品检验检测的可控性创造新的方向。