自动电位滴定法测定饼干中碱度的方法研究

◎ 马思娜

（广州中全产品检测有限公司，广东 广州 510663）

随着人们生活水平的不断提高，对食品的要求也随之上升，在众多食品中，饼干有着独特的优势，如储存时间长、便于携带、种类众多，能满足不同人群和口味的需要，深受广大消费者的喜爱。在饼干的生产过程中，会根据产品的需要，加入碳酸氢钠作为疏松剂[1]，碳酸氢钠在270 ℃下能达到完全分解，生成Na2CO3、H2O 和CO2，目的就是使饼干在加热过程中产生气泡，从而达到蓬松的效果。由于碳酸氢钠分解后残留物为碳酸钠（Na2CO3），故使制品呈碱性，但使用过多会使食品碱度过大而导致风味变劣。因此，国家标准GB 20980—2021 对碱度有限值要求，同时对检验方法有明确规定，即使用甲基橙作为指示剂，用盐酸标准溶液滴定的方法进行测定。但现在的饼干产品口味众多，颜色也多彩多样，无论添加的是天然色素还是人工色素，都会影响饼干浸泡液的颜色，从而导致在滴定过程中，实验人员对终点颜色的判定出现偏差。

目前国家标准测定饼干中碱度的方法为手动滴定法：用甲基橙作为指示剂，用浓度为0.05 mol·L-1盐酸标准溶液进行滴定。甲基橙指示剂的pH 指示范围约为3.1 ～4.4，≥4.4 时为黄色，≤3.1 时为红色，滴定至出现微红色判定为终点颜色。由于饼干种类及添加色素的干扰，滴加指示剂后的样液的颜色判断不理想，因此尝试用自动电位滴定仪进行碱度测定，进一步优化实验数据准确度，确定方法的可行性。笔者经过多次试验，使用甲基橙指示剂滴定法进行手动滴定与自动电位滴定仪滴定数据比对，验证自动电位滴定法的优异性。

1 材料与方法

实验样品为市面上购买的饼干样品：巧克力味煎饼、草莓味威化饼干、抹茶味曲奇饼干。

1.1 手动滴定法

称取25 g（精确到0.01 g）捣碎成浆的试样，置于150 mL 带有冷凝管的锥形瓶中，加入约50 mL 80 ℃无二氧化碳的水，混合均匀，置于沸水浴中煮沸30 min，取出，冷却至室温，用无二氧化碳的水定容至250 mL，用快速滤纸过滤，收集滤液备用。

吸取试液50 mL，置于250 mL 三角瓶中，加入甲基橙指示剂两滴，用盐酸标准溶液（0.05 mol·L-1）滴定至微红色出现，记录消耗盐酸标准溶液的体积。同时用蒸馏水做空白试验。

1.2 自动电位滴定仪法

按仪器操作说明安装好电极和管路，确认管路无漏液等情况，分别用蒸馏水和滴定溶液清洗管路3 次以上。按照上述1.1 的方法对样品进行样液制备，根据试液碱度的含量（可根据碱度调整试液体积），使用移液管准确吸取50 mL 滤液，置于150 mL 烧杯中，将盛有试液的烧杯放到搅拌器上，浸入pH 玻璃电极、参比电极和加液管路。启动自动电位滴定仪，开动搅拌器，迅速用盐酸标准溶液（0.05 mol·L-1）滴定，直至溶液的pH 值达到预设终点时，记录消耗盐酸标准滴定溶液的体积数值。同时用蒸馏水做空白试验。

2 结果与分析

2.1 结果对比

2.1.1 手动滴定法

以0.1%甲基橙为指示剂。手动滴定3 款不同类型的饼干样品，至样液出现微红色为终点颜色，滴定结果数据见表1。

表1 甲基橙指示剂滴定碱度数据表

实验结果表明，按照国家标准GB/T 20980—2021附录B 的要求进行试验，允许差范围为同一样品的两次测定值之差，不得超过两次测定平均值的2%。但对于手动滴定来说，终点颜色判断比较困难，因此平行测定次数越多，越难满足标准中允差范围的要求。2.1.2 自动电位滴定法

用自动电位滴定仪分别测定3 种饼干中碱度，设备预设的pH 值为3.7。结果数据见表2。

表2 电位滴定法测定3 种饼干的碱度数据表

实验结果表明，通过使用自动电位滴定仪进行试验，测定结果符合国家标准中要求的允许差，与手动滴定的数据差异不大，但较手动滴定的相对标准偏差要小，说明使用自动电位滴定仪在精密度和稳定性方面都比手动滴定要高。由此证明使用自动电位滴定仪的方法具有可行性。平行测定次数越多，将会降低不确定度对结果的影响[2]。

2.2 结果与分析

前处理过程需要先把200 g 样品与等量的无二氧化碳水混合捣碎成浆后，称取25 g 样品进行溶解处理，再进行定容过滤。但实际因为饼干样品的吸水性比较强，且受到脂肪含量的影响[3]，溶解后的样液会处于一种浑浊液状态，直接用快速滤纸过滤，需要的时间比较长，因此笔者在实验过程中把已经定容的样品溶液摇匀后倒入离心管进行离心处理，离心机参考转速为4 000 r·min-1，离心10 min。离心后上清液用快速滤纸进行过滤，这样过滤效果比较理想，能节省实验时间。还可考虑另外一种过滤的方式，即使用布氏漏斗进行真空抽滤，但在抽滤过程中要注意压力不能太大，否则滤纸容易穿孔，建议使用两张快速滤纸，效果较好。

2.2.1 甲基橙指示剂滴定前和滴定后的颜色变化

选取3 种不同类别、不同口味的饼干样品，分别进行前处理，离心过滤后的样液状态不完全澄清，有浑浊状。滤液分别为淡褐色、浅粉色和淡绿色，加了甲基橙指示剂混合后的颜色不是单纯的黄色，滴定后的颜色也不完全是微红色。因此，在滴定终点时增加了颜色判断的误差。颜色变化见表3。

表3 饼干加指示剂后的颜色变化及滴定终点颜色变化对比表

通过观察滴定前的颜色和滴定终点的颜色，发现颜色会因为样品本来颜色的干扰，导致滴定时没有出现明显的颜色突变，肉眼很难判断是否已经到达终点，或等视觉上能清晰辨别到颜色有变化时，可能出现滴定过量，结果有可能会出现偏差。因此，手动滴定的方式与实验员的熟练掌握程度有很大关系，且对颜色变化的把控要非常精细，对实验员的技术要求比较高。

2.2.2 两种实验方法的比较

浸泡出来的测定液受色素影响较大，且样品的测定液在前处理后会出现混浊的状态，增加了滴定的难度。自动电位滴定法通过设定pH=3.7 为终点，用玻璃电极和甘汞参比电极进行电位测定，通过pH 值变化，可自行辨别终点，同时可参考电位图进行判断，避免了实验人员因为颜色判断而出现的误差，排除外界的干扰，增加了稳定性，减少实验误差[4-5]。每种样品平行测定7 次，分别计算平均值、标准偏差和相对标准偏差，实验结果见表1 和表2。自动电位滴定法较手动滴定法的相对标准偏差要小，可见自动电位滴定法测定结果的精密度优于手动滴定法，特别在连续多次平行测定中更能凸显其优异性。

3 结论与讨论

在饼干的制作过程中，碳酸氢钠在加热后会完全分解为碳酸钠，其中碳酸根离子在胃酸的作用下以二氧化碳的形式排出，钠是人体所需的必要元素，因此碳酸氢钠添加到食品中对人体无害。在《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）中对添加剂允许使用名单中明确标出，碳酸氢钠作为膨松剂、酸度调节剂和稳定剂，可在各类食品中按生产需要适量使用。

本文通过对比采用手动滴定法和自动电位滴定法得到数据，发现两者的测定结果没有太大差异，但自动电位滴定仪的滴定方式在稳定性和精密度方面明显优于手动滴定方式。相比之下，自动电位滴定仪操作简单，利用预设的pH 值进行电位突变来判断反应终点，能够排除人为主观辨别终点颜色的误差，具有较强的抗干扰能力。笔者考虑到在前处理过程中，针对样品本身特性，优化了前处理中溶液过滤难的问题，从样液制备到使用仪器方法的测试，系统介绍了自动电位滴定仪在饼干中测定碱度项目的应用对比。通过测量不同类型的饼干样品，分别对精密度和稳定性进行了验证，测量结果与国标规定的手动滴定方法无显著差异，结果符合标准要求。因此，建立自动电位滴定仪法测定饼干中碱度项目具有可行性，在理化分析试验中能代替手动滴定操作，具有方便、快捷、高效的特点。随着各类试验对稳定、简便和精密度的要求不断提高，自动电位滴定仪将会被应用在更多的实验领域中。