两台电位滴定仪测定油品的对比分析

2022-03-24梁舒颖莫浩斌郭伟鹏

现代食品 2022年4期

◎ 梁舒颖，莫浩斌，郭伟鹏

（广东省科学院微生物研究所广东省微生物分析检测中心华南应用微生物国家重点实验室广东省微生物安全与健康重点实验室，广东广州 510000）

油品中的水分、酸价、过氧化值是检验油品品质好坏的指标，也是油品仓储时间长短的重要指标。目前测定油脂中水分的主要方法是烘箱烘干法，测定酸价、过氧化值的主要方法是人工滴定法。但随着科技的不断进步，仪器测定方法也在不断更新迭代，GB 5009.227—2016和GB 5009.229—2016国家标准中，电位滴定法从原本的第三法提升至第二法，这是由于该方法具有省时、省力、单次分析样品数量多的优点。但相关滴定仪成本较高，增加了前期投入。本文对市售主流的2个品牌的电位滴定仪测定油脂中水分、酸价、过氧化值等相关指标进行对比分析，以期为实验室进一步推广电位滴定法的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 样品

花生油、玉米油、辣椒油和芝麻油，各500 mL。

1.1.2 试剂

卡尔费休专用试剂（仪器厂商提供）；1∶1乙醚-异丙醇溶液（分析纯）；2∶3异辛烷-冰醋酸溶液（分析纯）；碘化钾饱和溶液（分析纯）；0.1 mol·L-1氢氧化钠标准滴定液；0.1 mol·L-1硫代硫酸钠标准滴定液。

1.1.3 仪器与设备

梅特勒超越系列T7型自动电位滴定仪（以下简称T7型滴定仪）；瑞士万通848 Titrino plus自动电位滴定仪（以下简称848型滴定仪）；赛多利斯电子天平。

1.2 仪器工作原理

1.2.1 卡尔费休容量法水分测定

工作原理为在反应杯中插入铂电极，用卡尔费休试剂滴定甲醇溶液。为避免不同滴定终点造成实验误差，2台仪器的滴定终点判定均设置同一电位为终点。

1.2.2 酸价、过氧化值测定

2台仪器的工作原理基本一致，都是通过在反应杯中插入相关电极，获得动态电数值，进行一阶求导后画出相关图表，并在图表上找到突跃点为滴定终点。T7型滴定仪中水分滴定模块与化学分析滴定模块集合在1台主机上，但不能同时操作，化学分析反应杯为仪器固定的塑料杯，设置方法等操作可通过触屏平板。848型滴定仪中水分滴定模块与化学分析分开，化学分析模块的不同滴定能同时进行，反应杯为实验室普通烧杯即可，但必须连接电脑设置方法和进行数据分析。

1.3 方法

水分滴定按照GB 5009.3—2016第四法进行检测，酸价滴定按照GB 5009.229—2016第二法进行检测，过氧化值滴定按照GB 5009.227—2016第二法进行检测，并根据仪器特性增减相关试剂。

2 结果与分析

2.1 2台仪器测定结果

2.1.1 卡尔费休容量法水分测定结果

T7型滴定仪和848型滴定仪对4种油品的水分测定结果见表1。国家标准规定的精密度要求是同一样品的2个平行测定允许误差不得大于其算术平均值的10%，本次实验为8次平行实验，因此采用表示数据集离散程度的标准差与变异系数进行比较。由表1可知，T7型滴定仪的水分测定结果普遍比848型滴定仪高，前者的标准差和变异系数均大于后者，表示前者数据的离散程度比后者大，说明前者的稳定性略差于后者。主要原因可能是T7型滴定仪的水分滴定模块与其他化学分析滴定模块在同一台主机上，增加了环境的不确定因素，环境湿度无法得到有效控制，导致仪器稳定性差且结果偏大。

表1 卡尔费休容量法水分测定结果表（单位：g/100 g）

2.1.2 酸价测定结果

T7型滴定仪和848型滴定仪对4种油品的酸价测定结果见表2。国家标准规定的精密度要求是同一样品的2个平行样品测定允许误差不得大于其算术平均值的12%，本次实验为10次重复性实验，因此精密度用表示数据集离散程度的标准差和变异系数表示。由表2可知，虽然二者数据差距不大，但T7型滴定仪的标准差和变异系数均比848型滴定仪高，说明前者数据的离散程度比后者大，说明前者稳定性不如后者。主要原因可能是前者使用的反应杯为塑料烧杯，不易清洗干净，而后者使用的反应杯为玻璃烧杯，二者可能存在一定程度的系统误差，导致了数据偏差。

表2 酸价测定结果表（单位：mg·g-1）

2.1.3 过氧化值测定结果

T7型滴定仪和848型滴定仪对4种油品的过氧化值测定结果见表3。国家标准规定的精密度要求是同一样品的2个平行样品测定允许误差不得大于算术平均值的10%，本次实验为10次重复性实验，因此精密度用表示数据集离散程度的标准差和变异系数表示。由表3可知，848型滴定仪的测定结果均比T7型滴定仪高，且后者的标准差和变异系数均比前者高，说明后者测定结果的离散程度比前者高，代表了后者在过氧化值测定上没有前者稳定。主要原因为过氧化值测定主要涉及的化学原理为氧化还原反应，反应过程的搅拌速度、加水量及是否避光等都能成为影响反应结果的因素。本次实验中，2台仪器的搅拌速度和加水量均一致，但T7型滴定仪反应过程全程密封且避光，848型滴定仪则不密封、不避光，可能因此引入了系统误差，导致了测定结果的差异。

表3 过氧化值测定结果表（单位：g/100 g）

2.2 2台仪器测定结果差异性分析

分别对水分、酸价、过氧化值3组数据进行t检验差异性分析，结果见表4。其中t值用于计算p值，分析每组配对项之间是否呈现出显著性差异（p值小于0.05或0.01），如果呈现出显著性，对比平均值大小。Cohen's d值计算公式为差值的绝对值/标准差。Cohen's d值表示效应量大小（差异幅度大小），该值越大说明差异越大，效应量小、中、大的区分临界点分别是0.20、0.50和0.80。

表4 配对资料的t检验结果统计表

在卡尔费休容量法水分测定中，测定结果都呈现显著差异，且差异程度均大于0.80，说明差异幅度大，T7型滴定仪的配对值都明显高于848型滴定仪的配对值。在酸价的测定中，4种油品中有玉米油和芝麻油2种油品呈现显著差异性，这2种油品中T7型滴定仪的配对值均比848型滴定仪的配对值稍高，其余2种油品无明显差异。在过氧化值的测定中，测定结果也都呈现显著差异，且差异程度都大于0.80，说明差异幅度大，848型滴定仪的配对值均高于T7型滴定仪的配对值。

3 讨论

3.1 水分

水分测定中，2台仪器间的结果呈现显著性差异，T7型滴定仪卡尔费休容量法水分测定结果都高于848型滴定仪。主要是因为卡尔费休滴定试剂很容易吸收水分，因此要求滴定剂发送系统和测量池等要采取较好的密封系统，否则会由于吸湿现象造成终点长时间的不稳定[1]。T7型滴定仪的水分滴定台固定于其他滴定模块中，环境湿度无法得到有效控制，进样时需打开滴定池上的活塞，使反应池体系与空气接触，当环境湿度较高而无法控制时，空气中的微量水分会对滴定体系造成干扰，导致出现吸湿现象从而导致结果偏高[2]。

3.2 酸价

酸价测定中，2台仪器的测定结果中虽有2种油脂出现显著性差异，但配对值差值并不大，且符合国家标准规定的允许误差[3]。酸价是指中和油脂中游离脂肪酸所需氢氧化钾的毫克数，现行的标准测定采用酸碱滴定法，用标准氢氧化钠或氢氧化钾滴定液滴定溶液中的游离脂肪酸[4]。滴定终点pH值在8～10，即酚酞变色范围。而电位滴定法是根据滴定曲线的一阶导数确定终点的，等电点和终点的误差较小，准确度高[5]。

848型滴定仪的配对值略低于T7型滴定仪的配对值。在酸价测定中电位滴定法不确定度的主要来源是天平误差引入的不确定度、重复性滴定实验的相对标准不确定度、自动电位滴定仪引入的不确定度和氢氧化钠标准溶液带来的不确定度[6]。由于2台电位滴定仪采用同一台天平称量、同一瓶氢氧化钠标准滴定液、同一环境、同一操作人员和同样的重复性实验，电子天平、标准滴定液及重复性滴定实验所带来的不确定度是一致的。因此，最终结果的差异主要来源于电位滴定仪自身的不确定度，由此可得出848型滴定仪的不确定度比T7型滴定仪更小，测量值更精准，使用价值更高。

3.3 过氧化值

过氧化值测定中，2台仪器间的结果呈现显著性差异，848型滴定仪测定的过氧化值结果均高于T7型滴定仪。过氧化值是样品在规定的操作条件下氧化饱和碘化钾的物质量，用每千克样品中活性氧的百分数表示。影响过氧化值测定结果的因素很多，如加入碘化钾后的放置时间。时间过长，会使检测结果偏高；时间过短，氢过氧化物和碘化钾发生氧化反应，造成结果偏低[7]。此外，空气中的氧也会对碘化钾有氧化作用。由于848型滴定仪的反应池设计并非完全封闭和避光，当加入过量的碘化钾后，在酸性和有氧气存在的条件下，碘离子极易被氧化。因此，应根据仪器性能设置更优化的滴定参数。

在空白试验中，由于去离子水理论上几乎不含过氧化物，因此基本不会与碘化钾发生反应，造成消耗标准滴定液体积非常少。因此，选用电位滴定法测定过氧化值应选择等量电位滴定法（MET-U）[8]。先取待测样品进行预实验，由滴定曲线选择最合适的电位等电点，根据预实验结果选择合适的称样量和预加液体积，适当加快滴定速度，尽可能缩短滴定时间，避免滴定时间过长导致结果偏大。运用电位滴定仪的实验项目不止用于测定油脂中的水分、酸价、过氧化值3个项目，它能通过电位的动态变化替代传统的人眼判别各类反应的终点，得到更可靠和准确的检测结果[9]。若在后续配备其他配件后实现实验室的自动化建设，可提高检测速度，增加检测机构的收入。