自动电位滴定仪在油脂酸价检测中的应用

张学英 覃爱桃 张慧 全安萍 黄静

摘要：酸价是油脂或含油食品酸败程度的衡量指标，冷溶剂自动电位滴定仪检测油脂或含油食品中酸价应用范围广泛。通过突跃曲线pH范围值、阈值、人工辅助识别突跃点等试验，得出自动电位滴定仪关键参数科学合理的设定值：突跃点pH范围设为7 ～ 11、仪器阈值设为1等，并辅以人工辅助识别突跃点的方法，探讨自动电位滴定仪使用注意事项，用于指导酸价检测工作。

关键词：自动电位滴定仪；油脂；含油食品；酸价；应用与探讨

中图分类号：TS210.7 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230523

基金项目：湖南省市场监督管理局科技计划项目（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

油脂是中國居民膳食中最主要的能量来源之一，在中国居民平衡膳食宝塔中建议成年人（轻身体活动水平）烹调油日摄入量为25～30 g[1]。脂肪是GB 28050—2011中规定强制标示的核心营养素之一，其能量换算系数为37，是采购食物必要参考内容或依据[2]。食用油或含油食品是人们日常生活中最常见的食材、食用原辅料或休闲食品等，但是食用油或含油食品在贮存或运输过程中，会因微生物、高温、酸、碱或酶的作用，油脂中不饱和脂肪酸被氧化形成不稳定的氢过氧化物，进一步分解为醛、酮、酸，会破坏脂溶性维生素，降低营养价值，呈现刺激性气味，即俗称的“哈喇味”或“酸败味”，严重超标会对人体的健康造成损害。若长期食用酸败的油脂对人体有害，会诱发肠胃不适、腹泻、损害肝脏等，且酸败过程产生的过氧化物和自由基等会对人体衰老、肿瘤、心血管等疾病的发生有促进作用[3-7]。油脂酸败关键指标为酸价，酸价是评价油脂或含油食品品质的重要指标之一。

酸价的检测方法GB 5009.229—2016[8]中第一法和第三法为指示剂直接滴定法，由指示剂的颜色变化判断滴定终点，其滴定结果受人为干预因素较多，主要有指示剂选择、滴定振动力度、滴定速度、样品自身颜色识别和人为对终点颜色判断的敏感性等因素。标准中第二法为冷溶剂自动电位滴定法，电位滴定法是电化学分析法的一种，电化学分析法分为电导、电位、电解等分析法，电位分析法又分为直接电位法和电位滴定法。自动电位滴定法是通过E滴定曲线、？E/？V一阶导数和？E2/？V2二阶导数及电极电位的突跃确定滴定终点，其优点为全过程自动滴定、滴定体积微量、人为影响较小、终点识别更科学等。经检索，标准方法在检测过程中经过优化，但有关第二法冷溶剂自动电位滴定法中仪器关键参数设置的合理性研究及人工辅助识别滴定突跃点等方面少有报道。本文通过对自动电位滴定仪的关键参数设置试验（如识别突跃点的pH范围值、阈值、人工辅助识别突跃点等）及仪器使用注意事项等的研究讨论，便于在各种不同检测中和不同仪器使用中能做到灵活运用，且用于指导油脂或含油食品酸价冷溶剂自动电位滴定仪法检测，具有实际指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验方法及原理

本试验参照GB 5009.229—2016中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，方法为酸碱滴定原理，第一法是人工滴定管滴定指示剂指示终点人为眼观判定，适用于清亮透明的样品；第二法是电位滴定仪自动滴定并通过感应电位变化自动识别滴定突跃点，适用范围较广，特别有利于深色样品的检测（即不利于人为眼观判定终点的样品检测，如辣椒油、深色含油食品等）。两种方法都是通过滴定终点消耗标准滴定液的体积计算试样的酸价。

1.2 试剂与仪器

1.2.1 试剂

异丙醇（色谱纯）、无水乙醚（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；异丙醇（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）：湖南汇虹试剂有限公司；乙醚（分析纯）：成都金山化学试剂有限公司；雷磁pH缓冲溶液（pH为4.00、6.86、9.18）：上海仪电科学仪器股份有限公司；1 mol/L氯化锂参比液：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；试验用水（电阻率小于18.25 MΩ·cm超纯水）：实验室自制；氢氧化钠标准溶液：自配自标滴定液0.047 52、0.048 32 mol/L。

1.2.2 仪器

ML304T/02型电子天平、T5型全自动电位滴定仪（配即插即用型非水复合电极DGi116-Solvent、10 mL加液管、USB-P25打印机）：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；BP-40A型控温式磁力搅拌仪（配聚四氟乙烯磁力搅拌子）：北京市培特机电新技术公司；XMTD-4000型电热恒温水浴锅：北京市永光明医疗仪器有限公司；RE-52AA型旋转蒸发器：上海雅荣生化设备仪器有限公司；202型电热恒温干燥箱：北京市永光明医疗仪器有限公司。

1.3 试验步骤[8]

式中：XAV为试样的酸价，mg/g；V为试样测定所消耗标准滴定液的体积，mL；V0为空白试剂测定所消耗标准滴定液的体积，mL；C为氢氧化钠标准滴定液的浓度，mol/L；56.1为氢氧化钾的摩尔质量，g/mol；m油样称样量，g。

2 结果与分析

2.1 电极校准试验

新电极或重新活化的电极或单位设为pH的电极，在使用前均需进行校准或测试，本试验用即插即用型DGi116-Solvent PnP pH非水复合电极，用pH 4.00、6.86和9.18缓冲液进行电极校准。按照仪器技术要求电极校准要求斜率为95%～105%，3次校准试验结果为100.2%、98.5%和102.5%，电极校准试验结果均符合仪器技术要求。

2.2 空白试验

取50 mL乙醚异丙醇混合液（1+1配比）进行检测，不同品牌不同纯度试剂随机组合，检测结果（V0）为0.097、0.096、0.041、0.040、0.053、0.054 mL。空白试验是考虑由试剂本身所带来的测试结果的微小正误差，所以由于试剂不同品牌、不同纯度、不同批次、不同混合配比试验的差异及试剂的不稳定性（如挥发性）等原因，均可能导致空白试验体积微小的差别，故建议每批次样品检测时应坚持足量配比、充分混匀、现配现用、尽快使用、尽量用完等原则，且尽量使用空白值更低的试剂为佳。

2.3 识别突跃点pH范围值的试验

滴定突跃即滴定过程中引起滴定曲线较大变化的区间，突跃点为滴定曲线最明显的突变即滴定终点。指示剂法是依据指示剂在不同酸碱环境显色不同指示滴定突跃点，常用酸碱滴定指示剂有酚酞、百里香酚酞、百里酚蓝、碱性蓝6B等单一指示剂或混合指示剂，GB 5009.229—2016第一法和第三法中指示剂为酚酞、百里香酚酞及碱性蓝6B。不同指示剂的变色pH范圍和颜色变化见表1。

本试验用自动电位滴定仪进行突跃pH区间设置试验，即仪器识别突跃点的pH区间，选用USB-U盘作为检测数据输出方式，通过查看检测数据得出滴定突跃点pH值及pH/ml值。1号油样突跃pH区间设置试验检测数据及分析见表2。

由表1和表2可知，酸碱滴定指示剂法突跃区间pH值在8.0～14.0范围非常宽，且不同指示剂变色pH区间不同及颜色变化也有较大差异，故指示剂的选择、操作人员对颜色变化敏感度和对不同颜色敏感度是关键因素。而自动电位滴定仪其原理是根据反应液电位变化转化为pH值变化，其突跃点pH值在8.563～9.086，pH上下限的设定值即仪器识别滴定突跃的范围，综合考虑本试验滴定突跃点pH范围设为7～11。

2.4 仪器阈值设定试验

阈值是根据滴定曲线的二阶导数设定，用于掩盖、屏蔽和过滤一些小的杂峰或噪音峰的干扰，是仪器识别滴定突跃的关键参数。阈值设定必须考虑样品种类、滴定剂种类、被测物含量、滴定剂浓度等因素，也就是说阈值不能设定太大或太小。

本试验以1号油样和2号含油食品为试验对象，1号油样检测6次，阈值设定为1、2、3、4、5；2号含油食品检测6次，阈值设定为0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0。阈值设定值试验检测数据及分析见表3和表4。

由表3和表4可知，阈值设定值是仪器识别突跃与否的关键参数，阈值设定太小可能会识别多个干扰突跃（峰），反之阈值设定太大可能会识别不到需要的突跃，且在检测过程中仪器显示窗明显可见，阈值设定合理则pH-ml图与pH/ml-ml图变化明显，且能有效识别滴定突跃。综合分析，本试验阈值设定为1。

2.5 人工辅助识别滴定突跃点试验

试验用自动电位滴定仪检测数据输出方式有两种，即USB-P25微型打印机和USB-U盘。打印机输出是即时直接打印出检测数据（为简明数据），优点是即时可知检测数据，但当突跃曲线明显而仪器却未能识别突跃点时，则检测失败且无补救措施；USB-U盘插件输出则是将检测数据输出到USB接口U盘上，为电子原始数据，必须重新在电脑上才能看到检测数据（为完整数据）。两种输出方式各有利弊，但是当仪器显示滴定曲线比较理想而仪器却不能识别滴定突跃点时，USB-U盘输出方式，可以进行人工辅助识别滴定突跃点，以1号油样为检测对象，检测数据及分析见表2及表5。

通过查表2中1号油样第4次USB-U盘输出方式检测数据，pH/ml值为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（仪器识别突跃点）、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号油样USB-U盘输出方式检测数据，pH/ml值为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（人工识别突跃点）、2.87（人工识别突跃点）、2.92（人工识别突跃点）、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，此次检测自动电位滴定仪未能识别滴定突跃点，但也可通过人工辅助识别突跃点。

结合表2和表5数据，综合分析得出，表5中1号油样人工辅助识别突跃点3个，n=3、平均酸价=0.594 6 mg/g、RSD=3.908 8%<5%，且这3个点的滴定体积、突跃点pH值、突跃点pH/ml值的RSD值均小于5%。表2中1号油样n=5、平均酸价=0.597 mg/g、RSD=2.704 5%<5%，表2和表5结合分析，1号油样n=6、平均酸价=0.596 6 mg/g、RSD=2.425 9%<5%，RSD值均小于5%，符合检测要求。通过比较分析不论滴定突跃点识别与否，各个点pH/ml值变化均呈明显抛物线，而pH-ml值变化明显呈酸碱滴定曲线，可见反应为典型酸碱滴定。说明USB-U盘输出方式是一种人工辅助识别滴定突跃点的方法。

2.6 不同检测方法比对试验

常用食用油或含油食品（所提油为浅色）酸价检测可用GB 5009.229—2016中冷溶剂指示剂滴定法和冷溶剂自动电位滴定法。本试验5号含油食品用两种检测方法进行比较分析，检测数据及分析见表6。

由表6可知，依电位法、指示剂法及两种方法结合分析，RSD分别为1.424%、2.686%和2.023 9%，均小于5%。得出结论为两种方法均能用于浅色样品的检测，且平行性较好。

2.7 自动电位滴定仪检测参数设定

本试验自动电位滴定仪酸价检测参数设定见表7。通过试验，表7中的参数设定均能满足大部分样品检测需求，但是特殊样品还需进行预试验。

3 自动电位滴定仪酸价检测注意事项

3.1 滴定管和管路排气泡

滴定前先用滴定剂冲洗和填充滴定管和管路，以去除系统中所有气泡，并检测所有管路和闭合点是否密封，确保系统不漏液，滴定管中气泡排除可拆下滴定管上下颠倒，确保滴定体积计量准确。

3.2 仪器关键参数

阈值是仪器识别滴定突跃点的关键参数，阈值与电极单位设定一致，如电极单位为pH，则阈值设定值为1pH，如电极单位为mV，则阈值设定值为200 mV，当电极单位设定为mV时，可不进行电极校准。本试验电极单位设为pH，便于检测过程中通过查看实时变化的pH-ml曲线直观判断识别突跃点是否为试验所需的突跃点。

3.3 即插即用型电极使用注意事项

3.3.1 电极工作环境

电极测定范围pH值0～14，温度范围0～55 ℃。

3.3.2 电极使用前

在电极使用前，任何pH敏感膜和离子膜均需要浸洗，将电极放在去离子水中浸泡半天以激活玻璃膜，玻璃泡清洗干净后，用滤纸轻轻吸干，不得用纸擦拭。长久不用或灵敏度低的电极需进行活化，用0.1 moL/L HCl溶液浸泡电极玻璃球上方约1 cm处，浸泡约24 h，用去离子水清洗，滤纸吸干水分即可。

3.3.3 电极校准

电极在激活、再生、活化或電极单位设定成pH时使用前均需要用缓冲液重新校准电极，校准斜率要求在95%～105%（即电极状况良好）。如果斜率在90%～94%，则电极需要清洁；如果斜率在85%～89%，则电极出现故障。

3.3.4 电极活动套维护

由于运输及储存的原困，陶瓷芯上的活动套环可能粘到玻璃管上，会阻碍电解液的流动，导致信号非常不稳定或者漂移，并有可能增加测量信号的响应时间。维护方法：橡皮帽盖好加液孔，用温水加热活动套筒，并用手轻轻转动使之松动，将电极上下颠倒，让其冷却松动陶瓷芯，通过一个轻微的旋转动作关上活动套筒，并确保磨面玻璃活动套筒活动灵活无裂痕。

3.3.5 参比电解液使用

参比电解液为1 mol/L氯化锂乙醇溶液，装入参比电解液高度至加液孔以下1 cm处，检测时参比电解液的液面必须始终高于样品溶液的液面。电极不使用时，将电极玻璃泡和陶瓷芯保存在参比电解液中，盖紧加液孔，决不能让玻璃膜干涸。

3.3.6 电极使用

接或断开电极时，滴定仪必须处于非活动状态，使用时注意橡皮帽打开，平衡气压，保存时橡皮帽盖紧，保护保护液。保护好电极顶部螺帽处的智能芯片及电缆插头不受腐蚀，决不能让样品溶液通过毛玻璃结合处进入参比电极，电极使用和处理不同，电极寿命不等，一般为1～3年。

3.4 仪器保养与维护

检测完成后，拔下仪器电源，用酒精浸湿的布清洁仪器外壳和滴定台，拆下清洗螺纹圈、夹紧环、隔圈和滴定杯，长期不用时定期通电维护。

3.5 仪器影响测定结果的因素

影响自动电位滴定仪测定结果因素有重复测定随机误差、样品称量、滴定剂浓度、滴定体积等，要综合考虑样品量、滴定剂浓度、滴定体积等因素。比如样品量要求足够多确保具有代表性及降低称量误差；滴定体积要求消耗量为单个滴定管体积的30%～80%（尽可能不多次添加）；滴定过程要求反应液总体积要小于滴定量杯体积，对于小体积样品，需要使用微量滴定杯。

4 结 论

自动电位滴定法通过电位变化判断滴定突跃，特别适用于试样颜色较深或较浑浊或肉眼很难分辨指示剂颜色微弱变化的样品，避免了因颜色不易判断造成的误差，适用范围较广，操作简便，精确度高，可自动滴定、自行记录滴定體积、科学判定滴定突跃点等，减轻试验工作量，减少人为干预，减小试验误差。本文通过试验得出自动电位滴定仪科学合理的参数设定值（如阈值等）、人工辅助识别突跃点的方法及探讨自动电位滴定仪使用注意事项等，有利于指导食用油和含油食品中酸价的检测工作。

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