兩臺電位滴定儀測定油品的對比分析

◎ 梁舒穎，莫浩斌，郭偉鵬

（廣東省科學院微生物研究所 廣東省微生物分析檢測中心 華南應用微生物國家重點實驗室 廣東省微生物安全與健康重點實驗室，廣東 廣州 510000）

油品中的水分、酸價、過氧化值是檢驗油品品質(zhì)好壞的指標，也是油品倉儲時間長短的重要指標。目前測定油脂中水分的主要方法是烘箱烘干法，測定酸價、過氧化值的主要方法是人工滴定法。但隨著科技的不斷進步，儀器測定方法也在不斷更新迭代，GB 5009.227—2016和GB 5009.229—2016國家標準中，電位滴定法從原本的第三法提升至第二法，這是由于該方法具有省時、省力、單次分析樣品數(shù)量多的優(yōu)點。但相關滴定儀成本較高，增加了前期投入。本文對市售主流的2個品牌的電位滴定儀測定油脂中水分、酸價、過氧化值等相關指標進行對比分析，以期為實驗室進一步推廣電位滴定法的應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 樣品

花生油、玉米油、辣椒油和芝麻油，各500 mL。

1.1.2 試劑

卡爾費休專用試劑（儀器廠商提供）；1∶1乙醚-異丙醇溶液（分析純）；2∶3異辛烷-冰醋酸溶液（分析純）；碘化鉀飽和溶液（分析純）；0.1 mol·L-1氫氧化鈉標準滴定液；0.1 mol·L-1硫代硫酸鈉標準滴定液。

1.1.3 儀器與設備

梅特勒超越系列T7型自動電位滴定儀（以下簡稱T7型滴定儀）；瑞士萬通848 Titrino plus自動電位滴定儀（以下簡稱848型滴定儀）；賽多利斯電子天平。

1.2 儀器工作原理

1.2.1 卡爾費休容量法水分測定

工作原理為在反應杯中插入鉑電極，用卡爾費休試劑滴定甲醇溶液。為避免不同滴定終點造成實驗誤差，2臺儀器的滴定終點判定均設置同一電位為終點。

1.2.2 酸價、過氧化值測定

2臺儀器的工作原理基本一致，都是通過在反應杯中插入相關電極，獲得動態(tài)電數(shù)值，進行一階求導后畫出相關圖表，并在圖表上找到突躍點為滴定終點。T7型滴定儀中水分滴定模塊與化學分析滴定模塊集合在1臺主機上，但不能同時操作，化學分析反應杯為儀器固定的塑料杯，設置方法等操作可通過觸屏平板。848型滴定儀中水分滴定模塊與化學分析分開，化學分析模塊的不同滴定能同時進行，反應杯為實驗室普通燒杯即可，但必須連接電腦設置方法和進行數(shù)據(jù)分析。

1.3 方法

水分滴定按照GB 5009.3—2016第四法進行檢測，酸價滴定按照GB 5009.229—2016第二法進行檢測，過氧化值滴定按照GB 5009.227—2016第二法進行檢測，并根據(jù)儀器特性增減相關試劑。

2 結(jié)果與分析

2.1 2臺儀器測定結(jié)果

2.1.1 卡爾費休容量法水分測定結(jié)果

T7型滴定儀和848型滴定儀對4種油品的水分測定結(jié)果見表1。國家標準規(guī)定的精密度要求是同一樣品的2個平行測定允許誤差不得大于其算術平均值的10%，本次實驗為8次平行實驗，因此采用表示數(shù)據(jù)集離散程度的標準差與變異系數(shù)進行比較。由表1可知，T7型滴定儀的水分測定結(jié)果普遍比848型滴定儀高，前者的標準差和變異系數(shù)均大于后者，表示前者數(shù)據(jù)的離散程度比后者大，說明前者的穩(wěn)定性略差于后者。主要原因可能是T7型滴定儀的水分滴定模塊與其他化學分析滴定模塊在同一臺主機上，增加了環(huán)境的不確定因素，環(huán)境濕度無法得到有效控制，導致儀器穩(wěn)定性差且結(jié)果偏大。

表1 卡爾費休容量法水分測定結(jié)果表（單位：g/100 g）

2.1.2 酸價測定結(jié)果

T7型滴定儀和848型滴定儀對4種油品的酸價測定結(jié)果見表2。國家標準規(guī)定的精密度要求是同一樣品的2個平行樣品測定允許誤差不得大于其算術平均值的12%，本次實驗為10次重復性實驗，因此精密度用表示數(shù)據(jù)集離散程度的標準差和變異系數(shù)表示。由表2可知，雖然二者數(shù)據(jù)差距不大，但T7型滴定儀的標準差和變異系數(shù)均比848型滴定儀高，說明前者數(shù)據(jù)的離散程度比后者大，說明前者穩(wěn)定性不如后者。主要原因可能是前者使用的反應杯為塑料燒杯，不易清洗干凈，而后者使用的反應杯為玻璃燒杯，二者可能存在一定程度的系統(tǒng)誤差，導致了數(shù)據(jù)偏差。

表2 酸價測定結(jié)果表（單位：mg·g-1）

2.1.3 過氧化值測定結(jié)果

T7型滴定儀和848型滴定儀對4種油品的過氧化值測定結(jié)果見表3。國家標準規(guī)定的精密度要求是同一樣品的2個平行樣品測定允許誤差不得大于算術平均值的10%，本次實驗為10次重復性實驗，因此精密度用表示數(shù)據(jù)集離散程度的標準差和變異系數(shù)表示。由表3可知，848型滴定儀的測定結(jié)果均比T7型滴定儀高，且后者的標準差和變異系數(shù)均比前者高，說明后者測定結(jié)果的離散程度比前者高，代表了后者在過氧化值測定上沒有前者穩(wěn)定。主要原因為過氧化值測定主要涉及的化學原理為氧化還原反應，反應過程的攪拌速度、加水量及是否避光等都能成為影響反應結(jié)果的因素。本次實驗中，2臺儀器的攪拌速度和加水量均一致，但T7型滴定儀反應過程全程密封且避光，848型滴定儀則不密封、不避光，可能因此引入了系統(tǒng)誤差，導致了測定結(jié)果的差異。

表3 過氧化值測定結(jié)果表（單位：g/100 g）

2.2 2臺儀器測定結(jié)果差異性分析

分別對水分、酸價、過氧化值3組數(shù)據(jù)進行t檢驗差異性分析，結(jié)果見表4。其中t值用于計算p值，分析每組配對項之間是否呈現(xiàn)出顯著性差異（p值小于0.05或0.01），如果呈現(xiàn)出顯著性，對比平均值大小。Cohen's d值計算公式為差值的絕對值/標準差。Cohen's d值表示效應量大小（差異幅度大小），該值越大說明差異越大，效應量小、中、大的區(qū)分臨界點分別是0.20、0.50和0.80。

表4 配對資料的t檢驗結(jié)果統(tǒng)計表

在卡爾費休容量法水分測定中，測定結(jié)果都呈現(xiàn)顯著差異，且差異程度均大于0.80，說明差異幅度大，T7型滴定儀的配對值都明顯高于848型滴定儀的配對值。在酸價的測定中，4種油品中有玉米油和芝麻油2種油品呈現(xiàn)顯著差異性，這2種油品中T7型滴定儀的配對值均比848型滴定儀的配對值稍高，其余2種油品無明顯差異。在過氧化值的測定中，測定結(jié)果也都呈現(xiàn)顯著差異，且差異程度都大于0.80，說明差異幅度大，848型滴定儀的配對值均高于T7型滴定儀的配對值。

3 討論

3.1 水分

水分測定中，2臺儀器間的結(jié)果呈現(xiàn)顯著性差異，T7型滴定儀卡爾費休容量法水分測定結(jié)果都高于848型滴定儀。主要是因為卡爾費休滴定試劑很容易吸收水分，因此要求滴定劑發(fā)送系統(tǒng)和測量池等要采取較好的密封系統(tǒng)，否則會由于吸濕現(xiàn)象造成終點長時間的不穩(wěn)定[1]。T7型滴定儀的水分滴定臺固定于其他滴定模塊中，環(huán)境濕度無法得到有效控制，進樣時需打開滴定池上的活塞，使反應池體系與空氣接觸，當環(huán)境濕度較高而無法控制時，空氣中的微量水分會對滴定體系造成干擾，導致出現(xiàn)吸濕現(xiàn)象從而導致結(jié)果偏高[2]。

3.2 酸價

酸價測定中，2臺儀器的測定結(jié)果中雖有2種油脂出現(xiàn)顯著性差異，但配對值差值并不大，且符合國家標準規(guī)定的允許誤差[3]。酸價是指中和油脂中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的毫克數(shù)，現(xiàn)行的標準測定采用酸堿滴定法，用標準氫氧化鈉或氫氧化鉀滴定液滴定溶液中的游離脂肪酸[4]。滴定終點pH值在8～10，即酚酞變色范圍。而電位滴定法是根據(jù)滴定曲線的一階導數(shù)確定終點的，等電點和終點的誤差較小，準確度高[5]。

848型滴定儀的配對值略低于T7型滴定儀的配對值。在酸價測定中電位滴定法不確定度的主要來源是天平誤差引入的不確定度、重復性滴定實驗的相對標準不確定度、自動電位滴定儀引入的不確定度和氫氧化鈉標準溶液帶來的不確定度[6]。由于2臺電位滴定儀采用同一臺天平稱量、同一瓶氫氧化鈉標準滴定液、同一環(huán)境、同一操作人員和同樣的重復性實驗，電子天平、標準滴定液及重復性滴定實驗所帶來的不確定度是一致的。因此，最終結(jié)果的差異主要來源于電位滴定儀自身的不確定度，由此可得出848型滴定儀的不確定度比T7型滴定儀更小，測量值更精準，使用價值更高。

3.3 過氧化值

過氧化值測定中，2臺儀器間的結(jié)果呈現(xiàn)顯著性差異，848型滴定儀測定的過氧化值結(jié)果均高于T7型滴定儀。過氧化值是樣品在規(guī)定的操作條件下氧化飽和碘化鉀的物質(zhì)量，用每千克樣品中活性氧的百分數(shù)表示。影響過氧化值測定結(jié)果的因素很多，如加入碘化鉀后的放置時間。時間過長，會使檢測結(jié)果偏高；時間過短，氫過氧化物和碘化鉀發(fā)生氧化反應，造成結(jié)果偏低[7]。此外，空氣中的氧也會對碘化鉀有氧化作用。由于848型滴定儀的反應池設計并非完全封閉和避光，當加入過量的碘化鉀后，在酸性和有氧氣存在的條件下，碘離子極易被氧化。因此，應根據(jù)儀器性能設置更優(yōu)化的滴定參數(shù)。

在空白試驗中，由于去離子水理論上幾乎不含過氧化物，因此基本不會與碘化鉀發(fā)生反應，造成消耗標準滴定液體積非常少。因此，選用電位滴定法測定過氧化值應選擇等量電位滴定法（MET-U）[8]。先取待測樣品進行預實驗，由滴定曲線選擇最合適的電位等電點，根據(jù)預實驗結(jié)果選擇合適的稱樣量和預加液體積，適當加快滴定速度，盡可能縮短滴定時間，避免滴定時間過長導致結(jié)果偏大。運用電位滴定儀的實驗項目不止用于測定油脂中的水分、酸價、過氧化值3個項目，它能通過電位的動態(tài)變化替代傳統(tǒng)的人眼判別各類反應的終點，得到更可靠和準確的檢測結(jié)果[9]。若在后續(xù)配備其他配件后實現(xiàn)實驗室的自動化建設，可提高檢測速度，增加檢測機構(gòu)的收入。

4 結(jié)論

T7型滴定儀和848型滴定儀都能完成油品的卡爾費休容量法水分測定、酸價的測定和過氧化值的測定，但從實驗結(jié)果的穩(wěn)定性和儀器的使用價值方面看，848型滴定儀優(yōu)于T7型滴定儀。848型滴定儀測定結(jié)果更穩(wěn)定，儀器不確定度更低，使用價值更高，后續(xù)可實現(xiàn)自動化的程度更高，更利于實驗室工作的優(yōu)化。