兩種滴定法測定食用油中過氧化值和酸價的不確定度評價

程 慧 劉 順 關洪宣

(1. 黃梅縣公共檢驗檢測中心，湖北 黃岡 435501；2. 荊州職業技術學院，湖北 荊州 434000)

根據GB 2716—2018《食品安全國家標準 植物油》的理化指標要求，過氧化值和酸價(值)為規定檢驗項目，通過檢測食用植物油的過氧化值和酸價(值)可以判斷出其是否適用于日常食用，進而監督市場中食用植物油的質量安全[1-2]。

目前適用于食用植物油的過氧化值和酸價(值)檢測方法為GB 5009.227—2016(第一法滴定法和第二法電位滴定法)和GB 5009.229—2016(第一法冷溶劑指示劑滴定法和第二法冷溶劑自動電位滴定法)，相較于GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛生標準的分析方法》增加了電位滴定法。新標準中規定的指示劑滴定法和電位滴定法在終點判定上存在差別，指示劑滴定法依據反應終點引起的溶液顏色變化判定結果，電位滴定法依據終點電位產生突躍引起滴定曲線的變化判定終點。雖然指示劑顏色變化存在個體差異，但通過多次測定及扣除空白試驗可相對減少誤差。針對電位滴定法的電位突躍通常會設定滴定體積，若出現樣品滴定體積過大導致滴定杯出現溢出或者未到滴定終點就停止滴定，都會對儀器和試驗結果造成影響[3-5]。新標準對估計酸價(值)含量在0～1，1～4，4～15，15～75 mg/g的樣品，最小稱樣量規定為20.0，10.0，2.5，0.5～3.0 g，當稱樣量不符合標準要求時所得檢測結果的可信度也隨之降低，在食用油的酸價(值)大小未知時通過冷溶劑指示劑滴定法測試通常比較適用于檢測機構[6-8]。過氧化值的檢測過程需要加入飽和碘化鉀在暗處反應后進行滴定，若采用電位滴定法設定程序，進行自動電位滴定前需人工對每一個樣品進行處理，與滴定法在節省時間方面沒有較大優勢，若出現食用植物油的過氧化值超過標準限量，所用標準溶液的濃度要求也有不同，需要及時更換標準溶液，所以電位滴定法檢測過氧化值并不適用于基層實驗室的日常大量檢測任務[2]。王志強等[9]曾通過自動電位滴定法測定食用植物油過氧化值、酸值的不確定度評定，按照JJF 1059《測量不確定度評定與表示》分析不確定度的分量。針對因標準溶液和稱量引起的不確定度分析存在不同，以及缺少與指示劑滴定分析的比較，文章擬根據國家標準檢測方法測定食用植物油的過氧化值和酸價(值)[10-13]，依據CNAS-GL006《化學分析中不確定度的評估指南》對指示劑滴定法和電位滴定法分別進行不確定度評價[14]，通過比較兩種方法的擴展不確定度大小科學選擇適合于基層檢測機構的方法，旨在得到經濟實用且合理可靠的檢測數據。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

電位滴定儀：905 型，瑞士萬通有限公司；

分析天平：ME403型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

能力驗證樣品(橄欖油)：中位值過氧化值0.511 g/100 g，中位值酸價0.142 mg/g，中國食品藥品檢定研究所；

冰乙酸、碘化鉀、異丙醇、乙醚、三氯甲烷、酚酞、淀粉、異辛烷：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

重鉻酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀：基準PT，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 過氧化值的測定

參照GB 5009.227—2016(第一法、第二法)。

1.3 酸價(值)的測定

參照GB 5009.229—2016(第一法、第二法)。

1.4 計算公式

根據標準檢測方法，食用植物油的過氧化值、酸價(值)分別按式(1)、式(2)進行計算。

(1)

式中：

m1——試樣質量，g；

V1——試樣消耗氫氧化鈉標準溶液體積，mL；

V0——空白消耗氫氧化鈉標準溶液體積，mL；

CNa2S2O3——硫代硫酸鈉標準溶液的實際濃度，mol/L；

X1——檢測結果，mg/g。

(2)

式中：

m2——試樣質量，g；

V3——試樣消耗氫氧化鈉標準溶液體積，mL；

V2——空白消耗氫氧化鈉標準溶液體積，mL；

CNaOH——氫氧化鈉標準溶液的實際濃度，mol/L；

X2——檢測結果，g/100 g。

1.5 不確定度影響因素分析

1.5.1 過氧化值測定分析 根據GB 5009.227—2016第一法測定食用植物油過氧化值的測量不確定度分析來源主要有：檢測過程重復性引入的不確定度urel(r1a)；試樣質量引入的不確定度urel(m1a)；滴定管滴定引入的不確定度urel(V1a)；硫代硫酸鈉標準溶液引入的不確定度urel(c1a)；

根據GB 5009.227—2016第二法測定食用植物油過氧化值的測量不確定度分析來源主要有：檢查過程重復性引入的不確定度urel(r1b)，試樣質量引入的不確定度分量urel(m1b)，硫代硫酸鈉標準溶液引入的不確定度分量urel(c1b)，全自動電位滴定儀引入的不確定度分量urel(V1b)。

1.5.2 酸價(值)測定分析 根據GB 5009.229—2016第一法測定食用植物油酸價(值)測量不確定分析來源主要有：檢測過程重復性引入的不確定度urel(r2a)；質量稱量引入的不確定度urel(m2a)；滴定管滴定引入的不確定度urel(V2a)；氫氧化鈉標準溶液引入的不確定度urel(C2a)。

根據GB 5009.229—2016第二法食用植物油酸價(值)測量不確定分析來源主要有：檢測過程重復性引入的不確定度urel(r2b)，質量稱量引入的不確定度urel(m2b)，氫氧化鈉標準溶液引入的不確定度urel(C2b)，全自動電位滴定儀引入的不確定度urel(V2b)。

2 結果與分析

2.1 檢測過程重復性引入的不確定度urel(r)評定

對于檢測過程重復性引入的不確定度urel(r)，依據檢驗標準檢驗方法，指示劑滴定法10次測得食用油樣品的過氧化值和酸價的均值分別為0.050 1 g/100 g和0.139 mg/g，計算標準偏差S和檢測過程重復性引入的不確定度urel(r)。

對于檢測過程重復性引入的不確定度urel(r)，電位滴定法10次測得食用油樣品的過氧化值和酸價的均值分別為0.050 3 g/100 g和0.137 mg/g，計算標準偏差S和檢測過程重復性引入的不確定度urel(r)。

2.2 質量稱量引入的不確定度urel(m)

2.3 配制標準溶液的不確定度urel(c)

2.3.1 配制硫代硫酸鈉標準溶液濃度引入的不確定度urel(C1)根據GB/T 601—2016進行硫代硫酸鈉標準溶液的配制及標定：

(3)

式中：

m——基準試劑質量，g；

V——試樣消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL；

V0——空白消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL；

M——重鉻酸鉀的摩爾質量濃度，g/mol；

CNa2S2O3——硫代硫酸鈉標準溶液的實際濃度，mol/L。

(1) 標定重復性引入的不確定度分量：平行測定10次所得硫代硫酸鈉標準溶液濃度為0.101 82 mol/L，對于檢測過程重復性引入的不確定度ur(rep)為：

基準試劑重鉻酸鉀引入的不確定度主要來源于純度和摩爾質量，根據標準證書記錄的純度(99.99±0.02)%，摩爾質量的相對不確定度由國際理論(化學)與應用化學聯合會(IUAPC)查表得到在實際應用時可忽略不計，按均勻分布計算得純度和摩爾質量的不確定度：

(3) 滴定基準物質消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積引入的不確定度分量：

不確定度合成為：

2.3.2 配制氫氧化鈉標準溶液濃度引入的不確定度urel(c2)根據GB/T 601—2016進行氫氧化鈉標準溶液的標定：

(4)

式中：

m——基準試劑質量，g；

V——試樣消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL；

V0——空白消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL；

M——鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質量濃度，g/mol；

CNaOH——氫氧化鈉標準溶液的實際濃度，mol/L。

(1) 標定重復性引入的不確定度分量：平行測定10次所得氫氧化鈉標準溶液濃度為0.100 74 mol/L，對于檢測過程重復性引入的不確定度ur(rep)為：

ur(m)=0.000 040 9/m=0.000 064 6。

基準試劑鄰苯二甲酸氫鉀引入的不確定度主要來源于純度和摩爾質量，根據標準證書記錄的純度(99.99±0.05)%，摩爾質量的相對不確定度由國際理論(化學)與應用化學聯合會(IUAPC)查表得到在實際應用時可忽略不計，按均勻分布計算得純度的不確定度：

(3) 滴定基準物質消耗氫氧化鈉標準溶液體積引入的不確定度分量：

2.4 滴定體積引起的不確定度urel(V)

2.4.1 全自動電位滴定儀引入的不確定度分量urel(v)

根據JJG 814—2015自動電位滴定儀檢定規程進行檢定，得到擴展不確定度為U=0.3%，k=2，可得：

自動電位滴定校準引入的不確定度urel(va)=0.003/2=0.001 5；

2.5 合成標準不確定度及擴展不確定度

(1) 合成相對標準不確定度：

(5)

(6)

(3) 擴展不確定度：采用置信概率為 95%(k=2)計算，U=kux。

(7)

食用植物油過氧化值和酸價(值)各不確定度分量見表1。

表1 不確定度分量匯總

采用標準方法檢測食用植物油的過氧化值和酸價(值)中標準溶液的不確定度影響較大，因為采用GB/T 601—2016對硫代硫酸鈉和氫氧化鈉進行標定又重新引入稱量、滴定體積產生的不確定度，依據標準物質證書可計算得出較小的相對不確定度，但購買的標準溶液有一定保質期，不適合于大量的日常檢測任務，可通過多次標定標準溶液和使用更加精密的滴定管實現減小不確定度；自動電位滴定儀相對于滴定管所產生的不確定度影響較小，但根據GB 5009.227—2016規定第二法適用于動植物油脂，測量范圍為0.00～0.38 g/100 g，實際食用植物油的過氧化值可能存在超過0.38 g/100 g的情況。通過比較滴定管和自動電位滴定儀對食用植物油的過氧化值和酸價(值)不確定度的影響，兩者對檢測結果的影響相差不大，對于條件有限的基層實驗室選擇滴定管對食用植物油進行檢測所得結果也符合標準規定的要求。

3 結論

利用兩種滴定法對食用油的過氧化值和酸價(值)進行了不確定度分析。結果表明，兩種方法在測量重復性、稱量、滴定管或電位滴定儀、標準溶液等都會引入不確定度，其中標準溶液的標定引入的不確定度較大，其次為滴定管或電位滴定儀的不確定度，兩種方法最后得出的不確定度相差在可控范圍內。因此，對于儀器條件有限的基層檢驗檢測機構可以優先選擇手動滴定法檢測食用油的過氧化值和酸價(值)，嚴格把控標準溶液的滴定濃度，按照規定要求定期對標準滴定溶液進行期間核查，提高檢測結果的準確度。后續將繼續拓展質量控制方面的研究，為食品檢驗檢測的可控性創造新的方向。