自動電位滴定法測定煙用香精香料的酸值

李惠莉，楊 涓，王 晶，吳志英，郭 靖，李 力*

1.四川省煙草質量監督檢測站，成都市高新區世紀城路936號 610041

2.四川中煙工業有限責任公司技術中心，成都市成龍大道1段56號 610066

煙用香精香料與卷煙感官品質關系密切，是卷煙特征風味的重要組成之一。因此，煙用香精香料的品質和穩定性也越來越受到卷煙生產企業的重視。酸值是煙用香精香料品質控制的重要指標之一，通常是指中和1克香精所含游離酸所需要的氫氧化鉀毫克數［1］。一般情況下，香精香料中游離酸含量很低，因此酸值較低，但加工方式和貯存條件對香精香料的游離酸含量有重要影響［2］。因此，準確測定煙用香精香料的酸值對于提升其在卷煙中的加香效果具有重要意義。

目前，食用油、石油、聚酯多元醇和香精香料等樣品的酸值測定方法主要是酸堿滴定法，該方法以氫氧化鈉的水溶液、氫氧化鉀的乙醇溶液、氫氧化鉀的異丙醇溶液等作為滴定液［3-9］。煙用香精香料酸值的測定方法主要依據行業標準YC/T 145.1—2012《煙用香精 酸值的測定》。通過前期調研發現，卷煙企業在煙用香精香料的日常檢測中存在一些問題：氫氧化鉀（鈉）滴定液的配制過程復雜且周期較長，滴定液的穩定性較差；對于多種牌號的樣品，通常需要配制多種不同濃度乙醇溶液；煙用香精香料的酸值檢測時間較長，不利于大批量樣品的快速檢測。為此，參考YC/T 145.1—2012《煙用香精 酸值的測定》標準方法，通過考察標準滴定液、取樣量、乙醇濃度等參數，建立一種簡便的煙用香精香料酸值自動電位滴定方法，旨在為卷煙企業煙用香精香料酸值的快速、批量檢測提供方法參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

四川中煙工業有限責任公司2018—2019年使用的173種煙用香精香料，其中1～22#樣品用于實驗方法的優化和方法學考察，具體信息見表1。

95%（體積分數）乙醇、無水乙醇、氫氧化鉀（分析純），鄰苯二甲酸氫鉀（基準物質）（國藥集團化學試劑有限公司）；pH 4.00、pH 7.00緩沖液、3 mol/L氯化鉀溶液（瑞士Mettler Toledo公司）；氫氧化鉀乙醇標準滴定溶液（上海安譜實驗科技股份有限公司）；實驗用去離子水符合《分析實驗室用水 規格和試驗方法》中規定的三級水要求［10］。

DL50型滴定儀（配備DG 115-SC和DG 111-SC型復合pH玻璃電極）、AX504型電子天平（感量0.000 1 g）（瑞士Mettler Toledo公司）；Direct-Q型超純水儀（美國Millipore公司）；8510E-DTH型超聲波清洗器（美國Branson Ultrasonics公司）；FED 240型熱風循環烘箱（德國Binder公司）。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液配制

稱取5.6 g氫氧化鉀，用新制的去離子水溶解后轉移到1 000 mL容量瓶中，然后用去離子水定容，即得0.1 mol/L氫氧化鉀標準溶液。

準確稱取在105～110℃下烘至恒質量的基準鄰苯二甲酸氫鉀3份，質量分別為0.2、0.3、0.4 g（讀數至0.000 1 g），分別溶于40 mL新制的去離子水中，然后按照文獻［11］中氫氧化鈉標準溶液的標定方法進行標定。取3份標定結果的平均值作為氫氧化鉀標準溶液的濃度。

1.2.2 樣品處理與分析

準確稱取0.8～1.0 g（精確至0.000 1 g）煙用香精香料樣品（如果酸值大于30，可將稱樣量減少至0.5 g），置于100 mL DL50型滴定儀專用的滴定杯中，加入40 mL 41.7%乙醇，然后用0.1 mol/L氫氧化鉀標準溶液滴定至pH等于8.0時即為終點，同時做空白試驗。采用DG 115-SC型電極指示終點。滴定儀參數設置為：

表1 22個煙用香精香料的理化性質Tab.1 Physiochemical properties of 22 tobacco flavors

滴定模式：終點滴定（EP,Endpoint）；滴定劑添加方式：自動變速；最小加液體積：0.02 mL/滴；最大加液體積：0.2 mL/滴；攪拌器轉速：1 520 r/min；預攪拌時間：5 s。

2 結果與討論

2.1 方法優化

2.1.1 滴定液的選擇

在煙用香精香料酸值測定行業標準中，滴定液是氫氫化鉀的乙醇溶液或氧氧化鈉的水溶液［1］。氫氧化鉀乙醇溶液的濃度會隨放置時間的延長而降低，使用時需要每日標定［1,3］；而氫氧化鈉滴定液的配制需要采用“兩步法”［11-12］。上述兩種滴定液的配制方法均較復雜且耗時長，不利于提高檢測通量。采用新配制的氫氧化鉀溶液進行滴定時，不需要二氧化碳去除步驟，且配制的滴定液使用前要再進行標定，因而對滴定結果的影響很小。綜上，實驗中采用0.1 mol/L氫氧化鉀溶液作為滴定液。

為驗證滴定液的效果，選取不同酸值的3種煙用香精香料樣品，分別采用0.1 mol/L氫氧化鉀標準溶液滴定方法和行業標準方法［1］進行對比測試，并采用兩獨立樣本T檢驗法進行檢驗，結果表明，兩種分析方法的檢測結果基本一致，二者無顯著差異（表2）。

表2 3個煙用香精香料的兩獨立樣本T檢驗結果Tab.2 T test results of two independent-samples based on 3 tobacco flavors

采用1.2.1節方法配制1 000 mL 0.1 mol/L氫氧化鉀標準溶液并進行標定，1周后再標定1次，結果見表3。可以看出，0.1 mol/L氫氧化鉀滴定液較穩定，放置1周后其濃度變化較小，能夠滿足煙草行業對香精香料酸值的測定要求［1,11］。

表3 兩次標定的氫氧化鉀標準溶液濃度Tab.3 Concentrations of KOH standard solutions for two tests (mmol·L-1）

2.1.2 樣品溶解溶劑的確定

通常，煙用香精香料的來源廣、成分多、性狀差異大，例如，有些樣品非常黏稠，不易溶于純水或乙醇，因而行業標準［1］中采用特定濃度的乙醇溶解樣品。實際檢測中，卷煙生產企業使用的香精香料牌號繁多，為此，選取有代表性的22種煙用香精香料（表1），分別考察不同配比乙醇水溶液（無水乙醇/95%乙醇與水的體積比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3）對樣品的溶解性。結果表明：無水乙醇和水的體積比為1∶1時，其對香精香料樣品的溶解效果最好，所考察的22種樣品均完全溶解；95%乙醇和水的體積比為1∶1時，香精香料樣品的溶解性也較好，且與體積比1∶1的無水乙醇∶水無明顯差異?？紤]到95%乙醇的價格低于無水乙醇，因此本研究中使用95%乙醇配制1∶1乙醇水溶液，其質量分數為41.7%。

2.1.3 樣品稱樣量的確定

行業標準方法［1］中采用的稱樣量是5 g。煙用香精香料絕大多數是液體，從庫房取回的樣品，分析人員在檢測稱量時會先搖勻，0.5 g稱樣量基本能滿足樣品的代表性要求。據文獻［9］報道，煙用香精香料酸值測定時稱樣量為0.2～0.5 g。本研究中采用自動電位滴定儀進行滴定，因此滴定劑的添加精度更高。本研究中，選取有代表性的22種煙用香精香料（表1）進行了考察，結果表明，在該稱樣量下樣品的溶解性較好，測定結果也可以滿足方法的精度和均勻性要求。因此，確定稱樣量為0.8～1.0 g。

2.1.4 指示電極的選擇

本實驗中考察了DG 111-SC型電極和DG 115-SC型電極。結果表明：對于水溶性好的香精（滴定溶劑是水），兩種電極都可使用，測定結果一致；而對于脂溶性強的香精，DG 111-SC型電極則不適用，測定時重現性差，電極易損壞和堵塞液絡部。這是因為DG 111-SC型電極的液絡部的孔徑較小，分析時僅適用于滴定溶劑是水相的物質檢測，而DG 115-SC型電極的液絡部孔徑較大，測量時滴定溶劑可以是水，也可以是一定濃度的有機溶劑。因此采用DG 115-SC型電極指示滴定終點。

2.2 方法學考察

2.2.1 方法的精密度

采用1.2節方法測定了低、中、高3個梯度酸值含量的香精樣品。結果（表4）表明，3個樣品的相對標準偏差（Relative Standard Deviation,RSD）分別為2.3%、0.6%和0.5%（n=6），說明方法的精密度較好。

2.2.2 方法的準確性

為驗證方法的準確性，選取有代表性的19種煙用香精香料樣品（表1），分別采用本方法和行業標準方法［1］進行檢測，并且采用兩配對樣本T檢驗法對檢測結果進行統計學檢驗，結果見表5和表6。從表6可以看出，19個樣品兩配對樣本T檢驗的雙尾概率P值為0.185，95%置信區間的差分下限和上限分別為-0.283 1和0.058 9，說明兩種分析方法的檢測結果一致，二者之間不存在顯著差異。

2.3 實際樣品檢測結果

采用建立的方法檢測了151種煙用香精香料的酸值（香精和香料的溶劑組成涵蓋了水、乙醇、丙二醇、山梨醇、甘油和檸檬酸三乙酯等；也包含黏度較大的浸膏類物質），結果見表7?？梢钥闯觯簶悠返乃嶂嫡w較低；酸值低于1.0的樣品有40個，占全部樣品數的26.5%；酸值低于5.0的樣品有100個，約占全部樣品數的2/3；酸值高于30.0的樣品有9個，僅占全部樣品數的6.0%。煙草行業標準方法［1］中規定：當酸值的測定結果小于或等于10時，兩次平行測定結果的絕對差值不得大于0.2；當測定結果大于10，小于或等于100時，兩次平行測定結果的絕對差值不得大于0.5；當測定結果大于100時，兩次平行測定結果的絕對差值不得大于1.0。對于本研究中測定的151個樣品，平行樣的極差最小為0.00，最大為0.60，且均符合標準規定。這說明采用本方法所獲取的測試結果全部滿足煙草行業標準中對平行樣的測定要求。

表4 方法的精密度Tab.4 Precision of the method

表5 19個煙用香精香料樣品的酸值檢測結果Tab.5 Acidic values of 19 tobacco flavors

表6 方法的準確性Tab.6 Accuracy of the method

表7 151個煙用香精香料樣品的酸值檢測結果Tab.7 Acidic values of 151 tobacco flavors

3 結論

建立了一種測定煙用香精香料酸值的自動電位滴定分析方法。本方法中采用0.1 mol/L氫氧化鉀標準溶液作為滴定液，用40 mL 41.7%乙醇溶解0.8～1.0 g樣品，進一步簡化了酸值測定操作。本方法相對標準偏差為0.5%～2.3%（n=6），重復性較好。以低、中、高3個梯度酸值的19個煙用香精香料為研究對象，與煙草行業標準方法進行比較，結果顯示兩種方法的兩配對樣本T檢驗結果無顯著差異。151個實際香精香料樣品分析時平行樣的極差最小為0.00，最大為0.60，均滿足行業標準對極差的測定要求，表明方法的實用性強。本方法簡便、快速、準確，能夠滿足煙草行業對香精香料酸值的測定要求，可用于對煙用香精香料酸值的快速測定。