自動電位模擬手工滴定法測定糧食脂肪酸值方法研究

李維香，呂世懂，張繼光

（昆明市糧油飼料產品質量檢驗中心，云南 昆明 650118）

糧食脂肪酸值測定在糧食質量檢驗工作中非常重要，尤其是儲備糧儲存品質的檢驗，是稻谷、玉米儲存品質檢驗的關鍵性指標，在保障儲備糧質量安全工作中占有舉足輕重的地位。現行脂肪酸值測定方法包括GB/T 20569—2006《稻谷儲存品質判定規則》[1]、GB/T 20570—2015《玉米儲存品質判定規則》[2]、GB/T 15684—2015《谷物研磨制品脂肪酸值的測定》、GB/T 5510—2011《糧油檢驗糧食、油料脂肪酸值測定》、GB/T 29405—2012 《糧油檢驗 谷物及制品脂肪酸值測定儀器法》[3]、LS/T 6105—2012《糧油檢驗 谷物及制品脂肪酸值的測定自動滴定分析儀法》、NY/T 2333—2013《糧食、油料檢驗脂肪酸值測定》。這些方法分為3類，手工滴定法、光度滴定法和電位滴定法，提取溶劑主要包括苯、無水乙醇、95%乙醇等，滴定體系包括乙醇滴定體系、苯-乙醇混合滴定體系、乙醇-水混合滴定體系，由于滴定方法、提取溶劑、滴定體系的不同，方法之間的相關性、使用習慣、試劑毒性、技術壁壘等原因，大多數方法并沒有得到廣泛使用。最為廣泛使用的脂肪酸值測定方法是 GB/T 20569和 GB/T 20570脂肪酸值手工滴定方法。但手工滴定方法難于解決的問題是不同操作者、不同實驗室對同一樣品的檢測結果往往差異很大，這是因為樣品提取溶液帶有顏色，且不同種類的樣液顏色、澄清度有很大不同，通過酚酞顏色變化判斷滴定終點受環境光線、樣液顏色、滴定過程、不同人對顏色的識別等影響，且脂肪酸值為有機弱酸，終點突變不明顯。為了消除脂肪酸值測定與操作者操作經驗的差異，使測定結果不受操作者的影響，通過多年的研究和實踐，建立了一套行之有效的脂肪酸值測定方法。該法兼顧方法的延續性和傳承性，既消除了不同操作者之間的人為差異，測定結果與手工滴定法相同，但結果更加穩定，精密度、準確性更優異。同時，由于該法終點的判定不受顏色干擾，適用于一切“有色”糧食的脂肪酸值測定，適用范圍更廣泛。

1 材料與方法

1.1 儀器

自動電位滴定儀：具備 pH電極校正功能，pH預設終點滴定模式，滴定精度0.01 mL/滴，電信號測量精度0.1 mV；配備10 mL滴定液加液管,采用 Metrohm 916 Ti-Touch自動電位滴定儀；3100型錘式旋風磨：瑞典波通；HY-2型調速多用振蕩器：常州國華；百分之一電子天平：普利賽斯；水相酸堿滴定專用復合pH電極：Ag/AgCl內參比電極，具有電磁屏蔽功能，內參比液為2 mol/L氯化鉀水溶液，采用Metrohm 280 pH水相電極。

1.2 試劑

無水乙醇（GR）：西隴化工；酚酞指示劑：稱取1.0 g酚酞溶于100 mL體積分數為95%的乙醇中；0.01 mol/L氫氧化鉀標準滴定溶液：用0.5 mol/L的氫氧化鉀標準儲備液稀釋而成，按GB/T 20569—2006配制稀釋。

1.3 樣品

原糧樣品，包括粳稻、秈稻、紅谷、黃玉米、紅玉米主要來源于糧食儲備庫，少部分來源于田間和農戶；小麥粉樣品來源于市售的商品小麥粉。

1.4 脂肪酸值測定

1.4.1 樣品前處理

按照 GB/T 20569—2006規定的方法進行樣品前處理，收集提取液，稻谷、玉米、小麥粉脂肪酸的振蕩提取時間分別為10、30、40 min。

1.4.2 滴定前準備

分別采用pH緩沖溶液4.0、7.0、9.0校正電極，校正后的電極斜率應在 97%～105%之間方可使用。

滴定管準備，使整個滴定管路充滿溶液且無氣泡。

1.4.3 滴定

我沒有進去與臺灣畫商見面，我在門口站了一會兒，才離開了那家KTV廳的。在走出大廳之后，我就打電話約了一幫圈內的朋友一起去酒吧喝酒。我們一邊喝酒，一邊天南地北地聊天，可女人的影子總會時不時的浮現在我眼前。

1.4.3.1 滴定參數條件設置 終點pH：9.30；平衡時間：10 s；信號漂移：20 μL/min；最大滴定速度：10 mL/min；最小滴定速度：10 μL/min；動態范圍：2.0；停止判據：漂移；停止漂移：20 μL/min；攪拌速度：8。

1.4.3.2 試樣滴定 準確移取 25.0 mL濾液于100 mL滴定杯中，加50 mL不含二氧化碳的蒸餾水，滴加3～4滴酚酞指示劑，將滴定杯放在滴定臺上，將已連接在自動電位滴定儀上的電極和滴定管插入濾液，同時打開電極上部的密封塞。啟動自動電位滴定儀，用氫氧化鉀標準溶液進行滴定，到達終點 pH時自動電位滴定儀即停止，并記錄耗用的氫氧化鉀標準溶液體積（V1）。應注意觀察終點顏色是否為微紅色，可增加輔助手段，若出現偏差應適時修正滴定參數條件。同時做空白實驗。

1.4.4 數據處理方法

參照 GB/T 20569—2006[1]、LS/T 6402—2017[4]標準進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 儀器滴定模式的選擇和參數設置

待測液中的酸為有機弱酸，通過大量實驗證明，動態滴定模式不適用于糧食脂肪酸值的測定，采用預設終點pH滴定模式（SET-pH）測定糧食中的脂肪酸值。儀器參數設置原則為兼顧滴定速度和滴定精密性，以終點酚酞變色作為參數設置的依據，同時，滴定過程以酚酞監測終點，所以本方法是一種模擬手工滴定的自動電位滴定法。以酚酞監測滴定終點，有兩個作用，一是作為不同品牌、不同型號的電位滴定儀設置參數的參照，有利于實現不同設備之間、與手工滴定法之間的檢測結果保持一致；二是在滴定過程中起輔助監測儀器不良變化、電極性能變化的作用，適時調整參數設置或更換電極。

研究表明，滴定速度越慢，滴定控制范圍越寬，滴定過程就越精密，相應的測定值也越高，反之，提高滴定速度，降低滴定控制范圍，滴定效率提高，測定值則下降，要兼顧滴定的精密性和滴定效率，合理設置滴定速度和動態控制范圍；終點 pH設置越大，測定值越高，要依據滴定終點指示劑的變色情況合理的設置終點 pH值。在大量實驗的基礎上給出如下參數設置推薦值：終點pH為9.15～9.35（可根據滴定時測試液變色情況調整到最佳值）；平衡時間為5.0～10 s（或稱滯后時間）；信號漂移為20 μL/min；最大滴定速度為 3～20 mL/min；最小滴定速度為 25～10 μL/min；動態范圍為2.0～4.0（或稱控制區，不同廠家的設備設置略有區別）；停止判據為漂移；停止漂移為20 μL/min；攪拌速度為8～10（不同廠家的設備設置方法略有不同，大約1 000～1 300 r/min，能快速攪拌均勻，漩渦較小，不影響電極玻璃泡和滴定管防擴散頭完全浸沒在試液中，既可使用機械攪拌，也可使用磁力攪拌）。

2.2 方法精密度

從空白重復性實驗、同一稻谷樣品的多次重復性實驗、批量樣品的雙平行實驗、比對實驗等四個角度來評價方法精密度。

2.2.1 空白精密度實驗

用空白液做8個平行重復性實驗，空白實驗極差為0.04 mL，標準偏差為0.015，相對標準偏差為4.3%，空白實驗結果顯示，數據離散性小，表現出良好的集中度。表明該法的滴定精密度高。詳見表1。

表1 脂肪酸值測定空白精密度實驗結果

2.2.2 稻谷樣品重復性實驗

選取1份稻谷樣品獨立重復測定8次，檢測結果采用χ2分布檢驗，考察自動電位滴定法測定稻谷脂肪酸值結果重復性與 GB/T 20569—2006比較是否存在顯著性差異，結果見表2。按照GB/T 20569—2006規定，在重復性條件下進行兩次測定，脂肪酸值的絕對誤差應不超過2 mgKOH/100 g，即重復性限r=2 mgKOH/100 g,重復性標準差sr=r/2.8≈0.714，則8次重復測定的重復性臨界極差CrR95(8)=f(8)×sr=4.3×0.714≈3.071。實施χ2分布檢驗遠小于在 95%置信概率下的8次重復測定的極差也遠小于標準規定的臨界極差。因此，自動電位模擬手工滴定法測定稻谷脂肪酸值的重復性符合GB/T 20569—2006規定的重復性要求。

表2 8次重復測定稻谷脂肪酸值結果

2.2.3 批量稻谷樣品雙平行實驗

選擇170份稻谷樣品，脂肪酸值涵蓋范圍6.8～36.0 mgKOH/100g，考察方法的線性寬度，結果見表3，平行實驗誤差0.0～1.71 mgKOH/100g，符合 GB/T 20569—2006規定的平行實驗誤差不大于2.0 mgKOH/100g的要求，其中：153份樣品誤差在1.0 mgKOH/100g以內，占90%；17份樣品誤差在1.0 ～2.0 mgKOH/100g，占10%。該批量重復性實驗結果表明，自動電位模擬手工滴定法測定脂肪酸值，重復性好，測定范圍寬，可全范圍覆蓋從宜存到重度不宜存的稻谷脂肪酸值范圍。

表3 稻谷脂肪酸值平行實驗結果 mgKOH/100g

續表3

2.2.4 方法再現性

通過比對實驗考察自動電位“摸擬”手工滴定法測定稻谷脂肪酸值的再現性。6家實驗室用不同品牌、不同型號的自動電位滴定儀對3個梯度的稻谷樣品進行了比對實驗，比對結果及分析詳見表4。參照3.2.2所述的重復性實驗評價方法評價比對實驗，6次重復測定的重復性臨界極差CrR95(6)=f(6)×sr=4.0×0.714=2.856。進行χ2分布檢驗，3個樣品的χ2分別為4.865、9.023、4.273,遠小于在95%置信概率下的六家實驗室測定結果的極差分別為 1.7、2.8、2.2，均小于標準規定的重復性臨界極差。因此，自動電位模擬手工滴定法測定稻谷脂肪酸值的方法再現性達到了 GB/T 20569—2006規定的重復性要求，即使用不同品牌、不同型號的測定儀器、不同的測定單位、不同的操作人員檢測同一樣品，其測定偏差符合方法的重復性要求，表明該法再現性極好，測定受特定儀器、實驗室環境及人為因素干擾非常小。

表4 脂肪酸值測定比對實驗結果

2.3 方法穩定性

通過穩定性實驗考察方法的長期測定穩定性。取3份不同水平脂肪酸值含量的稻谷樣品分別混合均勻，各分成5份，置于冷藏箱中，每次各取1份進行脂肪酸值測定，測定時間歷時7 d，測定結果及分析見表5。參照3.2.2所述的重復性實驗評價方法評價穩定性實驗，5次重復測定的重復性臨界極差 CrR95(5)=f(5)×sr=3.9×0.714=2.785。實施χ2分布檢驗，3個樣品的χ2分別為2.001、3.821、2.887,遠小于在95%置信概率下的5次測定結果的極差分別為1.1、1.6、1.5，遠小于標準規定的重復性臨界極差。因此，自動電位模擬手工滴定法測定稻谷脂肪酸值的方法重復性符合GB/T 20569—2006規定的重復性要求，即同一樣品的長期穩定性實驗，其測定偏差符合方法的重復性要求，表明該法的穩定性很高，非常適用于定期監測糧食儲存品質的變化。

表5 脂肪酸值測定穩定性實驗結果

2.4 方法準確性

選擇脂肪酸值水平大約在 10～45 mgKOH/100g的稻谷樣品12份，按照GB/T 20569—2006規定的方法處理樣品、提取樣液，分別以人工和自動電位儀作為滴定終端，測定出兩組脂肪酸值，采用配對T檢驗，考察自動電位模擬手工滴定法的測定結果與手工滴定法的測定結果之間是否存在顯著性差異，結果見表6。

表6 自動電位模擬手工滴定法與手工滴定法的測定結果比較

表6顯示，在95%置信概率下，配對T檢驗的計算值td=1.322＜t0.05,11=2.201，表明自動電位模擬手工滴定法與手工滴定法的測定結果之間不存在顯著性差異，自動電位模擬手工滴定法能滿足國家標準方法的準確性要求。

2.5 方法適用性

用同樣的方法對玉米、小麥粉及其他“有色”糧食進行了脂肪酸值測定，表明自動電位模擬手工滴定法測定脂肪酸值適用范圍廣泛，既適用于常見糧食品種稻谷、玉米、小麥粉等的脂肪酸值測定，由于終點的判定不依賴于顏色的變化，所以也適用于其他“有色”糧食的脂肪酸值測定，適用范圍比手工滴定法寬。以玉米、小麥粉的精密度實驗結果來分析方法的廣泛適用性。同樣采用χ2分布檢驗，結果分析詳見表7、表8。

表7 玉米脂肪酸值測定精密度實驗結果

表8 小麥粉脂肪酸值測定精密度實驗結果

3 結論

自動電位模擬手工滴定法測定糧食脂肪酸值，該法來源于經典手工滴定法，不破壞糧食質量和儲存品質原有的評價體系，卻優于手工滴定法，方法具有更高的精密性、穩定性、準確性，適用范圍更加廣泛。

3.1 該法與經典手工滴定法測定結果一致，精密度、準確性更高

該法從儀器滴定條件設置、滴定過程全過程采用酚酞指示劑進行監測，儀器僅作為滴定終端，確保了測定結果與手工滴定法“一致”；不論測定樣液顏色有何不同，樣液滴定終點都能和空白實驗滴定終點保持一致，因而檢測結果準確性更高。空白精密度實驗相對標準偏差4.3%，離散性非常小，同一樣品重復性實驗和批量樣品的雙平行實驗結果χ2分布值遠小于 95%置信概率下的查表值、極差也遠小于標準規定的臨界極差，表明該法滴定精密度高，重復性與國標方法無顯著性差異；測定范圍寬，可全范圍覆蓋糧食脂肪酸值從宜存到重度不宜存的數值范圍；測定結果具有穩定的重復性。

3.2 該法穩定性好，尤其適用于糧食儲存品質定期監測

方法穩定性實驗表明，測定結果的穩定性很高，在儲備糧連續定期抽檢中可以確保檢測數據良好的相關性。

3.3 該法適用范圍更為廣泛

由于方法的終點不受樣液顏色的影響，該法既適用于常見的稻谷、玉米、小麥粉脂肪酸值測定，也適用于紅米、黑米等一切“有色”糧食脂肪酸值測定，消除了手工滴定方法由于樣液混濁或原有顏色較深對滴定終點判定的影響，方法的適用范圍更為廣泛。

3.4 該法可推廣性強

該法再現性實驗結果表明，測定受特定儀器、特定實驗室以及人為因素干擾非常小，可使糧食質檢系統原有電位滴定儀資源得到有效利用，避免資源的重復配置和資源浪費，方法的可推廣性強。