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

王志強，葉建斌，李栩欣，彭焱輝，吳凌濤

（廣東省科學院，廣東省測試分析研究所（中國廣州分析測試中心），廣東省化學危害應急檢測技術重點實驗室，廣東 廣州，510070）

食用植物油脂是人類膳食的重要組成部分，同時也是人們日常生活中必不可少的生活必需品，對人體營養與健康有非常重要的作用[1-2]。過氧化值和酸值是兩項衡量食用植物油是否合格的重要指標[3]。過氧化值是油脂在氧化酸敗過程中生成的不穩定的中間產物，可分解成較短碳鏈的醛、酮、酸等，對過氧化值的測定可衡量油脂氧化酸敗的程度[4-5]。酸值反映了食用植物油脂的新鮮程度，酸值的高低反映了油脂中游離脂肪酸含量的多少，油脂越不新鮮，油脂產生酸敗的可能性越大[6-7]。

傳統食品中過氧化值和酸值的測定為手工滴定法，經常會因為終點判定不清、樣品攪拌不均勻、滴定體積估算等人為因素造成一定的誤差[8]。2016年8月國家衛生計生委和食品藥品監管總局發布新的食品中過氧化值和酸值的測定國家標準GB 5009.227—2016和 GB 5009.229—2016，并于2017年3月1日正式開始實施。新標準均增加了自動電位滴定方法，相對于直接滴定法，自動電位滴定能有效減少人為主觀判定結果導致的誤差，同時滴定過程中滴定速度、搖動程度、終點判定及滴定管度數都可能給結果帶來一定誤差[9-10]。電位滴定基于定量化學反應，依據待測例子的活度與其電極電位之間的關系，利用電腦程序自動控制滴定過程，并通過測量滴定過程中溶液電位的變化，自動判定終點的滴定分析方法，自動電位滴定操作方便，加液準確、指示靈敏、攪拌均勻等特點，能夠自動滴定、自動處理數據，測試誤差小，可大大提高分析效率[11-14]。

通過國家標準 GB 5009.227—2016和 GB 5009.229—2016中的自動電位滴定方法分別測定食用植物油中過氧化值和酸值，并根據 JJF1059《測量不確定度評定與標識》的一般要求，分析電位滴定法測量食用植物油中過氧化值和酸值的過程中引入的不確定度的分量[15-18]。相對傳統手工滴定法，自動電位滴定方法能夠根據自動化的檢定指示系統而進行智能分析攪拌滴定，同時引入自動電位滴定儀不確定度，避免了滴定管目視滴定的不確定度；根據購買的標準溶液，引入標準物質證書不確定度，避免配制和標定標準溶液引入的不確定度。最終評定得到過氧化值和酸值測量結果的擴展不確定度，將為實驗室質量控制及檢測結果報告的合理性提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 主要儀器與試劑

OMINS自動電位滴定儀：瑞士萬通中國有限公司；BSA224S型電子天平：梅特勒–托利多國際貿易（上海）有限公司。

食用植物油（選取一級大豆油）：市購；0.100 mol/L硫代硫酸鈉標準溶（GBW(E)081130）、0.100 mol/L氫氧化鈉標準溶液（GBW(E)081126）：深圳市博林達科技有限公司；冰乙酸、碘化鉀、異丙醇、乙醚均為分析純：廣州化學試劑廠；異辛烷（分析純）：上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 過氧化值的測定

參照GB 5009.227—2016第二法 電位滴定法進行測定。

1.2.2 酸值

參照GB 5009.229—2016第二法 冷溶劑自動電位滴定法進行測定。

1.3 建立數學模型

根據測定原理，建立數學模型，過氧化值按公式（1），酸值按公式（2）

式中：X1—過氧化值，單位為克每百克mmol/kg；V1—試樣消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；V0—空白試驗消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；c—硫代硫酸鈉標準溶液，mol/L；m1—試驗質量，g；1 000—換算系數。

式中：X2—酸值，單位為克每百克mg/g；V3—試樣消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；V2—空白試驗消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；c—氫氧化鈉標準溶液，mol/L；m2—試驗質量，g；56.1—氫氧化鉀的摩爾質量，g/mol。

1.4 不確定度影響因素分析

1.4.1 過氧化值測定分析

食用植物油過氧化值測量不確定度分析來源主要有：多次測量產生的不確定度為A類不確定度用表示，稱量引入的不確定度分量，硫代硫酸鈉標準溶液引入的不確定度分量，全自動電位滴定儀引入的不確定度分量。

1.4.2 酸值測定分析

食用植物油酸值測量不確定度分析的來源主要有：多次測量產生的不確定度為A類不確定度用表示，稱量引入的不確定度分量氫氧化鈉標準溶液引入的不確定度分量全自動電位滴定儀引入的不確定度分量。

2 結果與分析

2.1 多次測量引入的不確定度分量urelr評定

多次測量引入的不確定度可以連續測量得到過氧化值測量列，采用A類評定方法進行評定。重復測量8次，同時進行空白試驗進行對照，硫代硫酸鈉標準溶液濃度為0.010 0 mol/L，樣品平均質量5.161 5 g，平均過氧化值1.22 mmol/kg。測定結果見表1。

表1 食用植物油過氧化值重復測試結果

多次測量引入的不確定度可以連續測量得到酸值測量列，采用A類評定方法進行評定。重復測量8次，同時進行空白試驗進行對照，氫氧化鈉標準溶液濃度為0.100 0 mol/L，樣品平均質量10.376 5 g，平均酸值1.43 mg/g。測定結果見表2。

表2 食用植物油酸值重復測試結果

2.2 試樣稱量時的不確定度 urelm評定

在檢測實驗中，由分析儀器及輔助設備的制造水平的限制，不可避免的存在誤差而影響實驗測量結果，這類采用B類不確定度進行評定。根據GB 5009.227—2016和GB 5009.229—2016標準要求，實際稱量使用分辨率0.000 1 g，最大允許誤差為±0.001 g，稱量由兩次稱量完成，認為服從均勻分布，包含因子，換算成標準不確定度為

測定酸值項目時稱量樣品的平均質量10.376 5 g，則計算出相對不確定度

2.3 標準溶液使用液的不確定度 urelc

2.3.1 過氧化值測定項目硫代硫酸鈉標準使用溶液不確定度

因此在移取時玻璃量器引入的不確定度為：

因此在移取時玻璃量器溫度引入的不確定度為：

不確定度合成

2.4 全自動電位滴定儀引入的不確定度分量 urelv

經檢定，過氧化值檢測用全自動電位滴定儀和酸值檢測用全自動電位滴定儀的擴展不確定度均為U=0.5%，K=2，可得自動點位滴定校準引入的不確定度：

參照1.3，溫度效應（20±5）℃對不確定度的影響：

不確定度合成

2.5 合成標準不確定度計算

自動電位滴定食用植物油過氧化值和酸價各不確定度分量見表3和圖1。

表3 不確定度分量一覽表

圖1 各分量不確定度的影響

自動電位滴定食用植物油過氧化值和酸價合成標準不確定度，由表3可知，將不確定度分量合成為各標準不確定度。

其中自動電位滴定過氧化值的合成相對不確定度為：

2.6 分析與討論

影響自動電位滴定測定食用植物油中過氧化值和酸值不確定度的因素主要包含4個部分：多次測量重復性試驗，電子天平稱量食用植物油試樣，標準溶液使用液自身不確定度（包含購買標準溶液的擴展不確定度和硫代硫酸鈉稀釋誤差），自動電位滴定儀器滴定產生的誤差。由圖1可知，其中對過氧化值測定影響大小為：測量重復性>標準溶液>滴定儀器>稱量；對酸值測定影響大小為：測量重復性>滴定儀器>標準溶液>稱量。

根據GB 5009.227—2016第二法電位滴定法測定食用植物油（大豆油）過氧化值8次，測定結果平均值k=2。

根據GB 5009.229—2016第二法冷溶劑自動電位滴定法測定測定食用植物油（大豆油）酸值8次，測定結果平均值u=0.044 mg/g，k=2。

3 結論

自動電位滴定測定食用植物油中過氧化值和酸值實驗中測量重復性均遠遠大于其他因素的影響，也是最主要的不確定度來源，實驗過程中應該加以重視，可考慮增加試驗次數，從而有效降低結果的不確定度。過氧化值的測定相比酸值測定，標準溶液所帶來的影響更大，原因是測定過氧化值項目的硫代硫酸鈉標準溶液進行稀釋，引入了稀釋所帶的不確定度，其次滴定儀器的不確定度也對測定結果有一定影響，針對這些影響可以盡量的穩定溫度在一定范圍，盡可能減小溫度的大幅波動。

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