深色含油食品中酸價測定方法的研究

程歲寒，朱銀宏，秦 玲，韓華平，潘存鋒，張海波，張 彥

(酵母功能湖北省重點實驗室，安琪紐特股份有限公司，湖北 宜昌 443003)

酸價(Acid value)是指中和 1 g 油脂中游離脂肪酸所需氫氧化鉀(KOH)的量[1]，是評判油脂質量的重要指標之一，也是食品安全指標。油脂在貯存過程中，易受到環境因素如光照、高溫、氧氣、酸、堿、酶的影響，產生游離脂肪酸，導致酸敗，而酸敗的食品則會導致人體腸胃不適、腹瀉并損害肝臟。因此準確測定油脂及含油食品中的酸價具有重要意義[2]。按照GB 5009.229-2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》測定酸價，樣品經過石油醚浸泡過夜后提取粗脂肪，再用氫氧化鉀或氫氧化鈉標準滴定溶液進行人工滴定和自動電位滴定。人工滴定法以指示劑相應的顏色變化來判定滴定終點，而自動電位滴定法利用微電腦程序自動控制滴定過程，測定滴定過程中樣品溶液pH的變化，并繪制相應的pH-滴定體積實時變化曲線及其一階微分曲線，以游離脂肪酸發生中和反應所引起的 pH 突躍為依據判定滴定終點。

近年來越來越多研究發現，指示劑滴定存在一定局限性，只適用于顏色較淺、無顏色干擾的油脂。但大多食品成分復雜，與單純的動植物油脂有較大的差異，如保健食品，因添加蜂膠、輔酶Q10、越橘、番茄紅素等功效成分使油脂呈深色，用酚酞指示劑，難以準確指示終點。而電位滴定利用非水相pH電極，結合電位滴定儀精準滴定，不會受樣品顏色的影響，可獲得更為準確的結果，應用更廣泛[3-5]。本研究以保健食品為研究對象，對深色含油食品的酸價測定方法進行研究及優化，為復雜油脂食品的酸價測定提供了技術支撐。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

CP224S電子天平，Mettler toedo；G20S電位滴定儀，Mettler toedo；DGi116-Solvent電極，Mettler toedo；RV10旋轉蒸發儀，IKA；SHB-Ⅲ 循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿易有限公司；10 mL堿式滴定管，天津玻璃儀器有限公司。

乙醚、石油醚、異丙醇、氫氧化鉀、酚酞、百里香酚酞，均為市售分析純。

1.2 實驗樣品

葉黃素軟膠囊、蝦青素軟膠囊、輔酶Q10軟膠囊、葡萄籽維生素E軟膠囊、蜂膠軟膠囊、番茄紅素軟膠囊皆為市售產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 試樣的前處理

剪破膠囊皮，將膠囊內容物擠出，加入3～5倍體積的石油醚，攪拌，使樣品充分分散于石油醚中，然后在常溫下靜置浸提1～2 h以上，再用濾紙過濾，收集并合并濾液于一個燒瓶內，置于水浴溫度不高于45 ℃ 的旋轉蒸發儀內，0.08～ 0.1 MPa負壓條件下，將其中的石油醚徹底旋轉蒸干，取殘留的液體油脂作為試樣進行酸價測定。

1.3.2 試樣的滴定

方法一：準確稱取 10～20 g 油脂試樣于250 mL 錐形瓶中，加入 50 mL 中性乙醚-異丙醇1:1(V/V)混合溶液。滴加3～ 4滴的酚酞或百里香酚酞指示劑，充分振搖溶解試樣。再用0.1 mol/L KOH-水標準滴定液(配制方法同GB 5009.229)進行手工滴定，當試樣溶液初現微紅色(百里香酚酞為指示劑時，顏色變藍為滴定終點)，且15 s內無明顯褪色時，為滴定的終點。

方法二：準確稱取 10～20 g 油脂試樣于滴定杯，加入 50 mL中性乙醚-異丙醇混合溶液。然后，將電極和滴定管插入樣品溶液中，啟動自動電位滴定儀，用0.1 mol/L KOH 水溶液為滴定液，pH 8.3為終點進行終點滴定。

方法三：以0.1 mol/L KOH 水溶液為滴定液，同時測定滴定過程中樣品溶液pH 的變化并繪制相應的pH-滴定體積實時變化曲線及其一階微分曲線，以游離脂肪酸發生中和反應所引起的“pH 突躍”為依據判定滴定終點，進行等當點滴定。

方法四：以0.1 mol/L KOH 乙醇溶液(配制方法同GB/T 601)為滴定液，進行等當點滴定。

1.3.3 電位滴定儀儀器參數

電位滴定儀儀器參數設置見表1，其中測量類型為pH，等當點(EQP)趨勢為正向，若測量類型為mV，EQP趨勢則為負向；閾值為識別EQP時一階導數需超過的閾值；電位下限為EQP時pH值的最小值，酸價測定終點pH值應為堿性，因此電位下限設置為7。

表1 電位滴定儀參數Table 1 The parameters of potentiometric titrator

1.3.4 結果計算

酸價按照式(1)計算：

(1)

式中：XAV為酸價，mg/g；V為試樣測定所消耗的標準滴定溶液的體積，mL；V0為相應的空白測定所消耗的標準滴定溶液的體積，mL；c為標準滴定溶液的濃度，mol/L；m為油脂樣品的稱樣量，g。

2 結果與討論

2.1 不同試樣酸價滴定的現象

①部分深色膠囊內容物經浸提后，油脂顏色變淺，如葉黃素軟膠囊、蝦青素軟膠囊、葡萄籽維生素E軟膠囊，用方法一酚酞指示劑滴定，終點顏色變化明顯，可判定終點；②有些軟膠囊內容物浸提后雖仍呈紅色，如輔酶Q10軟膠囊，但使用百里香酚酞滴定時，終點顏色由紅色變藍色，也易判定；③但仍有些樣品浸提后依舊無法采用指示劑滴定，如番茄紅素軟膠囊，油脂本身為深紅色，指示劑變色不明顯，無法判定終點。但用方法三自動電位滴定儀，可以通過“pH突躍”準確判定終點；④又如蜂膠軟膠囊，浸提后油脂為淺黃色，指示劑滴定時，溶液的顏色從淺黃色逐步呈現為明黃色、深黃色、橙色，直至淡紅色、鮮紅色、暗紅色，沒有明顯的顏色轉變，不能準確判定終點，使用方法三電位滴定儀滴定，隨著滴定液的滴加，溶液pH值不斷升高，但儀器始終未讀出突躍終點，無法自動判定終點。

2.2 滴定液溶劑對酸價結果的影響

電位滴定法測定酸價為非水滴定。有研究表明使用KOH水溶液滴定時油脂與 KOH 水溶液接觸，發生皂化反應析出的皂粒沉淀不僅使樣品變成濃稠[6]，還會因為溶液中的水分逐漸增多，樣品混合體系由均相逐漸分離成兩相，會導致滴定終點滯后，結果存在偏差；另一方面，非水滴定中，水分的增加會降低電極的靈敏度，建議改用 0.1 mol/L KOH乙醇溶液，減少水解反應，乙醇可以溶解皂化顆粒，使反應體系處于穩定狀態，防止脂肪酸鉀鹽離解，保持終點清晰[7]。因此分別使用0.1 mol/L KOH 水溶液和0.1 mol/L KOH 乙醇溶液作滴定液，對不同軟膠囊試樣進行電位滴定，滴定結果見表2，數據表明兩種滴定液對酸價測定值并無顯著差異。其可能原因為酸價滴定過程中滴定液用量不超過10 mL，因而少量水帶入的影響較小對結果無影響。

表2 滴定液溶劑對酸價的影響Table 2 Effect of the solvent of titration solution on acid values

2.3 終點判定方法對結果的影響

酸價測定的反應原理為酸堿中和反應，終點應為堿性，本研究采用酚酞變色的起點pH 8.3作為終點進行終點滴定，與等當點滴定結果進行對比，同時記錄等當點時的pH值，結果見表3。結果發現，等當點滴定結果高于終點滴定結果，且不同試樣采用等當點滴定，終點的pH值各不相同，基本都大于8.3。GB5009.229第一法冷溶劑指示劑滴定法若以酚酞滴定，終點變色的pH范圍為8.3～10.0，若選用百里香酚酞pH變色范圍為9.3～10.5，且使用兩種指示劑時，檢測結果會有差異[4,7]。劉婷婷研究中，番茄紅素電位滴定時等當點的pH值為8.6[5]，與本研究中的9.3存在差異，可見即使是同類物質，也可能由于原料來源、生產工藝等因素影響等當點的pH值。綜上所述pH 8.3不能作為終點進行判定。

表3 不同方法測定的酸價結果Table 3 The determination results of acid value in samples by different methods

2.4 蜂膠軟膠囊酸價滴定方法的優化

蜂膠軟膠囊酸價的測定一直是個難點，用指示劑顏色判定有干擾，李秀梅研究中用電位滴定法測定時，發現儀器不指示終點[8]。本研究中使用兩種滴定液進行電位滴定時，也均未找到終點，對滴定過程中的一階導數進行查看，發現一階導數呈現先上升，后下降逐漸平緩，而查看滴定數據，發現蜂膠軟膠囊會呈現出較為平緩的突躍，突躍pH為8.6，突躍起點pH為7.8，突躍一階導數僅有0.48，小于設置的閾值1，因此未被儀器識別。而其它試樣突躍點的一階導數均遠大于1，被儀器識別(見圖1B)。因此對于突躍不明顯的試樣，需要根據檢測數據重新設定閾值參數，滴定曲線平坦時閾值設置為一階導數最大值的80%。修改閾值參數為0.4 pH/mL，重新滴定蜂膠軟膠囊試樣，儀器自動判定突躍點為終點(圖1A)。蜂膠軟膠囊酸價測定值為2.76 mg/g。

圖1 電位滴定儀滴定酸價的曲線Fig.1 Titration curve of automatic potentiometric titrator to determine the acid value

3 結 論

深色含油食品在測定酸價時，由于試樣成分復雜，基質干擾大，用指示劑滴定難度大，一些學者采用不同指示劑混合使用，但針對不同樣品，效果可能不一致，因此若使用指示劑滴定，每個產品都需要對指示劑進行研究，工作量大，準確性低。而自動電位滴定可以完全避免顏色干擾，更適用于顏色較深的樣品，此外還可以實時記錄樣品信息、滴定體積等原始數據，通過微電腦自行計算結果，準確性好、效率高。但使用電位滴定儀時不能完全依賴儀器，必須對儀器參數進行正確合理的設定，因為終點誤判往往會導致檢測結果錯誤，為避免誤判情況發生以及其他因素的影響，在電位滴定時應注意以下事項：

(1)每次滴定前電極應進行pH值校正。

(2)儀器判定終點的pH值應大于7。有些樣品在滴定開始pH值會有很大的變化，導致一階導數有較大的突躍，極有可能會被儀器判定為突躍點，而該突躍點的pH值卻小于7，樣品中的脂肪酸明顯沒有被完全中和，為終點誤判，即需要將“1.3.3電位滴定儀儀器參數”中的電位下限設置為7。

(3)儀器判定和人為數據復核相結合：儀器讀不出終點時，應檢查一階微分數據找到較為平緩的突躍，減小閾值重新滴定以確定終點。

(4)滴定完一個樣品后，需要將電極、滴定管和攪拌槳先用溶劑沖洗干凈，再用適量的蒸餾水沖洗并用紙巾拭干，避免樣品交叉污染。