电位滴定法测定食品过氧化值影响因素分析

摘 要 :用电位滴定法测定食品中过氧化值，总结出影响检测食品中过氧化值的因素和应注意 的事项，包括食品中油脂提取、检测方法、试剂及其用量、反应条件、滴定速度，并得出结论：在检测 时有效控制好这些因素，就可以得到准确可靠的过氧化值检测结果关键词：过氧化值；食品；影响因素；全自动电位滴定；测定粮食与食品工业Cerealand Food Industry标准与检测Vol.18，2011，No.2 标准与检测刘凤云：电位滴定法测定食品过氧化值影响因素分析 电位滴定法测定食品过氧化值影响因素分析 刘凤云 宁波市鄞州区质量技术监督检测中心 (宁波 315100) 摘 要：用电位滴定法测定食品中过氧化值，总结出影响检测食品中过氧化值的因素和应注意的事项，包括食品中油脂提取、检测方法、试剂及其用量、反应条件、滴定速度，并得出结论：在检测时有效控制好这些因素，就可以得到准确可靠的过氧化值检测结果 关键词：过氧化值；食品；影响因素；电位滴定；测定 中图分类号：TS207.3 文献标识码；B文章编号：：1672-5026(2011)02-0043-04 Analysis on influencing factors on determination of peroxide valuein food with potentiometric titration method Liu Fengyun Ningbo Yinzhou Measurement and Test Center for Quality and Technique Supervising(Ningbo 315100) Abstract： Potentiometric titration method is used to determine results of peroxide value infood，some factors that have effects on the value of peroxide value and attention are summarized，including the oil extraction， detection method， reagents and their dosage， conditions and titrationspeed. A conclusion is drawn that the accurate peroxide value can be obtained if these factors arecontrolled effectively while detecting. Key words： peroxide value； food； influencing factors； potentiometric titration method； de-termination 食品氧化主要是其中的油脂氧化，油脂氧化程度主要与其本身的脂肪酸组成相关，也与受到的空气、光照、水、杂质、微生物等诸多外界因素有关。受这些因素的影响，油脂可以产生酶分解氧化酸败、自动氧化酸败、光氧化酸败等，但主要是自动氧化酸败。食品中含有的大多数植物油脂的脂肪酸为不饱和脂肪酸，极易发生氧化。油脂氧化过程是不饱和脂肪酸与氧气发生氧化作用，生成氢过氧化物，氢过氧化物是油脂氧化酸败过程的初级产物，过氧化值是反映氢过氧化物生成的多少，氢过氧化物越多，则过氧化值也越大。但氢过氧化物很不稳定，易于分解，进一步分解成小分子的挥发性的醛、酮、酸、醇、 烃等物质，同时促进色素香味物质等氧化，导致油脂进一步酸败。油脂氧化所产生的这些酸败产物常具有特殊臭气和苦涩滋味，俗称“蛤喇”味，极大地影响油脂感官性质，造成其营养价值下降，同时对人体健康产生很大危害。 过氧化值是样品在规定的操作条件下氧化碘化钾的物质量，用每千克中活性氧的毫摩尔量或百分数表示。影响过氧化值的测定结果的因素很多，样品本身易氧化，在检测时又受到试验方法等诸多因素影响，测定结果具有一定的不稳定性，不同的试验方法也会影响检测结果。现在使用的化学过氧化值检测方法，有国际标准如ISO 3960—2001《动植物油脂过氧化值的测定》和AOCS Official MethodCd8-53，国家推荐标准如GB/T 5009.37-2003《食用植物油卫生标准的分析方法》、GB/T 5538一 2005《动植物油脂过氧化值的测定》，商检推荐标准如SN/T 0801.3-1999《进出口动植物油脂过氧化值检验方法》，检测方法发展很快，经历了多次改版。这些检测方法虽然检测原理相同，但在细节上有些不同，如称样量、反应时间、溶剂、终点判定等，现在用的比较多的方法是GB/T5538—2005《动植物油脂过氧化值的测定》。经过多年的探索，现将在测定过程中需把握好的几个影响检测结果的因素进行论述和分析如下。 材料与方法 氧化值测定方法通常采用GB/T 5538—2005碘量滴定法，本文采用全自动电位滴定法，该方法除终点判断与GB/T 5538-2005碘量滴定法不同外，其他都相同。 1.1 原理 用乙酸和异辛烷混合溶液溶解样品，样品中氢过氧化物与加入的碘化钾发生氧化反应，析出游离碘，反应完成后用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的游离碘，根据其消耗硫代硫酸钠的量计算过氧化值大小。 1.2试剂 1.2.1 碘化钾饱和溶液 称取140 g碘化钾，加100mL蒸馏水溶解。1.2.22(0.5 g/L淀粉溶液 将0.5g可溶性淀粉溶于100mL蒸馏水中，添加250 mL水杨酸作为防腐剂，煮沸3 min。 1.2.3 硫代硫酸钠标准溶液 c(Na2S2O3)=0.002 mol/L。临用前，用0.1 mol/L硫代硫酸钠标准溶液稀释，稀释用的蒸馏水要新煮沸冷却后使用。 1.2.4 异辛烷一冰乙酸混合液 量取40 mL异辛烷，加60 mL冰乙酸混合均约。 仪器与设备 分析天平， 0.01g；碘量瓶， 150 mL；移液管，1mL自动加液器；量简，100 mL；上海佳航JH-T7全自动电位滴定仪。 1.4 试验步骤 根据估计的过氧化值称取样品，称好后，按DL50全自动电位滴定仪提示输入样品的质量、硫代硫酸钠标准溶液浓度。在装有样品的碘量瓶中，加入50 mL异辛烷一冰乙酸混合液溶解样品，加入 0.5 mL碘化钾饱和溶液，迅速盖好瓶塞使其反应，时间1 min±1 s。在此期间摇动至少3次，取出立即加入30 mL蒸馏水，在滴定仪上用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘，结果由DL50自动打印。在除不加样品外，空白试验与样品试验相同，应在样品测定前测好。同一样品进行平行测定。 1.5结果表示 按下列公式计算： (1)X；=(Vi-Vo)xcx0.1269×100/m 式中，X：一过氧化值， g/100g；X2一过氧化值，mmol/kg；X3一过氧化值， meq/kg；V一样品消耗硫代硫酸钠标准溶液体积， mL；Vo一空白消耗硫代硫酸钠标准溶液体积， ml；c一硫代硫酸钠标准溶液浓度， mol/L；0.1269一与1.000 mol/L硫代硫酸钠标准溶液1.00mL相当的碘的质量， g；m一样品质量。3个过氧化值的单位之间的换算关系为：1g/100g=39.4mmol/kg=78.8meq/kg. 常用化学方法中的碘量终点判定方法有指示剂判定法和电位判定法。食品中油脂含量高低不同，油脂含量低的食品提取的数量有限，要满足前者称样量要求，需要加大浸泡样品的数量和溶剂量，含油脂量低的食品提取的油脂量较难满足要求，而电位滴定法比较容易满足。电位滴定法是在滴定过程中，监测指示电极的电位变动，根据待测物质浓度的突然改变所引起电极电位的改变，来确定终点的定量分析方法，可自动打印出测定结果。是现代化检测发展的需要，经过多次试验证明，全自动电位滴定法是可靠的，精密度和自动化程度高，与普通的指示剂判定终点碘量滴定法相比，可减少人工判定终点造成的误差，尤其适用于过氧化值较低和样品较少，碘与淀粉颜色变化不敏锐、终点判断困难和样品数量多的食品检测。有条件的可优先选择全自动电位滴定法。 2 结果与讨论 2.1 样品处理 利用浸出原理，用石油醚把食品中的脂溶性物质溶解到溶剂中，再把溶剂蒸馏出来和烘干，剩下物即为粗脂肪，粗脂肪包括可溶于石油醚中的所有脂溶性物质，如油脂、色素等。 2.1.1样品的大小和水分含量 把样品处理成适宜的粒度，但不要粉碎，适宜的粒度可以增加溶剂的渗透效果和过滤速度。粒度太大，不能充分地把样品内部中的油脂提出来，使样品靠外部的脂溶性物质所占比例增大，会造成过氧化值偏高，检测结果的代表性不强；粒度太小，则过滤困难。水分高会降低油脂的溶解度和提取效率，所以对含水分高的样品如面包、蛋糕等烘烤类的食品，放在70℃真空烘箱中干燥0.5 h，可以把大部分水分去除。这样可以增加液体中粗脂肪的浓度，减少溶剂的回收时间。所以适宜的粒度、浸出时间和干燥的样品是保证提取效果的必要条件。 2.1.2 溶剂回收和烘干 浸出溶液经盛有无水硫酸钠的漏斗过滤，可以减少样品中的水分，从而减少干燥时间。溶剂回收和干燥采用减压的方法，能降低溶剂回收时的温度和油脂氧化速度，防止过氧化值检测结果偏高。 对炒花生进行蒸馏温度、溶剂回收残留量及其过氧化值测定试验。取50g炒花生仁，加入100 mL石油醚浸泡过夜，共6个样品。次日经盛有无水硫酸钠的漏斗过滤，取滤液60mL进行蒸馏，蒸馏时选择6个不同温度，蒸干(在没有气泡产生时)所需时间也不同，蒸干后的样品经真空干燥，测定水分及挥发物和过氧化值，结果见表1。 表1 蒸馏温度对过氧化值(POV)的影响 蒸馏温度 50 60 70 75 80 ℃ 45 蒸干所需时间 /min 25 22 18 16 14 14 水分及挥发物 /% 3.8 3.1 3.0 2.6 2.5 2.2 POV /mmol·kg-1 2.8 2.9 2.9 3.1 3.2 3.2 从试验结果看，在同样的真空条件下，蒸馏温度越高蒸干所需时间越短；蒸干后样品残留水分及挥发物在2.2%~3.8%之间；油脂的过氧化值在2.8~3.2 mmol/kg之间，温度越高过氧化值也越大。应选择略高于沸点的65℃~70℃为蒸馏温度。 若没有真空蒸馏设备，采用常压蒸馏时，温度控制应不超过70℃，常温干燥时间不要超过1.5 h，这样基本可以把挥发物除尽，使样品中的水分和挥发物在0.5%以下。 2.2检测试剂 2.2.1 硫代硫酸酸钠标准溶液 配制0.1 mol/L的硫代硫酸钠标准溶液时，应使用重新煮沸冷却的蒸馏水，并加入少量Na2C03使其呈微碱性，储存在棕色瓶中。由于光照、细菌和CO2均能使硫代硫酸钠分解。硫代硫酸钠标准溶液配制好后，放置一周后再标定，有效期一个月。0.002 mol/L的稀标准溶液临用前稀释。 2.2.2 异辛烷一冰乙酸混合液 严格控制反应溶液的酸度，加入冰乙酸的目的是调节溶液的酸度。硫代硫酸钠标准溶液与析出的游离碘反应迅速完全的条件是在中性或弱酸性溶液条件下。在碱性溶液中，碘与硫代硫酸钠将发生副反应，从而引起误差，若在强酸性环境中，硫代硫酸钠溶液会分解，也会引起误差。所以必须严格控制溶液的酸度，标准规定所用冰乙酸为弱酸，并规定了二者比例，异辛烷：冰乙酸为2：3，要严格按比例配制。 2.2.3 饱和碘化钾溶液 碘化钾饱和溶液极不稳定，容易被氧化，生成黄色游离碘。化学反应式：4KI+02+2H20=2I2+4KOH。 如果加入已析出碘的碘化钾饱和溶液，将会导致测定结果偏高。应现用现配且不可存在游离碘和碘酸盐。验证方法：在30mL乙酸一异辛烷溶液中加两滴0.5 g/L淀粉溶液和0.5 mL碘化钾饱和溶液，如果出现蓝色，且需要0.01 mol/L硫代硫酸钠标准溶液一滴以上才能清除，则需重新配制此溶液。要确保溶液中有结晶存在，并存放于棕色磨口瓶中避光处。 2.3饱和碘化钾溶液用量 由于碘化钾在酸性溶液中易被氧化，为了消除系统误差，样品和空白样品饱和碘化钾溶液用量一定要按0.5 mL准确加入。对反应而言，加入的碘化钾是过量的，是因为在这样的条件下，可使碘分子生成较稳定的状态，减少碘挥发。 2.4反应时间 加入碘化钾后的放置时间一定要严格按照1 min±1 s操作，时间过长或过短都会对结果产生影响，因为不只是氢过氧化物对碘化钾有氧化作用，空气中的氧也会对碘化钾氧化作用，反映时间过长，会使检测结果偏高；时间过短，氢过氧化物和碘化钾发生氧化反应不充分，造成结果偏低。样品与空白放置时间要一致，要用秒表定时，准确测试。对大豆 油不同反应时间过氧化值检测结果比较试验，结果见表2。 表2反应时间对POV的影响 反应时间 /min 0.5 1 5 10 15 20 POV /mmol·kg 1.121.201.251.301.311.30 在0.5~20.0 min反应时间内，反应时间越长，过氧化值也越大。所以要按检验标准要求严格控制反应时间。 2.5 反应温度及振荡频率 反应温度不能超过25℃，防止温度高引起碘挥发，造成检测结果偏低。 反应在1 min的时间内，轻轻地振摇3~4次足够，以使反应充分，但也不要剧烈摇动和频繁摇动，因为这样做实际上增大了与氧气接触的时间和面积，使溶解氧氧化碘离子的机会增加，可能会导致检测结果偏大。 2.6 加蒸馏水数量 加入蒸馏水后，蒸馏水和冰乙酸可以互溶，而和异辛烷是互不相溶的。反应结束后应立即加水，在样品称量好后，就要用量筒准确量取好30 mL蒸馏水备用，否则等反应结束后再量取就会延长反应的时间。 用大豆油加蒸馏水对过氧化值检测结果影响的试验，结果见表3。 表3加入蒸馏水数量对POV的影响 加蒸馏水量 /mL 10 20 30 50 100 150 POV /mmol·kg-1 0.620.600.510.500.460.44 在加蒸馏水量10~150ⅡmL范围内，随着加蒸馏水量增加过氧化值减小。加蒸馏水后，稀释了H+的浓度，酸性减弱，过氧化值减小。所以加入蒸馏水的数量应严格按30mL标准加，使用的蒸馏水应为当日新煮沸去氧冷却。 2.7 滴定速度 滴定是用硫代硫酸钠标准溶液滴定还原出的碘，把I2还原成I，化学反应：2S2032-+I2→S. 062-+2I-在滴定时滴定速度要快，防止碘被氧化和挥发而影响检测结果。 2.8 空白试样 空白试样消耗0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液数值一般为零或0.1mL以下，否则应更换试剂。 2.9 过氧化值过低或过高 当过氧化值较低、过低和油脂样品量较少时，用高浓度的标液溶液和传统的指示剂判定终点易引起较大的误差，所以应采用低浓度的硫代硫酸钠标准溶液。过氧化值过低时，9可改用全自动电位滴定法或0.005mol/L的硫代硫酸钠标准溶液进行滴定；若过氧化值过高则改用浓度较高的硫代硫酸钠标准溶液，使滴定的体积保持在5 mL左右。 3 小结 从以上分析可以看出，影响食品中过氧化值测定的因素很多，这些因素都和油脂的脂肪酸、氢过氧化物、碘、碘离子、硫代硫酸根离子和氧气的性质及产生的化学反应密切相关，了解了这些因素及影响原理，在实际操作时可引起注意和重视，减少或避免这些因素对检测结果造成的影响。为了避免这些影响，在样品粗脂肪提取时水分高时要烘干，粒度要适中，采用低温真空回收溶剂和烘干；溶剂回收和干燥采用减压的方法，温度67℃~70℃为宜；选择全自动电位滴定法，，自动化判定终点和计算结果；硫代硫酸钠标准溶液储存在棕色瓶中，稀标准溶液临用前再稀释；异辛烷一冰乙酸混合液严格按2：3的比例配制；碘化钾饱和溶液无析出的碘，要用移液管和加液器精确加入0.5mL；严格控制反应时间60 s十1s；反应时轻轻地震摇3~4次；反应温度不超过℃；反应时间到了要立刻准确加入30mL蒸馏水，蒸馏水应当日新煮沸去氧冷却；滴定速度要快。在检测时有效控制好这些因素，，可以得到准确可靠的过氧化值检测结果。 ·行业信息 《食用变性淀粉》国家标准通过审定 2011年3月12日，经国家标准委批复，由中国商业联合会提出、诸城市兴贸玉米开发有限公司等11家单位负责起草的《食用变性淀粉》国家标准在诸城通过审定。 目前，美国、加拿大、欧洲等发达国家和地区对食品中使用变性淀粉都制定了相关条款，规定了食品中使用变性淀粉的品种和使用量。这次《食用变性淀粉》国家标准的审定，为确保变性淀粉作为食品添加剂的安全性提供了保障。 (梁 源)