电位滴定法检测稻谷脂肪酸值应用试验
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AI摘要
脂肪酸值是评价玉米、稻谷在储藏过程中品质劣变的重要指标之一[1],常采用人工滴定法、电位滴定法、电导滴定法、近红外光谱法测定[2]。人工滴定法是指在试
摘要由作者通过智能技术生成脂肪酸值是评价玉米、稻谷在储藏过程中品质劣变的重要指标之一[1],常采用人工滴定法、电位滴定法、电导滴定法、近红外光谱法测定[2]。人工滴定法是指在试样提取溶液中加入酚酞作为指示剂，用KOH标准滴定液进行滴定，通过肉眼观察溶液颜色变化来确定滴定终点[3]。由于该法采用无水乙醇提取粮食的脂肪酸，在提取过程中会使部分醇溶性蛋白溶出，而醇溶性蛋白遇水则会形成乳白色的胶状物，导致溶液浑浊，掩盖了指示剂颜色变化，使滴定终点难以判断[4]。此外，不同检验员对滴定终点颜色变化的敏感度也不同，导致同一份试样的脂肪酸值存在偏差。电位滴定法是以测量滴定过程中指示电极的电位变化为基础的电化学分析方法。在滴定过程中，随着滴定液的加入，待测离子与滴定液发生化学反应，导致电极电位变化，并在化学计量点附近发生电位突跃，以此确定滴定终点[5][6]。
为了克服人工滴定法存在的缺陷，本试验采用电位滴定法测定稻谷中的脂肪酸值，以滴定过程中电位突跃点作为脂肪酸值的滴定终点，并与人工滴定法进行对比分析，以期提高检测脂肪酸值的准确性和消除人为误差，达到精确监控储粮品质变化的目的。
1 试验材料
1.1 材料与试剂
试验所用稻谷样品均取自重庆市上桥粮食中转库有限责任公司高新区储备库。95%乙醇、无水乙醇、氢氧化钾、邻苯二甲酸氢钾、酚酞，试剂均采用分析纯试剂。
1.2 仪器与设备
101-2AB电热鼓风干燥箱、ATY124电子天平、BLH-3250B实验砻谷机、BLH-5601锤式旋风磨、BLH-2950粮食振荡器、ZD-3A电位滴定仪、Mettler Toledo pH复合电极。
2 试验方法
2.1 氢氧化钾标准溶液的配置
按照GB/T 20569-2006《稻谷储存品质判定规则》附录A要求，配置成0.01020 mol/L的氢氧化钾标准滴定液。
2.2 稻谷水分含量测定
按照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》第一法直接干燥法测定稻谷水分含量。
2.3 稻谷样品制备
参照GB/T 5497-85《粮食、油料扦样、分样方法》对稻谷进行去杂、分样，采用砻谷机脱壳，脱壳后的糙米采用锤式旋风磨制成40目左右的粉末，混匀后装入磨口瓶中备用。
2.4 稻谷样品脂肪酸提取
称取10.00±0.01 g粉末于250 mL具塞磨口锥形瓶中，加入50.0 mL无水乙醇于振荡器中振摇10 min, 振荡频率100次/min, 振荡完成后静置1 min, 过滤取滤液25 mL,随即进行人工滴定和电位滴定。
2.5 测定方法
2.5.1 人工滴定法
人工滴定法按照GB/T 20569-2006《稻谷储存品质判定规则》中的附录A执行。取25 mL滤液于100 mL的锥形瓶中，加入50 mL无CO2蒸馏水和3～5滴酚酞，充分振摇，用标定好的氢氧化钾标准滴定液滴定，当试样溶液初现微红色且30 s内无明显褪色时滴定结束，读取滴定液使用量，同时以25 mL无水乙醇代替滤液做空白试验。
2.5.2 电位滴定法
2.5.2.1 电位滴定法滴定终点的确定
取一份待测试样，在电位滴定仪上选择手动滴定模式，记录每步滴定体积及相应电位值，绘制电位-滴定体积实时变化曲线，同时计算对应的一阶微分曲线，以一阶微分曲线最高峰顶点所对应的电位值作为滴定终点。
2.5.2.2 电位滴定法测定脂肪酸值
取25 mL滤液于100 mL的锥形瓶中，加入50 mL无CO2蒸馏水，3～5滴酚酞以及一粒四氟乙烯磁力搅拌子，置于电位滴定仪磁力搅拌器上，以适当速度搅拌10 s, 用标定好的氢氧化钾标准滴定液滴定，以电极在测试试样中的电位突跃点作为脂肪酸值的滴定终点，读取滴定液使用量，同时以25 mL无水乙醇代替滤液做空白试验。
2.6 实验数据处理
实验数据分别采用Microsoft Excel 2019、SPSS 26以及Origin 2019进行处理、显著性分析以及图形绘制。其中，显著性分析采用独立样本t检验，差异显著性水平(P<0.05)。
3 结果与分析
3.1 电位滴定法终点的确定
如图1所示，电位-滴定体积实时变化曲线及一阶微分曲线确定电位滴定法的滴定终点为120 mV,即在电位滴定仪上通过“预设电位”设定电位值120 mV作为电位滴定法测定稻谷脂肪酸值的滴定终点。
图1 脂肪酸值滴定终点测定曲线
3.2 电位滴定法的适用性
取2024年新入库的稻谷样以及0P10仓已储存2年的稻谷样作为低脂肪酸值样品A和高脂肪酸样品B,选择3名检验员在同一温湿度环境下同时对A、B样品进行脂肪酸值的人工滴定和电位滴定，并对测定结果进行分析。如表1所示，5次重复试验下，人工滴定法和电位滴定法的检测结果均未超过国标规定的误差范围(2 mg/100g)。如图2所示，采用独立样本t检验对两种方法测出的脂肪酸值进行显著性分析。低脂肪酸样品组A的P值为0.0717,高脂肪酸样品组B的P值为0.0694,均大于0.05,表明电位滴定法与人工滴定法测定脂肪酸值不存在显著性差异，因此，电位滴定法能够满足日常检测脂肪酸值的重复性和准确性要求。
表1人工滴定法与电位滴定法检测结果
3.3 人工滴定法与电位滴定法的精密度比较
图2 人工滴定法与电位滴定法的差异性分析
从图2可以看出，无论是低脂肪酸样品A还是高脂肪酸样品B,与人工滴定法相比，采用电位滴定法测定15次脂肪酸值的结果离散程度更低。因此，如表2所示，我们进一步计算两种方法的MSD值发现，电位滴定法的MSD值均小于人工滴定法，表明电位滴定法测定脂肪酸值比人工滴定法更稳定，这可能是由于不同检验员对滴定终点颜色判定的不同而导致测定的脂肪酸值存在偏差。同时也表明了电位滴定法的精密度更高，且不受人为因素的干扰。
表2人工滴定法与电位滴定法标准偏差对比
4 结论
4.1 电位滴定法测定脂肪酸值操作简单，数据更准确、可靠，减少了人工滴定检测人员对终点判断和重复性的误差，可以替代人工滴定，提高工作效率。同时可以用其结果与人工滴定对比，校对人工滴定结果的准确性，纠正检验员对滴定终点的判定，缩小检验误差。
4.2 在实际应用过程中，电位滴定法仍有两点不足之处：一是在切换滴定高低脂肪酸值样品时，需要调整电位滴定仪器的长短滴时间；二是与人工滴定法相比，电位滴定法测定一个样品的时间较长，在一定程度上影响了脂肪酸值的测定。因此，电位滴定法测定脂肪酸值仍需不断优化。