摘 要：隨著人們對(duì)食品安全關(guān)注的日益增加，電位滴定法因具有操作簡(jiǎn)單、特異性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于食品分析。本文簡(jiǎn)述了電位滴定法的工作原理、儀器構(gòu)成，論述了其在食品中碘、二氧化硫殘留量、過氧化值、酸價(jià)、維生素C以及脂肪酸值等檢測(cè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電位滴定；食品安全；檢測(cè)

Application of Potentiometric Titration in Food Safety Detection

LI Wei

（Yuncheng County Inspection and Testing Center， Heze 274700， China）

Abstract： With the increasing attention to food safety， potentiometric titration is widely used in food analysis because of its advantages of simple operation， strong specificity and easy automation. This paper briefly introduces the working principle and instrument composition of potentiometric titration， and discusses its application in the detection of iodine， sulfur dioxide residues， peroxide value， acid value， vitamin C， fatty acid value， etc. in food.

Keywords： potentiometric titration; food safety; testing

為保障人們?nèi)粘Ｉ钪械氖称钒踩仨殗?yán)格控制食品質(zhì)量，強(qiáng)化食品安全檢驗(yàn)，并持續(xù)運(yùn)用食品安全檢驗(yàn)技術(shù)來(lái)推動(dòng)檢驗(yàn)工作的開展。電化學(xué)分析法根據(jù)電學(xué)參數(shù)的不同，可以劃分為電導(dǎo)分析、電位分析、電解分析等。電勢(shì)分析有兩種方法，即直接電位法和電位法。電位滴定法是根據(jù)電極上的電位發(fā)生突變而確定滴定的最終結(jié)果，從而避免了化學(xué)滴定法因測(cè)量點(diǎn)與終點(diǎn)不一致而產(chǎn)生的誤差。電位滴定法可對(duì)有色或混濁的試樣進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，準(zhǔn)確度高，分析范圍廣，檢測(cè)范圍小，適用于食品、藥品、石油、化學(xué)、環(huán)境保護(hù)以及能源等領(lǐng)域。本文著重介紹了電位滴定法的基本原理和儀器，并就其在食品檢驗(yàn)方面的應(yīng)用進(jìn)行了概述，以期為食品安全的進(jìn)一步研究提供一定的參考價(jià)值，從而推動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法在食品安全中的推廣。

1 食品檢測(cè)工作的必要性

糧食是人們賴以生存、維持生命的重要物質(zhì)。近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和食品行業(yè)的快速發(fā)展，食品工業(yè)的規(guī)模越來(lái)越大，種類越來(lái)越多。一些企業(yè)為了獲得最大利益，在加工過程中使用不符合質(zhì)量的材料代替原材料，使得食品安全問題越來(lái)越突出。因此，食品檢驗(yàn)工作具有一定的重要性。①保障消費(fèi)者的正當(dāng)權(quán)利。②對(duì)食品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)不合格的產(chǎn)品，避免購(gòu)買不合格產(chǎn)品。③保障消費(fèi)者的合法權(quán)利，避免“劣質(zhì)商品驅(qū)逐良幣”，促進(jìn)食品企業(yè)生產(chǎn)出更可口、更安全的食品。為了保證我國(guó)食品安全的持續(xù)發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)食品安全的監(jiān)督，提升我國(guó)的食品安全，從而在世界范圍內(nèi)形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2 電位滴定法概述

電位滴定法是利用一種可以與被測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)的試劑，使其與被測(cè)物體產(chǎn)生反應(yīng)，從而檢驗(yàn)被測(cè)物質(zhì)的情況。滴定方法有酸堿滴定、沉淀滴定和氧化還原滴定3種。電位滴定法是通過測(cè)定物體的電勢(shì)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。當(dāng)被測(cè)物質(zhì)加入到溶液中時(shí)，其電勢(shì)就會(huì)發(fā)生很大的變化。電勢(shì)滴定法與其他采用電勢(shì)的方法相比，對(duì)精確度要求不高，且受測(cè)試環(huán)境的影響很小，溫度變化、溶液電勢(shì)的變化都不會(huì)影響最后的測(cè)試結(jié)果，因而在實(shí)際應(yīng)用中非常廣泛。

3 滴定裝置

電位滴定裝置包括滴定管、滴定池、指示電極、參比電極、攪拌棒和電位計(jì)（圖1）。根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，滴定管可以選擇恒量滴定管、微量滴定管、半量滴定管等。根據(jù)滴定反應(yīng)類型，有多種指示電極。例如，將pH值玻璃電極用作指示電極的酸堿滴定；采用鉑電極作指示電極進(jìn)行氧化-還原滴定法；當(dāng)以EDTA作滴定劑的配位滴定時(shí)，可以選用鈣和銅兩種不同的離子選擇性電極；若用硝酸銀滴定鹵素離子，可以用銀電極作指示電極；根據(jù)指示劑顏色變化確定終點(diǎn)時(shí)，也可以使用光度電極。利用手工操作滴定裝置，每加入一定量的滴定劑，記錄一次電動(dòng)勢(shì)值，并用二階導(dǎo)數(shù)法求滴定終點(diǎn)，這種滴定方式速度較慢，不適于日常分析。為此，提出了滴定終點(diǎn)自動(dòng)控制的方法，稱為自動(dòng)電位滴定。自動(dòng)電位滴定儀與計(jì)算機(jī)聯(lián)用，可以自動(dòng)控制滴定過程，自動(dòng)處理各種數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采集與分析測(cè)量數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)離群值，從而確保分析的客觀、可追溯，為實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量管理創(chuàng)造有利的條件。目前，許多實(shí)驗(yàn)室已裝備有優(yōu)良的自動(dòng)電位滴定器，但目前國(guó)內(nèi)的測(cè)試手段尚未普及，使用范圍有限。

4 電位滴定法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

電位滴定技術(shù)在使用過程中，不需要任何指示劑，不會(huì)受到溶液的濁度、顏色等因素的影響，可以根據(jù)終點(diǎn)的精確度來(lái)進(jìn)行判定。因此，在食品安全檢驗(yàn)中，要充分利用電位滴定法的優(yōu)點(diǎn)，有針對(duì)性、因地制宜地運(yùn)用技術(shù)[1]。

4.1 檢測(cè)食品中的二氧化硫含量

當(dāng)前，一些食品企業(yè)為了增加產(chǎn)品的外觀和保質(zhì)期，會(huì)在食物中加入更多的二氧化硫，過量的二氧化硫會(huì)對(duì)人體器官造成損傷。常規(guī)的測(cè)定方法大多是通過蒸餾滴定法來(lái)進(jìn)行，不僅費(fèi)時(shí)，檢測(cè)效率低下，而且很難適應(yīng)目前大規(guī)模樣品的檢測(cè)和分析。于是，人們逐步選擇了電位滴定法。在采用電位滴定法時(shí)，一般使用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液、乙酸鉛溶液、鹽酸溶液，并與電腦設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀出與處理，提高了處理效率和精確性。另外，采用電位滴定法和定氮法相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)是既保證了儀器的簡(jiǎn)單性，又保證了儀器的快速性（一般在6～8 min內(nèi)就能完成所有的測(cè)試），提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，尤其是對(duì)于大量樣品的檢測(cè)更具有實(shí)際意義。

4.2 檢測(cè)食品中的鹽分

有些食物中含有大量的氯化鈉，這種鹽在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生顯著的傷害，但長(zhǎng)期服用會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生一定的傷害。由于傳統(tǒng)的化學(xué)分析法測(cè)定準(zhǔn)確性不高，目前電位滴定法已取代了常規(guī)的測(cè)量。在食品中，使用電位滴定法測(cè)定食鹽中的氯化鈉，通常將銀電極與飽和甘汞電極形成一系列的原液系統(tǒng)，再用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，從而達(dá)到對(duì)食品中氯化鈉的準(zhǔn)確測(cè)量[2]。

4.3 檢測(cè)食品的過氧化值

過氧化值是反映油脂及脂肪酸氧化狀況的重要指標(biāo)。例如，對(duì)于某些食品來(lái)說(shuō)，其過氧化值較高，說(shuō)明其脂肪含量已發(fā)生明顯的變化，容易引發(fā)心血管疾病，并有可能引發(fā)癌癥。目前，我國(guó)的過氧化值測(cè)定技術(shù)主要有色譜法、指示劑滴定法、電位滴定法等3種方法，但由于色譜法的費(fèi)用太高，而指示劑滴定法的測(cè)量誤差也比較大，所以選用電位滴定法更具實(shí)用性。采用先進(jìn)的全自動(dòng)電位滴定裝置，提高了測(cè)定過氧化值的準(zhǔn)確度和效率。

4.4 檢測(cè)食品中的脂肪酸值

電位滴定法是食品中脂肪酸值測(cè)定的一種常用方法，它可以通過對(duì)食物中的游離脂肪酸含量進(jìn)行檢測(cè)，迅速判定食物是否發(fā)生了變質(zhì)和變質(zhì)的程度。在實(shí)際滴定時(shí)，通常使用的是氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過測(cè)定每100 g糧食中所需要的氫氧化鉀的含量，從而得到食物中的脂肪酸含量。由于其自身的化學(xué)特性，當(dāng)?shù)味ǖ臅r(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，大氣中的CO2組分將會(huì)影響最后的滴定。所以，在采用電位滴定法時(shí)，為了避免測(cè)定結(jié)果過高，需要適當(dāng)控制滴定時(shí)間[3]。

4.5 檢測(cè)食品中的含糖量

許多食物含有大量的糖，包括果糖、葡萄糖、乳糖等，它們一部分來(lái)自食物自身，另一部分來(lái)自食物處理過程中的各種化學(xué)反應(yīng)。由于食物中的糖元素及其含量與食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有很大的關(guān)系，人們?cè)絹?lái)越多地選擇低糖食物，所以有必要對(duì)食物中的糖進(jìn)行檢測(cè)，以避免食物中的糖分超標(biāo)。在檢測(cè)時(shí)，一般采用電位滴定法，即采用鉑環(huán)復(fù)合電極，以0.1%葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定液，以兩種不同的斐林試劑（0.1 g·mL-1氫氧化鈉溶液，0.05 g·mL-1硫酸銅溶液0.05 g）為基礎(chǔ)，結(jié)合分析化學(xué)有關(guān)的方法，達(dá)到比較精確的測(cè)定結(jié)果。

4.6 檢測(cè)食品中的維生素含量

維生素是一種重要的物質(zhì)，在現(xiàn)代新觀念的指導(dǎo)下，許多食物中都會(huì)加入一定數(shù)量的維生素，但含量各不相同。為了檢驗(yàn)食品中的維生素含量是否達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，并確定有無(wú)虛假?gòu)V告，需要采用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段。目前，用于檢測(cè)食品中維生素含量的兩種常用檢測(cè)方法有氧化還原法和電位滴定法，其中電位滴定法具有更大的優(yōu)越性，因?yàn)樗皇苁称分械纳?、濁液等因素的干擾，因而得到了更多的應(yīng)用，尤其是在維生素C含量測(cè)定方面的應(yīng)用。但是，現(xiàn)有的電位滴定法也有耗時(shí)、數(shù)據(jù)處理等問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)[4]。

4.7 檢測(cè)食品中的酸價(jià)

酸價(jià)也叫酸值或酸度，其表示中和1 g化學(xué)物質(zhì)所消耗的氫氧化鉀的含量，一般單位為mg，主要用于衡量脂肪中游離脂肪酸的含量，并由此推斷食物中的油脂是否出現(xiàn)變質(zhì)以及變質(zhì)程度。高酸價(jià)的食品容易引起人體不適，嚴(yán)重?fù)p害人體的某些器官。為了精確地測(cè)定食物中的酸價(jià)，目前常用的3種方法有電位滴定法、光譜法和指示劑滴定法。從目前的發(fā)展情況來(lái)看，一般采用《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測(cè)定》（GB 5009.229—2016）標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，選擇低溫溶劑自動(dòng)電位滴定法進(jìn)行酸價(jià)檢測(cè)，該檢測(cè)方法具有更高的準(zhǔn)確性和更低的檢測(cè)誤差，在提高檢測(cè)效率和檢測(cè)質(zhì)量方面發(fā)揮著突出作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電位滴定法在實(shí)踐中也有了很大的突破。例如，以含番茄紅素的保健食品酸價(jià)測(cè)定為例，采用氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)液作為滴定液取代傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑，可取得更好的測(cè)定結(jié)果。

4.8 檢測(cè)食品中的總酸含量

食物中的總酸值是食物中所能釋放出的氫離子的數(shù)量，一般情況下，飲料、乳制品、蜂蜜及其制品、蔬菜制品等都要進(jìn)行酸度測(cè)定。過去常用的測(cè)定方法是通過電導(dǎo)法和pH值電位法進(jìn)行測(cè)定，而現(xiàn)在，隨著電位滴定法的廣泛應(yīng)用，已逐步替代了上述兩種方法。在實(shí)際使用中，一般采用兩點(diǎn)電位滴定法，以解決兩點(diǎn)滴定法難以判定總酸的難題。此外，一些化驗(yàn)員采用間歇電位滴定技術(shù)對(duì)最后的測(cè)定位置進(jìn)行了分析和計(jì)算，以防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息量過大、兩個(gè)點(diǎn)定位困難等問題，確保了檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度和科學(xué)性[5]。

4.9 檢測(cè)食品中的碘含量

在食品碘含量的檢測(cè)中，通常使用指針滴定法測(cè)量碘離子，具有隨機(jī)性。采用兩點(diǎn)電位滴定法，只要在終端處記錄兩次，就可以用兩點(diǎn)法測(cè)定食用鹽中碘離子含量。與傳統(tǒng)的直接滴定法相比，自動(dòng)電位滴定法具有較高的精確度。

5 結(jié)語(yǔ)

電位滴定法有很多其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。①使用方便，使用簡(jiǎn)易設(shè)備即可進(jìn)行大規(guī)模的檢測(cè)。②檢測(cè)流程明確，測(cè)試原理及測(cè)試方法條理清晰，操作簡(jiǎn)便、效率高，可用于各類復(fù)雜食品的檢驗(yàn)；最終電位滴定方法具有較高的準(zhǔn)確度，可以滿足多種測(cè)試條件。目前，國(guó)內(nèi)還沒有建立起一套完整的自動(dòng)電位滴定技術(shù)，各種技術(shù)指標(biāo)都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)踐中很難采用兩點(diǎn)滴定法。因此，在繼續(xù)推進(jìn)電位滴定技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合更高的檢測(cè)指標(biāo)，完善檢測(cè)技術(shù)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化示范項(xiàng)目，為我國(guó)的食品安全作出更大的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：李偉（1982—），男，山東菏澤人，大專，助理工程師。研究方向：食品檢測(cè)。