電位滴定法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

賈曉婷 劉永欣

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷提升，市場(chǎng)上的食品種類越來越多樣化，致使食品檢測(cè)工作量快速攀升，于是食品檢測(cè)領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為必然。其中，電位滴定作為較為適用的一種方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的自動(dòng)化，極大地推動(dòng)了食品檢測(cè)效率的提升。本文就電位滴定法在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了梳理和總結(jié)。

一、電位滴定法概述

滴定技術(shù)是通過使用能夠與被檢測(cè)對(duì)象發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)試劑，使之與被檢測(cè)對(duì)象發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)的存在性以及量值進(jìn)行檢驗(yàn)。滴定技術(shù)包括酸堿滴定、沉淀滴定、氧化還原滴定等類型，本文主要闡述電位滴定在食品檢測(cè)中的應(yīng)用。

電位滴定法主要根據(jù)被檢測(cè)物的電位變化情況進(jìn)行檢測(cè)。被檢測(cè)物在配置成為溶液后，均能表現(xiàn)出一定的電位屬性，通過加入反應(yīng)試劑，被檢測(cè)物溶液由于成分出現(xiàn)顯著的變化，因此電位會(huì)產(chǎn)生較大的改變，通過檢驗(yàn)反應(yīng)試劑加入前后的電位變化情況，即可得出檢測(cè)物的存在情況以及量值。

與其他利用電位進(jìn)行檢測(cè)的方法相比，電位滴定法無需對(duì)溶液的電位進(jìn)行更加精準(zhǔn)的測(cè)量，檢測(cè)環(huán)境對(duì)結(jié)果的影響也極小，溫度的變化、溶液的電位情況等均不會(huì)對(duì)最終的檢測(cè)結(jié)果造成影響，因此該檢測(cè)方法得到了極為普遍的運(yùn)用。

二、滴定檢測(cè)實(shí)驗(yàn)需要的

基本裝置以及具體使用要求

進(jìn)行電位滴定實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要使用以下基本裝置：滴定實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的反應(yīng)池裝置、滴入反應(yīng)試劑的取液滴液裝置、電位變化情況監(jiān)控使用的電極裝置、參照的電極裝置、攪拌器以及電勢(shì)測(cè)量的設(shè)備。以上所有基礎(chǔ)裝置應(yīng)按照?qǐng)D1完成連接。

選擇取液滴液設(shè)備時(shí)，要根據(jù)取液對(duì)象的體量選擇常規(guī)等級(jí)的設(shè)備，或能夠進(jìn)行微量或半微量操作的特殊類型設(shè)備。選擇電極類型時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體種類確定。如果是酸堿類型的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)使用pH指示類型的電極;如果是氧化反應(yīng)類型的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)使用氧化敏感性更高的鉑電極;如果是絡(luò)合類型的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)使用EDTA類型的反應(yīng)試劑，并且配合使用鈣或者銅的離子電極;如果是沉淀類型的實(shí)驗(yàn)，則應(yīng)當(dāng)采用硝酸銀的反應(yīng)試劑以及銀的離子電極。

目前在食品檢測(cè)中使用電位滴定法時(shí)，一般是使用設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)，用于食品檢測(cè)的電位滴定自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備包括國(guó)產(chǎn)以及進(jìn)口類型，可以實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)化檢測(cè)以及結(jié)果的自動(dòng)生產(chǎn)。該種類型的設(shè)備能夠?qū)κ称分械臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)存量以及食品中殘存的揮發(fā)性等物質(zhì)進(jìn)行多樣檢測(cè)，具有檢測(cè)速度快且效率高的優(yōu)勢(shì)。

三、電位滴定法在食品檢測(cè)

中的具體應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)

1.檢測(cè)食用鹽中的活性碘離子。兩點(diǎn)法是滴定實(shí)驗(yàn)中一種準(zhǔn)確性較高的簡(jiǎn)化方法，是對(duì)傳統(tǒng)滴定方法進(jìn)行科學(xué)簡(jiǎn)化后產(chǎn)生的具備普及價(jià)值的實(shí)驗(yàn)方法。傳統(tǒng)滴定法在使用過程中需要通過多次小劑量的滴定實(shí)驗(yàn)對(duì)終點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更為精準(zhǔn)的檢測(cè)，因此即便采用自動(dòng)化的模式，傳統(tǒng)滴定方法仍然需要較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)周期，在人工操作階段甚至存在精準(zhǔn)度較低的問題。由孫曉麗提出的針對(duì)活性碘離子進(jìn)行的滴定方法，是兩點(diǎn)法中一種有效的運(yùn)用方式，通過接近終點(diǎn)的兩次實(shí)驗(yàn)，即能準(zhǔn)確獲取終點(diǎn)數(shù)據(jù)。由趙衛(wèi)京提出的電位突躍的運(yùn)用，能夠通過數(shù)據(jù)直接證明自動(dòng)化在滴定方法中的準(zhǔn)確性明顯高于人工操作。因此，使用自動(dòng)化技術(shù)下的兩點(diǎn)法對(duì)食鹽中的活性碘離子進(jìn)行檢測(cè)，不但效率極高，并且實(shí)驗(yàn)成本相對(duì)較低。

2.檢測(cè)食品中SO2的殘留情況。SO2能夠較好地改善食品外觀，但其對(duì)人體的傷害也極為顯著，能夠造成永久性傷害，在使用總劑量過大的情況下甚至可能威脅生命。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，針對(duì)SO2殘留情況進(jìn)行滴定檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)被檢測(cè)的食品樣本進(jìn)行蒸餾處理，但這一過程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，并且在蒸餾完成后需要加入淀粉來指示顏色，淀粉加入過程則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性極差。隨著檢測(cè)方法的不斷升級(jí)，具有較高重復(fù)性的間接形式取代原有形式，能夠?qū)Πㄆ咸丫圃趦?nèi)的檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行SO2的定量檢測(cè)，但精準(zhǔn)性較差。目前采用的定氮與自動(dòng)滴定聯(lián)合的方法，能夠?qū)?shí)驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)控制在8min左右，并且精準(zhǔn)度較高，因此使用較為普遍。

3.檢測(cè)食品中的過氧產(chǎn)物。食品發(fā)生過氧化反應(yīng)出現(xiàn)過氧化物，往往意味著食品已經(jīng)發(fā)生變質(zhì)問題，因此對(duì)過氧產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)是檢驗(yàn)食品是否存在變質(zhì)問題的重要方法。通過電化學(xué)、光譜、色譜等多種檢測(cè)方法均能夠?qū)^氧產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，使用滴定方法同樣能夠?qū)^氧產(chǎn)物的存在以及存量進(jìn)行極為精準(zhǔn)的測(cè)量。

針對(duì)過氧產(chǎn)物的檢測(cè)過程非常簡(jiǎn)單，終點(diǎn)值的獲取較為便宜，人工操作與自動(dòng)操作的差別并不大。因此，針對(duì)食品中的過氧產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的總量選擇適合的方法。如果樣本總量較少，而人工操作對(duì)于樣本的需求較小，可以較為有效地控制單次檢測(cè)的成本;如果樣本總量較多，則可以使用自動(dòng)化的檢測(cè)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本的高精度檢驗(yàn)。

針對(duì)過氧化反應(yīng)較為明顯的糕點(diǎn)類食品進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要通過顏色對(duì)比來獲得最終的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

4.檢測(cè)食品中的“酸”。食品整體的酸性表現(xiàn)、食品中需要包含的酸的含量、不應(yīng)出現(xiàn)的酸的存在以及存量、酸的總含量等，均屬于食品檢測(cè)的重要內(nèi)容。使用滴定的實(shí)驗(yàn)方法，能夠?qū)κ称分械摹八帷边M(jìn)行有效檢測(cè)。

（1）針對(duì)食品自身的酸性表現(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)。很多食品的酸性表現(xiàn)與食品的質(zhì)量存在顯著的正相關(guān)，其中最具代表性的是食用油。食用油本身具備一定的酸性，而且不同品質(zhì)的食用油酸性相差較多，如果食用油的酸性表現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相差較多，就意味著喪失了基礎(chǔ)的食用功能。對(duì)食用油而言，整體的酸性或者標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下的“酸價(jià)”越低，意味著品質(zhì)越高。如果油脂的酸價(jià)過高，則可能出現(xiàn)食用后胃腸不適等情況，因此極有必要對(duì)此類食品的酸性表現(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)非水溶性質(zhì)的油脂等食物進(jìn)行滴定檢驗(yàn)時(shí)，普遍采用的溶劑配置方法包括加溫配置以及非加溫狀態(tài)下的油脂類型溶液配置。通過對(duì)各種常見油脂以及肉類等檢測(cè)對(duì)象檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)可知，冷溶液配置形式的檢測(cè)結(jié)果更為精準(zhǔn)。因此當(dāng)前對(duì)油脂等大多采用自動(dòng)的冷溶液檢測(cè)方法，而且在檢測(cè)過程中使用二次作圖的方法進(jìn)行輔助，能夠進(jìn)一步提升檢測(cè)的精準(zhǔn)性。

（2）針對(duì)還原反應(yīng)較為敏感的抗化學(xué)酸進(jìn)行檢測(cè)。在食品當(dāng)中，部分酸的存在必要性極為顯著，其中最具代表性的是抗壞血酸，即人體必需維生素當(dāng)中的維生素C。維生素C在人體新陳代謝中能夠表現(xiàn)出極為強(qiáng)勢(shì)的解毒效果，并且由于具備極高的還原敏感度，能夠有效清除人體中存在的自由基，延緩人體的衰老過程，還能對(duì)癌癥的預(yù)防起到較為顯著的作用。

對(duì)抗壞血酸進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，光譜、色譜等檢測(cè)方法也能夠得到較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，但采用滴定方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于溶液的變化情況對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響較小，因此當(dāng)前檢測(cè)抗壞血酸物質(zhì)時(shí)采用滴定方法更為普遍。

需要進(jìn)行抗壞血酸檢測(cè)的食品，大多為水果以及水果制品、蔬菜以及蔬菜產(chǎn)品等。在實(shí)驗(yàn)過程中，一般采用反應(yīng)效果較為顯著的KI離子作為反應(yīng)物質(zhì)，通過KI離子中碘反應(yīng)的情況，工作人員能夠極為準(zhǔn)確地測(cè)定被檢測(cè)食品中含有的抗壞血酸總量。

（3）對(duì)糧食中游離狀態(tài)的脂肪酸值進(jìn)行檢測(cè)。在糧食檢驗(yàn)中，游離狀態(tài)的脂肪酸數(shù)值能夠較為顯著地標(biāo)識(shí)出糧食當(dāng)前的質(zhì)量。如果糧食品質(zhì)較高，其游離的脂肪酸值就較低，而脂肪酸值上升普遍代表糧食品質(zhì)下降。但在糧食檢測(cè)過程中，研究者逐漸發(fā)現(xiàn)單純依靠游離的脂肪酸值判定糧食質(zhì)量存在一定的偏頗，而根據(jù)王錦云、黃少華等研究人員的研究成果，在檢測(cè)中加入對(duì)氨基酸形態(tài)氮元素的檢測(cè)，能夠獲得更為全面和準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

此外，根據(jù)王錦云、黃少華的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，對(duì)游離的脂肪酸進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，人工檢測(cè)結(jié)果和自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果的偏差較小，因此滴定方法在食品檢驗(yàn)中不僅能夠?qū)Υ篌w量的實(shí)驗(yàn)對(duì)象完成檢測(cè)，還能夠?qū)π┝康臋z測(cè)對(duì)象完成精度較高的檢測(cè)。需要注意的是，由于脂肪酸能夠在空氣中二氧化碳的影響下產(chǎn)生活性變化，因此要嚴(yán)格控制滴定的速度。

（4）對(duì)食品中的酸量總值進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)食品的總體酸值進(jìn)行檢驗(yàn)，一般是檢驗(yàn)食品中的氫離子總量，主要針對(duì)酒類、飲料、各種乳品、果蔬制品、淀粉類的食品以及調(diào)味品等，酸值對(duì)這些食品的質(zhì)量影響較大。

傳統(tǒng)的滴定方法在進(jìn)行此類檢測(cè)時(shí)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，為了滿足大規(guī)模檢驗(yàn)的需要，對(duì)總體酸值進(jìn)行檢驗(yàn)一般采用間隔滴定的方法，這是在兩點(diǎn)法基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種檢測(cè)方法，能夠在有效提高檢測(cè)效率的基礎(chǔ)上，確保檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率。

5.檢測(cè)總體含糖量。使用滴定的方法，能夠?qū)κ称分泻械乃刑穷愡M(jìn)行檢測(cè)。食品中含有的糖包括常見的蔗糖、果糖、乳糖等類型，也包括能夠直接吸收使用的單糖以及與單糖性質(zhì)類似、還原表現(xiàn)較為顯著的淀粉等。

含糖總量能夠體現(xiàn)出食品的品質(zhì)，在人們對(duì)食品的要求越來越高的背景下，還需要對(duì)食品含糖的類型以及精準(zhǔn)的含量進(jìn)行測(cè)量。滴定的方法能夠?qū)κ称返暮乔闆r進(jìn)行較為基礎(chǔ)的測(cè)量，然而由于糖類部分構(gòu)成物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，在檢測(cè)過程中發(fā)生變性的比例較高，導(dǎo)致滴定方法的檢測(cè)結(jié)果比其他類型的檢測(cè)結(jié)果數(shù)值較大，因此在進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)時(shí)一般不使用滴定的方法。不過，在測(cè)量總量較大的情況下，由于滴定的方法能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲取大量的準(zhǔn)確檢測(cè)結(jié)果，因此同樣具備一定的普及性。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著大量新型食品的出現(xiàn)，食品檢測(cè)行業(yè)必須能夠滿足大量檢測(cè)以及準(zhǔn)確檢測(cè)的需求。電位滴定作為食品檢驗(yàn)中較為常用的類型，在自動(dòng)化過程中依然能夠保持極高的準(zhǔn)確度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)效率更高的檢測(cè)，因此更能夠適應(yīng)當(dāng)前的社會(huì)需求，并能夠在很大程度上對(duì)食品檢測(cè)整體行業(yè)的發(fā)展起到顯著的影響，因此通過技術(shù)改進(jìn)促進(jìn)電位滴定方法的發(fā)展，是提升食品檢驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾緩健?/p>