大豆油中不饱和脂肪酸含量的测定

大豆油中不饱和脂肪酸含量的测定 申卓凡 吉林大学化学学院14级9班 [实验用品] 1. 仪器 电子分析天平，台秤，10mL、100mL量筒，25mL吸量管，锥形瓶（250mL），酸碱两用滴定管（25mL）。 2. 试剂 0.1mol/L Na2S2O3溶液（待标定），重铬酸钾（AR），碘化钾溶液（20%），6mol/L 盐酸，淀粉指示剂（0.5％），95%乙醇溶液，碘（AR）。 3. 福临门一级大豆油。 [实验原理] 碘值或称碘价(iodine value, iodine value)的定义为每100克样品所反应或加成的碘单质质量，是示有机化合物不饱和程度的一个指标。碘值常用来衡量油脂、脂肪酸、蜡及聚酯类等物质的不饱和程度。 碘值是油脂的重要特征之一。碘值越高，表明不饱和脂肪酸的含量越多。根据碘值的大小，可以鉴定油脂的不饱和程度，并以此衡量油脂的属性。例如：碘值大于130的油脂属于干性油脂；碘值小于100的油脂属于不干性油脂；碘值介于100～130之间的油脂属于半干性油脂。 碘值法是广泛采用的测定油脂不饱和程度的简便方法。碘值的测定方法很多，如氯化碘-乙醇法、氯化碘-乙酸法（韦氏法）、碘酊法、溴化法、溴化碘法等，其中较为广泛采用的是氯化碘-乙酸溶液法（韦氏法）和碘酊法。本实验中以碘酊法测定大豆油的碘值。 实验中称量一定质量的大豆油，用乙醇溶解。加入过量的一定体积和浓度的碘-乙醇溶液和水，放置反应一段时间。之后用标定好的硫代硫酸钠溶液测定溶液中剩余的碘量。通过以上实验数据即可计算出大豆油的碘值。 反应方程式： Cr2O72-+6I-+14H+====2Cr3++3I2+7H2O 2S2O32-+I2====S4O62-+2I- [实验步骤] 1. Na2S2O3溶液浓度标定 将重铬酸钾固体在150～180℃烘干2h，放入干燥其中冷却至室温。准确称取0.9～1.0g K2Cr2O7（精确至±0.0001 g）于100mL烧杯中，加蒸馏水溶解后移入250mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。 移取20.00mL K2Cr2O7溶液于250mL锥形瓶中，加3mL 6mol/L盐酸，5mL KI溶液，盖上表面皿，摇匀，置于暗处5min。加50ml蒸馏水，立即用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定。临近终点时溶液为浅黄绿色，加2mL淀粉指示剂，溶液变蓝，继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色即到达终点。平行标定3次。 2.碘溶液浓度标定 称取2.4g碘，溶解于95％乙醇中，配制成100mL溶液。准确移取配好的I2-乙醇溶液10.00ml于锥形瓶中，立即以标定好的Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色，加2mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失为终点。平行标定3次。 3.大豆油碘值测定 根据大豆油的预估碘值(120-136)确定称样量。准确称取适量油品0.20～0.22g（精确至±0.0001g）于锥形瓶中，加无水乙醇10～15mL，使样品完全溶解。如果不易溶解，可置于水浴中加温到50～60℃至完全溶解，冷却。 准确移取标定好的I2-乙醇溶液20.00mL注入已完全溶解并彻底冷却的样品液中，加水100mL，充分摇荡使成乳浊状，盖上表面皿，置于暗处5min。然后以标定好的Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色，加2mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失为终点。平行测定3次。 [数据处理] 1. Na2S2O3溶液浓度标定 m(K2Cr2O7)= 0.9613 g 实验项目 1 2 3 V(K2Cr2O7)/mL 20.00 20.00 20.00 V(Na2S2O3)/mL 13.88 13.84 13.83 c(Na2S2O3)/(mol/L) 0.1130 0.1133 0.1134 (Na2S2O3)/(mol/L) 0.1132 di -0.0002 0.0001 0.0002 dr/% -0.2 0.09 0.2 注： 2. I2-乙醇溶液浓度标定 c(Na2S2O3)= 0.1132 mol/L 实验项目 1 2 3 V(I2)/mL V(Na2S2O3)/mL c(I2)/(mol/L) (I2)/(mol/L) di dr/% 注： 1. ρ（I2）= c(I2)V(I2) 2. 实验过程中并未准确测定该项，因为中途重新配制了一次碘溶液。 3. 大豆油碘值测定 ρ(I2）= 2.4g/100mL（实验过程中并未准确标定碘溶液的浓度，因为中途重新配了一次碘溶液。） 实验项目 1 2 3 m(样品)/g 0.2326 — — V(碘-乙醇溶液)/mL 20.00 — — V(Na2S2O3)/mL 32.90 — — 碘值/(g/100g) 0.3 — — 平均碘值/(g/100g) — di — — — dr/% — — — 注： 1. 2.结果中得到的碘值应该是四位有效数字。但由于实验过程中没有准确标定碘溶液的浓度，用0.5mol/L的碘溶液稀释配制成实验用碘溶液，根据有效数字的保留规则，结果保留一位有效数字。 [结果分析]     测得的大豆油碘值接近0，与大豆油的碘值范围120-140完全不符，可以断定实验中大豆油基本没有与碘发生反应，碘值测定失败。具体的讨论见实验分析。 大豆油中不饱和脂肪酸含量的测定 实验分析     本次实验的内容是以碘酊法测定大豆油的碘值。实验中称量一定质量的大豆油，用乙醇溶解，加入过量的一定体积和浓度的碘-乙醇溶液和水，振荡，放置反应一段时间，之后用标定好的硫代硫酸钠溶液测定溶液中剩余的碘量。通过以上实验数据即可计算出大豆油的碘值。 1 实验过程     实验时，标定硫代硫酸钠溶液浓度的部分是成功的。但接下来大豆油和过量碘反应的步骤失败了。现将实验过程详细地叙述如下：     首先，用量筒取实验室提供的0.5mol/L的碘-碘化钾溶液50mL,加200mL无水乙醇配制成质量浓度为24g/L的碘溶液250mL。然后将少量大豆油倒在表面皿上，放置在分析天平上称量，用胶头滴管吸取少量大豆油转移至锥形瓶内，胶头滴管内残留的大豆油用乙醇清洗干净后全部转移入锥形瓶内，减少的示数即为大豆油的质量（整个过程为减量法）。称取0.2326g大豆油于250 mL锥形瓶中，加15 mL无水乙醇，振荡，用热水浸泡锥形瓶促进油脂溶解。接下来，用移液管移取20.00 mL配制好的碘溶液于锥形瓶中，加100mL水，振荡，盖上表面皿，置于暗处5min。最后，用标定好的Na2S2O3溶液滴定至浅黄色，加入2 mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色褪去，消耗滴定剂32.90mL。最终计算出碘值为0.03，与大豆油的碘值(120-140)完全不符。由结果可看出实验过程中大豆油基本没有与碘发生反应。     当时进行分析，认为原因是所用碘溶液与文献要求不同，实验用的碘-碘化钾溶液中I2与I-络合形成的I3-由于带有负电荷，亲电能力不强且不容易发生异裂，故难以与不饱和脂肪酸酯中的双键发生加成反应（后来考虑认为这只是其中的一个原因）。     于是重新进行实验，在通风橱中用台秤称取2.4g碘单质固体，溶于100mL无水乙醇中。可能由于乙醇溶液温度稍低的缘故，100g碘一直未能完全溶解，故又加入50mL乙醇，但仍有很少量的碘没有溶解。将上清液转移到细口瓶中，使其混合均匀，得到配制好的150mL碘-乙醇溶液。然后用同样的方法称取0.2297g大豆油于250 mL锥形瓶中，加15 mL无水乙醇，振荡。接下来用移液管移取20.00mL细口瓶中的碘-乙醇溶液于锥形瓶中，振荡，盖上表面皿，置于暗处5min（考虑到第一次实验时依照文献要求加入了100mL水，却导致了大豆油在反应液中的溶解度减小，油花浮在溶液的表面上，不能与溶液中的碘充分接触和反应，故这次操作没有加入100mL水。后来证实这么考虑是有问题的）。最后用标定好的Na2S2O3溶液滴定至浅黄色，加入2 mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色褪去，消耗了18.50mL滴定剂。由结果计算出这次碘依旧没有与大豆油发生反应。由于时间的限制且未能找出解决，实验不得不停止。 2 实验分析与思考     本次实验最终没有得出满意的结果，但其中的一些实验条件、操作和失败原因仍然值得仔细分析。下面列出了本实验未能成功的可能原因。 2.1 碘溶液     测定大豆油碘值的第一次实验中，使用的是碘-碘化钾溶液，而文献中碘酊法要求的是碘单质的乙醇溶液，有的关于碘酊法测碘值的文献中明确要求了不加碘化钾。如前所述，在碘-碘化钾溶液中I2是以与I-络合形成的I3-形式存在的。I3-带有负电荷，亲电能力不强且不容易发生异裂，故难以与不饱和脂肪酸酯中的双键发生加成反应。但第二次实验中改正了此处，而实验仍没有成功，说明除了此原因外，还有别的原因。 2.2 水的加入与反应体系的均匀混合     如上文所述，由于第一次实验时依照文献要求加入了100mL水，却导致了大豆油在反应液中的溶解度减小，油花浮在了溶液的表面上，不能与溶液中的碘充分接触和反应，故第二次操作时没有加入100mL水。后来考证，第一次与第二次的操作都是不适当的。水的加入是一个至关重要的条件。碘与碳碳双键的反应性不是特别高，但碘单质在水中歧化为次碘酸后，与不饱和脂肪酸的反应就比较迅速了。实验中为了保证大豆油在反应液中的溶解度，需要用95%的乙醇配制溶液（此次实验用的是无水乙醇），但若反应体系中水很少的话，碘就无法歧化并参与反应，故第二次实验也未成功。正确的做法是将油脂溶于15mL乙醇后，振荡并在水浴中加热至50-60℃，使油脂完全溶解在乙醇中。加入碘酊的同时加入100mL水，用力振荡，盖上表面皿，五分钟后得到白色乳浊液。总的来说，本次实验中第二次操作时所用的碘-乙醇溶液没有问题，错误在于没有加水。且两次实验共同的问题是最开始都没有充分水浴加热锥形瓶，使油脂完全溶解于乙醇中与碘接触并反应。 2.3 温度与反应时间     温度对本实验一共有三方面的影响。第一点，如前所述，就是温度对油脂在乙醇中溶解的影响。第二点，不饱和脂肪酸与碘的加成反应速率受温度的影响，若温度略低，则反应进行较慢。第三点，在有机溶剂中，不饱和脂肪酸与卤素的加成反应实际上是可逆的，不易全部完成。提高温度且加入过量卤素可以使反应定量进行。所以，实验时应提高反应温度，并延长反应时间，但应注意防止碘的挥发。 3 实验操作改进     分析了实验未能成功的原因后，发现原实验方案的问题基本上不大，主要是实验过程中缺乏对这种实验的操作经验，细节上有问题才导致了实验的失败，因此，对实验操作提出如下改进。 3.1 碘溶液 水的加入 水浴 充分振荡 反应温度 反应时间     如前所述，本实验配制碘酊时不应加入碘化钾，溶解油脂时应充分加热，加入碘酊的同时应加入水并充分振荡，提升反应的温度且延长在暗处放置的时间。 3.2 碘溶液的配制时间     碘的乙醇溶液最开始配好时，浓度会有变化（类似于硫代硫酸钠溶液）。依照文献，应于实验前14天配制好碘酊，实验时再标定其浓度。 3.3 大豆油的称量方法     实验时大豆油不容易在分析天平上称出再定量转移到锥形瓶内，因此尝试了很长时间才摸索出如前文所述的称量方法，但也不是很容易操作。实验后继续考虑，仍未想出可行性更高的方法。这里留待继续思考。 3.4 大豆油样品中添加剂的影响     一般来说，市售瓶装食用油为了防止在存放过程中酸败变质，延长其存储期，会加入食品添加剂特丁基对苯二酚(TBHQ)。这是一种抗氧化剂和抑菌剂，能延缓油脂暴露于空气时的氧化和酸败过程。然而这种物质也会与碘单质反应，从而导致测定结果偏高。（漆酶在水相中可氧化多酚至二氧化碳） 4 其他测定油脂碘值的经典方法     测定油脂碘值的方法除了碘酊法外，还有几种常用方法，现简单介绍如下。 4.1 Wijs法     此法为最常用的测定油脂碘值的方法，原理是用过量氯化碘冰醋酸溶液（Wijs试剂）与不饱和脂肪酸加成，再测定反应剩余的氯化碘的量。     称取一定量碘片溶解于冰醋酸中，配制成紫红色溶液，然后通入干燥氯气，直至溶液颜色转变为淡黄色为止，得到Wijs试剂。移取一定量的该试剂溶于水，加入过量碘化钾，用标定好的硫代硫酸钠溶液标定其浓度。 称取一定量干燥过的油脂于锥形瓶，加三氯甲烷溶解，然后移取一定量Wijs试剂加入锥形瓶，再加入醋酸汞溶液，振荡溶液。几分钟后，加入过量碘化钾溶液，用硫代硫酸钠溶液测定溶液中的碘。同样条件下做空白试验。 4.2 Hanus法     与Wijs法的原理和操作类似，不同的是使用的试剂为溴化碘冰醋酸溶液。     此外，还有很多化学分析测定油脂碘值的方法，原理都是类似的，在此不再一一赘述。 参考文献 [1]陈少东.陈福北.杨帮乐.张煜梅.蒙 捷.几种食用油中不饱和脂肪酸和皂化值的测定研究[J].化工技术与开发，2011年，40卷(10期)：53-55页. 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