張旭萍，張 妍，屈之昊，高 媛，于修燭?

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

酸值是指中和 1 g油脂中游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)，也是油脂精煉程度和新鮮度的重要標(biāo)志之一[1]。食用植物油作為人們?nèi)粘Ｉ攀持胁豢扇鄙俚囊徊糠?，除了可以改善和提高食品口感、風(fēng)味和物性外，還可提供人體脂溶性維生素和磷、鐵、鈣、鉀等礦物質(zhì)，為人體提供能量，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2-3]。然而，在植物油加工和儲(chǔ)藏過程中，水分、光、氧、酶、熱等因素會(huì)引起油脂的酸敗變質(zhì)，油脂會(huì)發(fā)生水解，產(chǎn)生FFA。FFA中不飽和脂肪酸不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致油脂的氧化和酸敗，產(chǎn)生醛、酮、酸等低分子有異味物質(zhì)，最終會(huì)降低油脂的品質(zhì)甚至對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響[4]。因此，食用植物油FFA含量的測(cè)定對(duì)保障其品質(zhì)和安全十分重要。此外，在油料種子的形成過程中，脂肪酸和甘油經(jīng)酯化形成脂肪的反應(yīng)不徹底，導(dǎo)致植物油料中殘留 FFA[5]，油脂堿煉脫酸過程可除去殘留的FFA和油料加工儲(chǔ)藏過程中產(chǎn)生的FFA，酸值是油脂堿煉脫酸過程中計(jì)算用堿量的依據(jù)，可以指導(dǎo)食用油生產(chǎn)，也是評(píng)價(jià)油脂精煉程度的重要指標(biāo)[6]。

目前，食用油酸值常用分析方法為滴定法。滴定法操作簡(jiǎn)便、易行，對(duì)大多數(shù)種類食用油的檢測(cè)是有效的，但該法對(duì)于少部分油脂的檢測(cè)存在局限性：對(duì)于顏色較深的油脂如四級(jí)菜籽油，其背景顏色會(huì)干擾對(duì)滴定終點(diǎn)指示劑顏色變化的判斷[1]；對(duì)于含有除FFA外其它酸性物質(zhì)的油脂，如含有高含量谷維素的米糠油，谷維素會(huì)干擾滴定終點(diǎn)指示劑的顏色變化，從而影響滴定終點(diǎn)的判定[7]；對(duì)于低FFA含量的油脂，滴定法的精確度和靈敏度較低；在測(cè)定數(shù)量較大的油脂樣品時(shí)，需要大量化學(xué)試劑，檢測(cè)耗時(shí)長(zhǎng)，無法滿足酸值現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求[1]。為了克服滴定法存在的問題，現(xiàn)已開發(fā)了許多儀器分析方法包括光譜法、電化學(xué)法、比色法和色譜法等作為滴定法的潛在替代方法，這些方法可能需要各種復(fù)雜的儀器，在分析速度、自動(dòng)化適應(yīng)性和減少有害溶劑方面都有較好的表現(xiàn)，有良好的靈敏度和準(zhǔn)確性[2]。本綜述對(duì)食用植物油FFA產(chǎn)生途徑、酸值測(cè)定方法的特點(diǎn)和現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，以期為食用植物油酸值檢測(cè)方法的應(yīng)用和創(chuàng)新提供參考，實(shí)現(xiàn)各種植物油酸值的快速準(zhǔn)確檢測(cè)。

1 FFA產(chǎn)生途徑

FFA是指一端含有一個(gè)活潑羧基的脂肪酸碳?xì)滏湥浠瘜W(xué)通式為 RCOOH，食用油中存在的FFA，一部分是油籽中脂肪酸酯化不徹底經(jīng)精煉后仍殘留的；另一部分是甘油三酯的水解產(chǎn)物[8]。在食用油儲(chǔ)存過程中，受水分、微生物、酶、光照、溫度、空氣等多種因素影響，致使油脂發(fā)生水解酸敗，產(chǎn)生 FFA[9]。食用油中甘油三酯水解產(chǎn)生FFA的過程見圖1。

圖1 食用油FFA的產(chǎn)生途徑[10-11]Fig.1 Production pathway of free fatty acid in edible oil[10-11]

由圖1可知，甘油三酯的水解分步進(jìn)行，甘油三酯在微量水存在條件下，經(jīng)脂肪酶、霉、酵母、殘?jiān)淼却呋瘎┐呋鸫萎a(chǎn)生甘油二酯、單甘油酯、甘油，伴隨產(chǎn)生FFA[10-11]。甘油三酯水解過程中FFA含量變化見圖2。

圖2 甘油三酯水解反應(yīng)過程[12]Fig.2 Hydrolysis reaction process of triglyceride[12]

由圖2可知，在水及催化劑存在條件下，甘油三酯發(fā)生自動(dòng)催化反應(yīng)，隨反應(yīng)的進(jìn)行，F(xiàn)FA的產(chǎn)生速率不斷變化。該過程可以分為三個(gè)階段，首先是Ⅰ初期誘導(dǎo)期，水解產(chǎn)生FFA的速率慢，這是由于水在油中的溶解度較低，而水解速率與油脂和水的互溶性有關(guān)；Ⅱ中期水解速率加快，這是由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，水解產(chǎn)生甘油二酯和單甘油酯，二者極性大于甘油三酯，且具有表面活性，增大了水在油中的溶解度，從而增大油水相的接觸面積；Ⅲ后期由于水解產(chǎn)物（甘油和FFA）濃度的不斷增加，導(dǎo)致酯化速率加快，水解速率降低，當(dāng)酯化速率與水解速率相等時(shí)，水解反應(yīng)趨于平衡，F(xiàn)FA含量達(dá)最大值[11-12]。

水解酸敗是由脂肪酶和水共同造成的，在一定程度上，水分含量是影響食用油品質(zhì)的重要因素，即使0.1%的水分就可以使油脂發(fā)生水解，且水解生成的FFA含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了閾值范圍[11]。油脂中含有的水分，既是油脂發(fā)生水解變質(zhì)的前提，也是各種酶顯示活性以及微生物生長(zhǎng)的前提，所以，應(yīng)控制油脂中水分含量大小，減緩油脂水解的發(fā)生。此外，在高溫條件下，甘油和FFA都會(huì)部分蒸發(fā)，從而促進(jìn)了水解反應(yīng)的進(jìn)行[10]，因此，應(yīng)避免食用油暴露在光、熱的環(huán)境中，提高油脂穩(wěn)定性。

飽和FFA在一系列酶的催化下氧化生成有怪味的酮酸和甲基酮[13]。不飽和FFA發(fā)生自氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氫過氧化物，并被進(jìn)一步分解為低分子酮、醛、醇類[11]。一般情況下，食用油中FFA的存在對(duì)人體不造成危害，但因其極易發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步產(chǎn)生醛、酮、酸等，產(chǎn)生刺激性氣味，使油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大大降低，食用后影響人體正常的消化吸收功能，并可能對(duì)人體的健康產(chǎn)生不利影響[8]。因此，監(jiān)控油脂中FFA含量，評(píng)價(jià)食用油的新鮮度和油脂品質(zhì)好壞，有著十分重要的意義。

2 國(guó)標(biāo)法及其改進(jìn)

食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了食用油酸值測(cè)定的三種方法，分別是冷溶劑指示劑滴定法、冷溶劑自動(dòng)電位滴定法、熱乙醇指示劑滴定法[14]，其比較見表1。

表1 食用油酸值檢測(cè)三種滴定法的比較[14]Table 1 Comparison of three titration methods for acid value detection of edible oil[14]

由表1可知，三種方法的溶劑、指示劑選擇不同。在溶劑選擇上，冷溶劑法溶劑毒性較大；在指示劑方面，冷溶劑指示劑法由于深色油脂滴定終點(diǎn)難以判斷，因此針對(duì)顏色深淺的油樣分別選擇不同的指示劑，而對(duì)于深顏色油樣，采用熱乙醇法測(cè)定的結(jié)果平行性明顯優(yōu)于冷溶劑法[15]，自動(dòng)電位滴定法不受油脂顏色的干擾[7]。對(duì)于某些含有干擾成分的油脂如米糠油，米糠油中的谷維素是一種結(jié)構(gòu)中帶有酚羥基的物質(zhì)，可以與標(biāo)準(zhǔn)溶液發(fā)生中和反應(yīng)，從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，冷溶劑法和熱乙醇法均無法有效避免該誤差，而自動(dòng)電位滴定法可排除 γ-谷維素對(duì)米糠油酸值檢測(cè)的干擾[7]。自動(dòng)電位滴定法采用自動(dòng)滴定裝置，抗干擾能力強(qiáng)；指示劑滴定法中熱乙醇法需要加熱，加熱過程可能造成油脂酸值升高，對(duì)低酸值食用油影響較大，冷溶劑指示劑滴定法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但滴定過程中易出現(xiàn)油樣與堿液未完全溶解在一起的情況，從而導(dǎo)致乳化渾濁現(xiàn)象，且兩者測(cè)定結(jié)果均依賴于顏色變化和人工感官的判斷，誤差較大[16]。這三種滴定法可操作性強(qiáng)，成本較低，但是在測(cè)定酸值較低（<1 mg/g）的油脂時(shí)，精確度和靈敏度較低[14]，且在測(cè)定數(shù)量較大的油脂樣品時(shí)，化學(xué)試劑消耗量大，耗時(shí)長(zhǎng)，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求[1]，特別是冷溶劑法溶劑的選擇，乙醚具有一定毒性，對(duì)人體健康及環(huán)境均造成不良影響，因此，亟待尋找乙醚的替代溶劑，以達(dá)到環(huán)保經(jīng)濟(jì)的目的。

指示劑滴定法雖然存在一定局限性[17]，但操作簡(jiǎn)單、易行，現(xiàn)仍是最普遍采用的食用油酸值測(cè)定方法。許多學(xué)者針對(duì)指示劑滴定法存在的問題對(duì)該法進(jìn)行優(yōu)化。馬蔥等[15]選用乙醇和石油醚混合溶劑作為提取溶劑，避免使用具有一定毒性且易使滴定終點(diǎn)褪色的乙醚；標(biāo)準(zhǔn)溶液使用氫氧化鉀乙醇溶液代替氫氧化鉀溶液，且堿液的用量不宜超過乙醇用量的1/4，從而避免滴定過程中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。陳勤勤等[18]向油脂中加入飽和食鹽水，可以破壞乳化現(xiàn)象使系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯的油水兩相，通過食鹽水層的顏色變化來間接判斷滴定終點(diǎn)，使滴定終點(diǎn)更加清晰。王平東等[19]采用雙液相滴定法，植物油脂中的黃色色素不溶于下層醇水相而保留于上層石油醚有機(jī)相中，從而避免了色素對(duì)滴定終點(diǎn)的干擾。曾史俊等[20]采用熱乙醇法測(cè)定食用油酸值，結(jié)果表明：熱乙醇法溫度高，溶解能力強(qiáng)，擴(kuò)散快，能及時(shí)判斷滴定終點(diǎn)。

電位滴定法以 FFA發(fā)生中和反應(yīng)所引起的“pH突躍”為依據(jù)判定滴定終點(diǎn)，排除了油脂試樣顏色引起的終點(diǎn)判定誤差[21]，目前對(duì)電位滴定法的研究日漸成熟，李英軍等[22]通過測(cè)定7種植物油酸值比較研究了人工滴定法與自動(dòng)電位滴定法，結(jié)果表明：在測(cè)定顏色深且酸價(jià)高或者油脂顏色淺且酸價(jià)低的油脂時(shí)，自動(dòng)電位滴定法的精密度更高一些。

3 光譜法

3.1 紅外光譜法

3.1.1 近紅外光譜法

近紅外（near infrared, NIR）光譜法是利用近紅外譜區(qū)包含的物質(zhì)信息，用于有機(jī)物質(zhì)定性和定量分析的一種分析技術(shù)[23]，該方法具有操作簡(jiǎn)便、定性定量準(zhǔn)確、無需樣品預(yù)處理、快速無損及多組分同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)[24]。食用油的NIR光譜是各種化學(xué)基團(tuán)振動(dòng)的倍頻和組合頻率的綜合表現(xiàn)，可以通過觀察C==O、O—H等基團(tuán)伸縮振動(dòng)的特征吸收來衡量其FFA含量。由于近紅外光譜區(qū)的吸收強(qiáng)度弱、譜帶復(fù)雜、重疊嚴(yán)重，因此必須借助化學(xué)計(jì)量學(xué)方法區(qū)分光譜間的不同[25]，如偏最小二乘法（Partial least squares, PLS）、間隔偏最小二乘法（interval partial least squares, iPLS）、組合區(qū)間偏最小二乘法（synergy interval partial least square, Si-PLS）、遺傳算法（genetic algorithm,GA）、 連續(xù)投影算法（ successive projection algorithm, SPA）、蟻群優(yōu)化算法（ant colony optimization, ACO）及引導(dǎo)軟閾值算法(bootstrapping soft shrinkage, BOSS)等。NIR 光譜技術(shù)在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用見表2。

表2 NIR光譜技術(shù)在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用Table 2 Application of NIR spectroscopy in determination of acid value of edible oil

由表2可知，分析對(duì)象多為常見食用植物油，選擇光譜范圍大多在 4 600～7 500 cm-1范圍內(nèi)，這可能與C==O、O—H等基團(tuán)的倍頻和組合頻在該光譜范圍內(nèi)有特征吸收有關(guān)?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)方法大多采用 PLS，PLS可以降低模型復(fù)雜度，提高模型的預(yù)測(cè)精度。Yang等[29]分別采用PLS、Si-PLS、GA-PLS、GA-Si-PLS、ACO-PLS五種方法測(cè)定花生油酸值，結(jié)果表明：所有變量選擇方法的性能都比PLS模型更好一些，特別是GA-Si-PLS。由此可見，PLS與其他數(shù)據(jù)處理方法相結(jié)合，有助于提高模型性能，使得在低于4 mg/g的酸值范圍內(nèi)，均能取得較為可靠的結(jié)果，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2716—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》中規(guī)定食用植物油的酸值應(yīng)不高于3 mg/g[32]，說明可以通過NIR技術(shù)判斷植物油酸值是否在安全范圍內(nèi)。此外，光譜法是基于某些基團(tuán)的特征吸收對(duì)食用油酸值進(jìn)行測(cè)定，不同的基團(tuán)吸收峰強(qiáng)度不同，因此光譜法可以有效的避免米糠油中谷維素的干擾，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)定。然而，由于不同類型的油品需要不同的NIR酸值測(cè)定模型，模型的通用性可能會(huì)限制其應(yīng)用，充足的數(shù)據(jù)庫和完善的校正模型是NIR技術(shù)測(cè)定食用油酸值的基礎(chǔ)，因此，應(yīng)合理選取并擴(kuò)充樣本、不斷調(diào)整校正模型，以提高 NIR技術(shù)的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

3.1.2 中紅外光譜法

傅里葉變換紅外（Fourier transform infrared,FTIR）光譜技術(shù)可以通過監(jiān)測(cè)有機(jī)化合物官能團(tuán)的特征吸收進(jìn)行檢測(cè)分析[33]。FTIR技術(shù)操作簡(jiǎn)單快捷，無需樣品預(yù)處理，靈敏度高，可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，在實(shí)際工作中具有良好的應(yīng)用前景[34]。由于食用油 FTIR光譜難以獲得，因此需借助一定光譜采集方法來獲取光譜信息，光譜采集方法包括液池法、衰減全反射（attenuated total reflection,ATR）、涂膜法及紅外石英比色皿法（infrared quartz cuvette, IQC）。

FTIR光譜技術(shù)定量測(cè)定油脂 FFA含量的方法，可分為直接法和間接法。直接法是基于C==O在1 711 cm-1處的特征吸收，通過建立模型進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)食用油FFA含量的測(cè)定，但測(cè)定結(jié)果易受甘油三酯（C==O在1 746 cm-1處有特征吸收峰）和基底效應(yīng)的影響[33]。為了克服上述缺點(diǎn)，筆者所在團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于聚乙烯（polyethylene,PE）膜的FTIR光譜技術(shù)，通過研究甘油三酯（—C==O）的倍頻特征吸收峰（3 471/3 527 cm-1），將酯振動(dòng)的干擾強(qiáng)度降低到±0.083%[35]。間接法是用堿性物質(zhì)把食用油中的FFA轉(zhuǎn)化為羧酸鹽，羧酸鹽的羧基（COO—）基團(tuán)在1 573 cm-1處有特征吸收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)食用油中FFA含量的間接測(cè)定，避免了羰基吸收的干擾。Li等[36]使用新型光譜儀VFA-IR測(cè)定食用油中FFA含量，以乙醇為萃取劑，將FFA轉(zhuǎn)化為羧酸鹽，測(cè)定其在1 573 cm-1處的特征吸收峰，消除了基底效應(yīng)。有關(guān)FTIR光譜技術(shù)在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用見表3。

表3 FTIR光譜技術(shù)在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用Table 3 Application of FTIR spectroscopy in determination of acid value of edible oil

由表3可知，F(xiàn)TIR技術(shù)分析對(duì)象為常見食用油，間接法與直接法相比，雖然使分析變得復(fù)雜，但卻提高了分析的靈敏度和準(zhǔn)確性，尤其是對(duì)于低含量FFA的檢測(cè)。光譜采集方法大多采用液池法、ATR，IQC和PE膜作為新型光譜采集方法，其操作簡(jiǎn)便、精密度高。IQC作為FTIR附件，可以提供合適而準(zhǔn)確的光程，能更準(zhǔn)確地測(cè)定低酸值食用油FFA含量；涂膜法所使用的PE膜是一次性的，其操作簡(jiǎn)便，采集速度快，在0%～3%FFA水平的分析范圍內(nèi)具有較好的檢測(cè)準(zhǔn)確度[35]。數(shù)據(jù)處理方法以線性回歸為主。FTIR技術(shù)測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度高、分析速度快，易于實(shí)現(xiàn)食用油加工過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。但其光譜難以獲得，需要借助附件來采集光譜，且直接法分析過程易受基底效應(yīng)的影響，間接法雖避免了基底效應(yīng)，但操作相對(duì)繁瑣，關(guān)于如何改進(jìn)光譜采集方法及消除基底效應(yīng)仍需進(jìn)一步研究與探討，如能得到改進(jìn)，F(xiàn)TIR技術(shù)將會(huì)更加便捷，其應(yīng)用前景也將更加廣闊。

3.2 拉曼光譜法

拉曼光譜是一種散射光譜，基于分子極化率的改變，可以提供不同官能團(tuán)分子結(jié)構(gòu)信息[43]。該技術(shù)具有儀器操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)范圍廣、無污染及可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離在線分析檢測(cè)的特點(diǎn)[44]。食用油拉曼光譜特征峰與FFA分子結(jié)構(gòu)具有相關(guān)性，可應(yīng)用于FFA含量測(cè)定[45]。

食用油酸值一般通過拉曼光譜和PLS結(jié)合建模來測(cè)定，El-Abassy等[46]采用 PLS結(jié)合拉曼光譜技術(shù)測(cè)定特級(jí)初榨橄欖油中FFA的含量，發(fā)現(xiàn)基于1 600～945 cm-1區(qū)域處的拉曼光譜模型，可以較好的預(yù)測(cè)所獲得的 FFA含量。Jiang等[47]通過變量組合總體分析方法優(yōu)化拉曼光譜特性后再建立支持向量機(jī)模型，使得模型性能有了明顯提高，驗(yàn)證了應(yīng)用拉曼光譜結(jié)合多元分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)食用油酸值（0.113～1.804 mg/g）在儲(chǔ)藏過程中定量分析的可行性。相比于傳統(tǒng)滴定法，拉曼光譜技術(shù)的準(zhǔn)確性受油脂種類的影響較小，通過該法預(yù)測(cè)的FFA含量可以用于不同種類油脂的分類，然而儀器的高昂費(fèi)用限制了該技術(shù)在常規(guī)分析中的使用，且相較其他光譜分析法，其準(zhǔn)確度較低，靈敏度較差，使用時(shí)需要頻繁校準(zhǔn)，不能實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定。

3.3 核磁共振波譜法

核磁共振（nuclear magnetic resonance , NMR）技術(shù)作為一種有效的脂肪酸表征技術(shù)，用于確定脂肪酸組成和不同酰基之間的比例，研究和監(jiān)測(cè)食用油氧化變質(zhì)[48]，可用于測(cè)定食用油中FFA含量，具有無損、同時(shí)檢測(cè)、高效準(zhǔn)確、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在食用油脂分析檢測(cè)方面顯示出了良好的發(fā)展前景[49-50]。

目前已報(bào)道了許多食用植物油中FFA含量測(cè)定的方法，包括13C-NMR、31P-NMR、1H-NMR法，其中最常用的是1H-NMR法。1H-NMR法是基于 FFA 的 α-羰基-CH2與酯化的 α-羰基-CH2信號(hào)積分計(jì)算FFA含量，其限制在于光譜寬度窄，可能出現(xiàn)光譜重疊；13C-NMR法可以較好的避免，該法根據(jù)游離羰基化學(xué)位移δ在176～178區(qū)域與酯化羰基化學(xué)位移δ在171～174區(qū)域產(chǎn)生信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)比分析計(jì)算出FFA含量，然而該法采集合適信噪比的波譜所需時(shí)間較長(zhǎng)；為縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，可以采用31P-NMR法，該法通過化學(xué)位移 δ在134.8處磷酸化FFA的信號(hào)計(jì)算酸值，然而其需要對(duì)FFA進(jìn)行衍生化處理，可能會(huì)破壞分析物[48]。1H-NMR法的有效性和準(zhǔn)確性在與滴定法的對(duì)比中得到了驗(yàn)證，利用兩種技術(shù)對(duì)20多個(gè)不同品種油品進(jìn)行分析，大多數(shù)樣品的結(jié)果是相似的，少數(shù)南瓜籽油通過滴定法測(cè)定的酸值略高，這可能是由于南瓜籽油的顏色較深，從而導(dǎo)致滴定過程難以準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)[51]。王欣等[52]通過對(duì)低場(chǎng)核磁共振技術(shù)（low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR）弛豫特性、理化指標(biāo)變化規(guī)律分析及主成分回歸分析，建立了大豆油和玉米油在薯?xiàng)l煎炸過程中酸值與LF-NMR弛豫特性間的相關(guān)性模型（R2>0.9），模型驗(yàn)證良好。結(jié)果表明：根據(jù)LF-NMR弛豫特性的變化可以快速預(yù)測(cè)酸值的改變程度。NMR技術(shù)對(duì)深色油的適用性及對(duì)于非FFA的酸性物質(zhì)的非檢測(cè)性[48]，使得該技術(shù)相比滴定法具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，然而該方法雖然操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確快捷，但因其設(shè)備的高價(jià)格和技術(shù)要求，該法在酸值測(cè)定中并未得以廣泛應(yīng)用。

4 電化學(xué)法

電化學(xué)法是基于電化學(xué)池中所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析測(cè)定的，電化學(xué)池由電解液和浸入其中的電極組成，根據(jù)待測(cè)物質(zhì)在溶液中的電流、電位、電量和電導(dǎo)率等參數(shù)的變化，將被測(cè)物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)化為一種電學(xué)參量加以測(cè)量[53]。

4.1 伏安法

伏安法是一類重要的電化學(xué)分析方法，根據(jù)指示電極電位與通過電解池的電流之間的關(guān)系而獲得分析結(jié)果，該法通常用于分析FFA等電活性較差、易于氧化或還原的化合物，是一種具有高度選擇性和靈敏度的定量分析方法[54]。在存在少量酸的情況下，還原形式的醌（溶于乙醇）會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)的伏安信號(hào)，產(chǎn)生的電流變化與酸濃度成正比[1]。Kusu等[55]改變了甲萘醌（VK3）的還原歷程，在其原還原峰校正的電位處產(chǎn)生新的還原峰，新還原峰電流與FFA濃度成線性關(guān)系，基于此新還原峰電流的測(cè)定，提出了測(cè)定FFA濃度的新型伏安法。隨后，LI等[56]提出了一種使用聚吡咯修飾電極和線性電位掃描伏安法測(cè)定酸值的方法，其線性檢測(cè)范圍為 5.0×10-6～6×10-3mol/L，檢測(cè)靈敏度為 2.41×10-2A L/mol，最低檢測(cè)限為1.2×10-6mol，每小時(shí)可分析 45個(gè)樣品，該法與傳統(tǒng)滴定法相比更加靈敏，且所需油樣少，無需樣品預(yù)處理。有關(guān)伏安法在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用見表4。

表4 伏安法在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用Table 4 Application of voltammetry in determination of acid value of edible oil

由表4可知，分析對(duì)象多為常見食用油，電極包括玻碳電極、聚吡咯修飾電極、鉑微盤電極等，電解液大多為含有LiClO4的乙醇溶液。為克服FFA低電導(dǎo)率的問題，Baldo等[58]使用RTIL、[P14,6,6,6]+[NTf2]-作為支持電解質(zhì)，使用鉑微盤電極，通過在低掃描速率（即穩(wěn)態(tài)下）循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)伏安法監(jiān)測(cè)FFA的還原過程。之后，又建立了一種基于伏安法結(jié)合PLS測(cè)定特級(jí)初榨橄欖油FFA含量的方法，在低至0.2%的FFA水平下，也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量[54]。伏安法是一種低成本、節(jié)但是其準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性主要取決于電極的條件[2]，因此為進(jìn)一步提高伏安法的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，滿省溶劑的酸值測(cè)定方法，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定，足酸值檢測(cè)不同精度要求，裝置參數(shù)的優(yōu)化可以作為接下來的研究重點(diǎn)。

4.2 電導(dǎo)率法

電導(dǎo)率法是基于一定溫度條件下，水溶液中強(qiáng)電解質(zhì)的濃度變化與其電導(dǎo)率的變化值成正比，向食用油中加入過量堿液，油中的FFA與過量的堿發(fā)生中和反應(yīng)，同時(shí)，隨著堿液的消耗，溶液電導(dǎo)率不斷下降，可以建立溶液電導(dǎo)率與FFA含量的關(guān)系，通過測(cè)定溶液電導(dǎo)率的變化，從而實(shí)現(xiàn)食用油酸值的測(cè)定[59]。筆者所在團(tuán)隊(duì)利用KOH-FFA混合反應(yīng)過程中KOH溶液電導(dǎo)率的變化測(cè)定食用油中 FFA含量，并優(yōu)化了溶液中KOH濃度、油脂種類、料液比、溫度及靜置時(shí)間等工藝參數(shù)，通過與傳統(tǒng)滴定法比較，電導(dǎo)率法具有更多優(yōu)勢(shì)[60]。電導(dǎo)率法具有重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)[61]，適合現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定，具有很好的應(yīng)用前景。

4.3 pH值測(cè)定法

pH值測(cè)定法是基于從食用油樣品中快速、完整地提取FFA到混合試劑中，通過測(cè)定混合試劑的 pH值實(shí)現(xiàn)食用油酸值的測(cè)定。該混合試劑是指含有三乙醇胺（TEA）和 KNO3的異丙醇、水（1∶1，v/v）的混合物，由于該混合試劑含水量很高，食用油幾乎不溶于該試劑，油樣與試劑混合時(shí)形成乳狀液，由于乳液相表面積較大，F(xiàn)FA提取速率大大加快[62]。早期學(xué)者通過理論和實(shí)驗(yàn)證明了：pH=A-logNa，A是給定試劑溫度的常數(shù)（20 ℃時(shí)，A=7.325±0.003），Na是 FFA 的濃度[63]。Gerasimenko等[64]研究了自動(dòng)流程pH法，油樣和試劑以恒定速率流動(dòng)，在混合器中混流形成乳液提取 FFA，然后將乳液送入盤管以完成提取和加熱，再而進(jìn)行 pH測(cè)定，與傳統(tǒng)滴定法相比，大大減少了有機(jī)溶劑消耗量。pH值法作為一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的方法，在食用油酸值檢測(cè)應(yīng)用中有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5 比色法

5.1 銅皂法

銅皂法是基于FFA與顯色劑（5%醋酸銅溶液用吡啶調(diào)至pH=6.1）中的銅離子反應(yīng)生成的銅皂藍(lán)色絡(luò)合物在710 nm波長(zhǎng)下有最大吸收值，再通過與脂肪酸吸光度工作曲線進(jìn)行對(duì)照得出脂肪酸濃度[2]。Marta等[65]使用環(huán)己烷代替苯溶解油樣，減少了苯對(duì)環(huán)境的污染，基于銅皂法測(cè)定的油脂酸值與傳統(tǒng)滴定法對(duì)比，結(jié)果具有良好的準(zhǔn)確度和相關(guān)性。Gy?rik等[66]提出了光熱窗（使用632.8 nm氦氖激光作為輻照源）與銅皂法相結(jié)合測(cè)定食用油中FFA含量的方法，結(jié)果表明：當(dāng)FFA濃度超過2 mmol/mL時(shí)，該方法的結(jié)果與傳統(tǒng)滴定法有很高的相關(guān)性。

5.2 自動(dòng)流動(dòng)注射分析法

流動(dòng)注射分析（flow injection analysis , FIA）技術(shù)是一種自動(dòng)快速的化學(xué)分析技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便、快速、靈敏以及可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域[67]。首個(gè)基于銅皂法的自動(dòng)化食用油酸值測(cè)定系統(tǒng)，就是通過FIA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。后又有學(xué)者基于酚酞（phenolphthalein，PHP）法結(jié)合FIA，通過監(jiān)測(cè)KOH和FFA反應(yīng)導(dǎo)致的PHP強(qiáng)度在562 nm處的降低，來實(shí)現(xiàn)FFA的定量。有關(guān)FIA技術(shù)在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用見表5。

表5 FIA技術(shù)在食用油酸值測(cè)定中的應(yīng)用Table 5 Application of FIA technology in determination of acid value of edible oil

由表5可知，F(xiàn)IA系統(tǒng)的通道及采樣速率得到不斷優(yōu)化，使裝置盡可能簡(jiǎn)單，采樣速率逐漸提高。Zhi等[68]基于銅皂比色法測(cè)定橄欖油 FFA含量，采用在線樣品稀釋，液液萃取通過反向流動(dòng)實(shí)現(xiàn)，避免了使用相分離器，實(shí)現(xiàn)了樣品自動(dòng)稀釋。Saad等[70]發(fā)現(xiàn)單線通道需要樣品的離線預(yù)稀釋，雙線通道允許直接注入油樣，并且分別推薦使用以 PHP為指示劑的單線流動(dòng)注射分析和以 BTB為指示劑的雙線流動(dòng)注射分析來測(cè)定酸度大于 0.4和小于 0.4的樣品。通過比色法結(jié)合FIA測(cè)定食用油酸值，可以實(shí)現(xiàn)分析自動(dòng)化及在線監(jiān)測(cè)，提高樣品分析的效率，適合于脂肪酸含量較低的試樣及大量樣品的測(cè)定，具有很大的應(yīng)用潛力。

5.3 其他法

Guo 等[72]研究了聚酰胺-胺（polyamidoamine，PAMAM）、金納米粒子（gold nanoparticles，AuNP）競(jìng)爭(zhēng)比色法測(cè)定食用油中總 FFA含量，PAMAM與AuNPs之間由于靜電吸引會(huì)觸發(fā)形成PAMAM/AuNP組裝體，然而在酸堿化學(xué)和離子對(duì)的驅(qū)動(dòng)下，F(xiàn)FA吸附在PAMAM表面，從而阻礙了PAMAM/AuNP的聚集，可以通過測(cè)定AuNPs的紫外吸收值，建立FFA濃度與吸光值間的關(guān)系曲線，從而實(shí)現(xiàn)FFA含量的測(cè)定。結(jié)果表明：PAMAM/AuNPs比色法結(jié)果與傳統(tǒng)滴定法無顯著差異，且避免了傳統(tǒng)滴定法測(cè)定深色油脂終點(diǎn)的困難，可以靈敏的測(cè)定FFA含量。

紙基微流控芯片技術(shù)是以紙張為基底，將生物化學(xué)分析過程構(gòu)建在一個(gè)幾平方厘米甚至更小的芯片上，通過微流通道控制液體的輸送，實(shí)現(xiàn)樣品的制備、反應(yīng)、檢測(cè)等操作[73]。Muthukumar等[74]基于紙基微流體比色檢測(cè)技術(shù)對(duì)食用油中的FFA含量進(jìn)行測(cè)定，通過改變酚酞的含量，優(yōu)化了從該裝置獲得的視覺信號(hào)，且目視比色信號(hào)的穩(wěn)定性得到了檢驗(yàn)。該法具有快速簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的特點(diǎn)。

6 色譜法

該法可以提供食用油中各FFA的定性與定量信息，由于食用油基質(zhì)復(fù)雜，F(xiàn)FA含量低、極性較強(qiáng)且揮發(fā)性低，因此需要先經(jīng)過復(fù)雜的樣品前處理將FFA轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯，再進(jìn)行氣相色譜（gas chromatography，GC）或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析[75]。Wan等[76]比較了滴定法與GC法分析食用油中FFA含量的差異，結(jié)果表明：FFA含量在 0.04%～12%范圍內(nèi)，兩種方法結(jié)果高度相關(guān)（R>0.996）。Xie等[77]研究了一種頂空氣相色譜法測(cè)定食用油酸值的方法，該法基于FFA與碳酸氫鹽間反應(yīng)，之后通過頂空氣相色譜法檢測(cè)反應(yīng)生成的CO2，結(jié)果表明：該法可以在30 min內(nèi)完成中和反應(yīng)，GC法簡(jiǎn)便、高效、準(zhǔn)確，適合于油脂生產(chǎn)過程控制和和市場(chǎng)樣品的質(zhì)量檢驗(yàn)。

與GC相比，高效液相色譜法可以直接將FFA轉(zhuǎn)化為大量不同的衍生物。Wabaidur等[78]建立了一種將超高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用方法，用于同時(shí)分離鑒定和定量橄欖油中的 FFA，該法無需樣品預(yù)處理（萃取或衍生化），有助于節(jié)省時(shí)間和成本。結(jié)果表明：方法回收率大于89%，線性關(guān)系良好（R2>0.992），檢出限為 0.09～0.24 g/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.4%，是一種靈敏度高、重現(xiàn)性好、操作簡(jiǎn)便的食用油FFA的分析方法。該法試劑用量少，適合于大批量的樣品測(cè)定，但整個(gè)過程繁瑣、費(fèi)時(shí)，更適合測(cè)定試樣中單個(gè)脂肪酸的含量和脂肪酸組分[8]。

7 討論

食用油酸值測(cè)定方法主要包括國(guó)標(biāo)滴定法、光譜法、電化學(xué)法、比色法及色譜法，這些方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較見表6。

表6 食用植物油酸值測(cè)定方法的比較Table 6 Comparison of determination methods for acid value of edible vegetable oil

食用植物油酸值測(cè)定方法的選擇主要取決于精確度要求、設(shè)備的可用性、技術(shù)人員的操作熟練度、樣本數(shù)量及質(zhì)量，如傳統(tǒng)滴定法雖然操作簡(jiǎn)單、方便快捷，但在樣本數(shù)量較多時(shí)會(huì)造成時(shí)間和資源浪費(fèi)；光譜法適用于企業(yè)在生產(chǎn)過程中的品質(zhì)監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制；電化學(xué)法適合相關(guān)部門的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)；比色法適合需要快速測(cè)定大量樣品的場(chǎng)合；色譜法更適合于單個(gè)脂肪酸的含量和脂肪酸組分的測(cè)定。食用油樣本質(zhì)量不同，同一種測(cè)定方法的精確度也不同。對(duì)于顏色深淺的油脂，傳統(tǒng)滴定法適合測(cè)定顏色較淺的食用油，測(cè)定顏色較深的油脂時(shí)，因滴定終點(diǎn)易判斷不準(zhǔn)確而造成結(jié)果誤差較大；而各種儀器分析方法幾乎不受油脂顏色的影響。對(duì)于不同酸值范圍的油脂，傳統(tǒng)滴定法在測(cè)定精煉程度高或者酸敗程度小的油脂時(shí)，因這類油脂F(xiàn)FA含量少，僅憑借指示劑顏色變化和肉眼觀察，難以準(zhǔn)確把握滴定終點(diǎn)，此外，熱乙醇指示劑滴定法操作過程中需要加熱處理，對(duì)低酸值油樣影響較大；而各類儀器分析方法對(duì)不同品質(zhì)的油脂酸值的測(cè)定，均能取得較好的結(jié)果，其中比色法結(jié)合FIA及FTIR技術(shù)在測(cè)定低酸值油樣時(shí)相較其它儀器分析方法精確度更高。對(duì)于含有干擾成分的油脂，如含有谷維素的米糠油，滴定法測(cè)定誤差較大，光譜法的測(cè)定結(jié)果幾乎不受谷維素等非FFA成分的影響，是測(cè)定該類油脂酸值十分有效的方法。

8 結(jié)束語

酸值是評(píng)價(jià)食用油質(zhì)量的重要指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外對(duì)食用油酸值的測(cè)定方法都有了深入的研究，光譜法、電化學(xué)法、比色法、色譜法等儀器分析方法作為傳統(tǒng)滴定法的潛在替代方法，在分析速度、準(zhǔn)確度、樣品適用性方面均有較好的表現(xiàn)，然而目前大部分酸價(jià)測(cè)定方法存在只適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的問題，無法滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)食用油安全檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)化準(zhǔn)確測(cè)定的要求，傳統(tǒng)滴定法因其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性仍是最普遍使用的方法，筆者認(rèn)為還需要從以下三個(gè)方面進(jìn)一步探究和完善：（1）在不影響準(zhǔn)確度的情況下，各種方法都應(yīng)簡(jiǎn)化操作，縮短檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)效率，尤其是對(duì)試紙比色法進(jìn)行深入研究，目前已有研究成果表明試紙法穩(wěn)定性差、誤差大，因此，對(duì)于試紙比色法的研究仍有較大提升空間，在分析測(cè)試的精確度和穩(wěn)定性方面仍需改進(jìn)和提高。（2）FTIR技術(shù)作為一項(xiàng)分析速度快、準(zhǔn)確度高的分析方法，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)光譜采集方法，以便更容易地獲得光譜，并且消除基底效應(yīng)，避免繁瑣操作，提高檢測(cè)精度，拓寬 FTIR技術(shù)的應(yīng)用范圍。（3）伏安法是實(shí)現(xiàn)食用油酸值快速、精確、在線檢測(cè)的重要方法，其應(yīng)用潛力巨大，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置參數(shù)，改進(jìn)溶劑和電極條件，提高準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，縮短檢測(cè)時(shí)間。