自动电位滴定法测定烟用香精香料的酸值

李惠莉，杨 涓，王 晶，吴志英，郭 靖，李 力*

1.四川省烟草质量监督检测站，成都市高新区世纪城路936号 610041

2.四川中烟工业有限责任公司技术中心，成都市成龙大道1段56号 610066

烟用香精香料与卷烟感官品质关系密切，是卷烟特征风味的重要组成之一。因此，烟用香精香料的品质和稳定性也越来越受到卷烟生产企业的重视。酸值是烟用香精香料品质控制的重要指标之一，通常是指中和1克香精所含游离酸所需要的氢氧化钾毫克数［1］。一般情况下，香精香料中游离酸含量很低，因此酸值较低，但加工方式和贮存条件对香精香料的游离酸含量有重要影响［2］。因此，准确测定烟用香精香料的酸值对于提升其在卷烟中的加香效果具有重要意义。

目前，食用油、石油、聚酯多元醇和香精香料等样品的酸值测定方法主要是酸碱滴定法，该方法以氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的乙醇溶液、氢氧化钾的异丙醇溶液等作为滴定液［3-9］。烟用香精香料酸值的测定方法主要依据行业标准YC/T 145.1—2012《烟用香精 酸值的测定》。通过前期调研发现，卷烟企业在烟用香精香料的日常检测中存在一些问题：氢氧化钾（钠）滴定液的配制过程复杂且周期较长，滴定液的稳定性较差；对于多种牌号的样品，通常需要配制多种不同浓度乙醇溶液；烟用香精香料的酸值检测时间较长，不利于大批量样品的快速检测。为此，参考YC/T 145.1—2012《烟用香精 酸值的测定》标准方法，通过考察标准滴定液、取样量、乙醇浓度等参数，建立一种简便的烟用香精香料酸值自动电位滴定方法，旨在为卷烟企业烟用香精香料酸值的快速、批量检测提供方法参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

四川中烟工业有限责任公司2018—2019年使用的173种烟用香精香料，其中1～22#样品用于实验方法的优化和方法学考察，具体信息见表1。

95%（体积分数）乙醇、无水乙醇、氢氧化钾（分析纯），邻苯二甲酸氢钾（基准物质）（国药集团化学试剂有限公司）；pH 4.00、pH 7.00缓冲液、3 mol/L氯化钾溶液（瑞士Mettler Toledo公司）；氢氧化钾乙醇标准滴定溶液（上海安谱实验科技股份有限公司）；实验用去离子水符合《分析实验室用水 规格和试验方法》中规定的三级水要求［10］。

DL50型滴定仪（配备DG 115-SC和DG 111-SC型复合pH玻璃电极）、AX504型电子天平（感量0.000 1 g）（瑞士Mettler Toledo公司）；Direct-Q型超纯水仪（美国Millipore公司）；8510E-DTH型超声波清洗器（美国Branson Ultrasonics公司）；FED 240型热风循环烘箱（德国Binder公司）。

1.2 方法

1.2.1 标准溶液配制

称取5.6 g氢氧化钾，用新制的去离子水溶解后转移到1 000 mL容量瓶中，然后用去离子水定容，即得0.1 mol/L氢氧化钾标准溶液。

准确称取在105～110℃下烘至恒质量的基准邻苯二甲酸氢钾3份，质量分别为0.2、0.3、0.4 g（读数至0.000 1 g），分别溶于40 mL新制的去离子水中，然后按照文献［11］中氢氧化钠标准溶液的标定方法进行标定。取3份标定结果的平均值作为氢氧化钾标准溶液的浓度。

1.2.2 样品处理与分析

准确称取0.8～1.0 g（精确至0.000 1 g）烟用香精香料样品（如果酸值大于30，可将称样量减少至0.5 g），置于100 mL DL50型滴定仪专用的滴定杯中，加入40 mL 41.7%乙醇，然后用0.1 mol/L氢氧化钾标准溶液滴定至pH等于8.0时即为终点，同时做空白试验。采用DG 115-SC型电极指示终点。滴定仪参数设置为：

表1 22个烟用香精香料的理化性质Tab.1 Physiochemical properties of 22 tobacco flavors

滴定模式：终点滴定（EP,Endpoint）；滴定剂添加方式：自动变速；最小加液体积：0.02 mL/滴；最大加液体积：0.2 mL/滴；搅拌器转速：1 520 r/min；预搅拌时间：5 s。

2 结果与讨论

2.1 方法优化

2.1.1 滴定液的选择

在烟用香精香料酸值测定行业标准中，滴定液是氢氢化钾的乙醇溶液或氧氧化钠的水溶液［1］。氢氧化钾乙醇溶液的浓度会随放置时间的延长而降低，使用时需要每日标定［1,3］；而氢氧化钠滴定液的配制需要采用“两步法”［11-12］。上述两种滴定液的配制方法均较复杂且耗时长，不利于提高检测通量。采用新配制的氢氧化钾溶液进行滴定时，不需要二氧化碳去除步骤，且配制的滴定液使用前要再进行标定，因而对滴定结果的影响很小。综上，实验中采用0.1 mol/L氢氧化钾溶液作为滴定液。

为验证滴定液的效果，选取不同酸值的3种烟用香精香料样品，分别采用0.1 mol/L氢氧化钾标准溶液滴定方法和行业标准方法［1］进行对比测试，并采用两独立样本T检验法进行检验，结果表明，两种分析方法的检测结果基本一致，二者无显著差异（表2）。

表2 3个烟用香精香料的两独立样本T检验结果Tab.2 T test results of two independent-samples based on 3 tobacco flavors

采用1.2.1节方法配制1 000 mL 0.1 mol/L氢氧化钾标准溶液并进行标定，1周后再标定1次，结果见表3。可以看出，0.1 mol/L氢氧化钾滴定液较稳定，放置1周后其浓度变化较小，能够满足烟草行业对香精香料酸值的测定要求［1,11］。

表3 两次标定的氢氧化钾标准溶液浓度Tab.3 Concentrations of KOH standard solutions for two tests (mmol·L-1）

2.1.2 样品溶解溶剂的确定

通常，烟用香精香料的来源广、成分多、性状差异大，例如，有些样品非常黏稠，不易溶于纯水或乙醇，因而行业标准［1］中采用特定浓度的乙醇溶解样品。实际检测中，卷烟生产企业使用的香精香料牌号繁多，为此，选取有代表性的22种烟用香精香料（表1），分别考察不同配比乙醇水溶液（无水乙醇/95%乙醇与水的体积比分别为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3）对样品的溶解性。结果表明：无水乙醇和水的体积比为1∶1时，其对香精香料样品的溶解效果最好，所考察的22种样品均完全溶解；95%乙醇和水的体积比为1∶1时，香精香料样品的溶解性也较好，且与体积比1∶1的无水乙醇∶水无明显差异。考虑到95%乙醇的价格低于无水乙醇，因此本研究中使用95%乙醇配制1∶1乙醇水溶液，其质量分数为41.7%。

2.1.3 样品称样量的确定

行业标准方法［1］中采用的称样量是5 g。烟用香精香料绝大多数是液体，从库房取回的样品，分析人员在检测称量时会先摇匀，0.5 g称样量基本能满足样品的代表性要求。据文献［9］报道，烟用香精香料酸值测定时称样量为0.2～0.5 g。本研究中采用自动电位滴定仪进行滴定，因此滴定剂的添加精度更高。本研究中，选取有代表性的22种烟用香精香料（表1）进行了考察，结果表明，在该称样量下样品的溶解性较好，测定结果也可以满足方法的精度和均匀性要求。因此，确定称样量为0.8～1.0 g。

2.1.4 指示电极的选择

本实验中考察了DG 111-SC型电极和DG 115-SC型电极。结果表明：对于水溶性好的香精（滴定溶剂是水），两种电极都可使用，测定结果一致；而对于脂溶性强的香精，DG 111-SC型电极则不适用，测定时重现性差，电极易损坏和堵塞液络部。这是因为DG 111-SC型电极的液络部的孔径较小，分析时仅适用于滴定溶剂是水相的物质检测，而DG 115-SC型电极的液络部孔径较大，测量时滴定溶剂可以是水，也可以是一定浓度的有机溶剂。因此采用DG 115-SC型电极指示滴定终点。

2.2 方法学考察

2.2.1 方法的精密度

采用1.2节方法测定了低、中、高3个梯度酸值含量的香精样品。结果（表4）表明，3个样品的相对标准偏差（Relative Standard Deviation,RSD）分别为2.3%、0.6%和0.5%（n=6），说明方法的精密度较好。

2.2.2 方法的准确性

为验证方法的准确性，选取有代表性的19种烟用香精香料样品（表1），分别采用本方法和行业标准方法［1］进行检测，并且采用两配对样本T检验法对检测结果进行统计学检验，结果见表5和表6。从表6可以看出，19个样品两配对样本T检验的双尾概率P值为0.185，95%置信区间的差分下限和上限分别为-0.283 1和0.058 9，说明两种分析方法的检测结果一致，二者之间不存在显著差异。

2.3 实际样品检测结果

采用建立的方法检测了151种烟用香精香料的酸值（香精和香料的溶剂组成涵盖了水、乙醇、丙二醇、山梨醇、甘油和柠檬酸三乙酯等；也包含黏度较大的浸膏类物质），结果见表7。可以看出：样品的酸值整体较低；酸值低于1.0的样品有40个，占全部样品数的26.5%；酸值低于5.0的样品有100个，约占全部样品数的2/3；酸值高于30.0的样品有9个，仅占全部样品数的6.0%。烟草行业标准方法［1］中规定：当酸值的测定结果小于或等于10时，两次平行测定结果的绝对差值不得大于0.2；当测定结果大于10，小于或等于100时，两次平行测定结果的绝对差值不得大于0.5；当测定结果大于100时，两次平行测定结果的绝对差值不得大于1.0。对于本研究中测定的151个样品，平行样的极差最小为0.00，最大为0.60，且均符合标准规定。这说明采用本方法所获取的测试结果全部满足烟草行业标准中对平行样的测定要求。

表4 方法的精密度Tab.4 Precision of the method

表5 19个烟用香精香料样品的酸值检测结果Tab.5 Acidic values of 19 tobacco flavors

表6 方法的准确性Tab.6 Accuracy of the method

表7 151个烟用香精香料样品的酸值检测结果Tab.7 Acidic values of 151 tobacco flavors

3 结论

建立了一种测定烟用香精香料酸值的自动电位滴定分析方法。本方法中采用0.1 mol/L氢氧化钾标准溶液作为滴定液，用40 mL 41.7%乙醇溶解0.8～1.0 g样品，进一步简化了酸值测定操作。本方法相对标准偏差为0.5%～2.3%（n=6），重复性较好。以低、中、高3个梯度酸值的19个烟用香精香料为研究对象，与烟草行业标准方法进行比较，结果显示两种方法的两配对样本T检验结果无显著差异。151个实际香精香料样品分析时平行样的极差最小为0.00，最大为0.60，均满足行业标准对极差的测定要求，表明方法的实用性强。本方法简便、快速、准确，能够满足烟草行业对香精香料酸值的测定要求，可用于对烟用香精香料酸值的快速测定。