光谱滴定法测定蜂蜜酸度的应用研究

关朝亮，吕萍萍，汪海波，宋喜臣，王宗莹，何浩，桑琳，张玥，李佳琪，王飞

（1 绥芬河海关综合技术中心，绥芬河 157399；2 秦皇岛海关技术中心，秦皇岛 066000）

1 引言

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，与自身分泌物混合后，经充分酿造而成的天然甜物质。它有很好的保健效果及药用价值，具有抗菌、抗氧化、调节血糖、预防龋齿、促进酒精代谢、缓解感冒症状、润肠通便、调节血压等诸多功效[1]。现在市场上蜂蜜种类繁多，品质优劣不等，而酸度是衡量蜂蜜及其制品是否变质的重要指标之一[2]。

目前对蜂蜜中酸度的测定主要有两种方法，分别为电位滴定法[3]和酸碱指示剂滴定法[4]。电位滴定法是用酸度计测定终点，有较高的准确度和精密度，避免溶液颜色干扰，但低浓度溶液测量准确性不好。酸碱指示剂滴定法属人工感官滴定，一般用酚酞作为指示剂，要用人眼对颜色变化进行判断滴定终点，存在难以统一变色评价条件、个人对终点变色的文字描述理解不同、无法量值溯源终点颜色等问题，会给结果判定带来诸多问题，所以也对检测人员的技术和经验有着较高要求，容易产生误差。

可见光光谱滴定技术（Visible Spectral Titration Technology,VSTT）是新发明技术，有效实现了滴定过程中的颜色数值化、图形化技术，通过化学反应过程中发生的光谱变化进行物质结构表征，同时对滴定参数同步记录，实现滴定终点的量值溯源，避免颜色变化不明显、不同人员检测等因素所产生的颜色判断误差，给出更低的检出限[6]。VSTT 在蜂蜜中酸度的测定应用尚未见报道，本文对蜂蜜中酸度含量进行了研究。

2 实验部分

2.1 测试样品

俄罗斯进口椴树蜜及向日葵蜜。

2.2 仪器与试剂

SX-Z-3.3 光谱滴定仪（秦皇岛水熊科技有限公司）；XP205 电子天平（瑞士梅特勒公司）；水浴锅（北京盈盛恒泰科技有限责任公司）；德国宾德恒温干燥箱M53；25mL 碱式滴定管等。

氢氧化钠（优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司），邻苯二甲酸氢钾基准试剂（99.95%～100.05%，天津市光复科技发展有限公司），酚酞（99.3%，伟业计量）。

2.3 试验方法

2.3.1 样品的制备

未结晶的样品搅拌均匀，有结晶析出的样品，将样品瓶盖塞紧后，置于不超过60℃的水浴中温热，待样品全部溶化后，搅匀，迅速冷却至室温以备检验用。

2.3.2 溶液的制备

0.01mol/L 氢氧化钠标准溶液，按照 GB/T 601 配制0.1 mol/L 并标定，临用时，用无二氧化碳的水稀释至0.01 mol/L[5]。

酚酞指示剂（1%乙醇溶液）：称取1 g 酚酞用95%乙醇定容至100 mL，混合均匀[4]。

2.3.3 酸度的光谱滴定原理

滴定过程中的不同离子成分的改变引起被测物结构的改变，同步使吸收光谱发生变化（颜色变化），该变化点为国标的滴定终点。VSTT[6]用色变曲线参数同步描述颜色变化轨迹，用数字化、图形化的曲线标识颜色变化过程，曲线上的突变峰与吸收光谱有对应关系 。

2.3.4 光谱滴定仪条件

光谱范围380 nm～780 nm，△λ5 nm，测量周期100 ms，积分时间100 ms，光程10.0 mm，滴定速率0.167 mL/min，搅拌速度300 转/min，靴型反应器180 mL。

2.3.5 光谱滴定方法[4]

在反应器中依次加入75 mL 经煮沸后冷却的水、试样10g（精确至0.001g），溶解后加入2 滴～3 滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定至终点。按式（1）计算式样的酸度：

式中：X—试样的酸度，单位为毫升每千克（mL/kg）（消耗1mol/L 氢氧化钠）V—依据图谱确认的滴定终点时所耗氢氧化钠标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；c—氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；m—试样的质量，单位为克（g）。

2.3.6 感官滴定方法[4]

在烧杯中加入试样10 g，以75 mL 经煮沸后冷却的水溶解后，加入2～3 滴酚酞指示剂，用氢化钠标准溶液滴定至溶液呈粉红色，在10 秒内不褪色为终点。代入公式（1）计算。

2.4 统计学处理

运用SPSS 22.0 软件对两种方法的测定结果进行配对样本t 检验分析，推论出差异发生的概率P 值（即sig 值），比较两种方法有无差异，验证所得结论的统计学意义。

3 结果

3.1 蜂蜜酸度的光谱滴定终点确认

酸度的光谱滴定过程中，CIE1976(L*a*b*)均匀彩色空间参数值的明度指数L*值、红-绿色品指数a*值、黄-蓝色品指数b*值，均发生了相应改变，滴定终点时各数值变化明显减小，变化轨迹。

图1—图3 表明，L*值在x 轴上方，在滴定体积约1.7mL 后开始下降，说明溶液明度在降低；L*值曲线整体看不平滑，有个别干扰峰，可能是在滴定过程中溶液波动从而影响了透光度。a*值在滴定体积约1.6mL 后明显增大，一直处于x 轴上方，说明溶液颜色由无色向红色转变，并越来越深。b*值在滴定体积约1.6mL 后开始下降，在约2.3mL 由x 轴上方下降至x 轴下方，说明溶液颜色由很淡的黄色渐变为很淡的蓝色。试验溶液变化为混合色，即溶液由带着很淡的黄色至几近于无色转变红色。光谱滴定颜色的测定数据与传统感官滴定人工判断颜色的变化相符。

图1 酸度的光谱滴定CIE1976(L＊a＊b＊)曲线V-L＊

图2 酸度的光谱滴定CIE1976(L＊a＊b＊)曲线 V-a＊b＊

图3 CIE 1976(L＊a＊b＊)彩色均匀空间示意图[7]

本文采用VSTT 的参数G 峰值做为滴定终点[6]，更接近a*值和b*值的共同变色终点。以加入的滴定剂的体积（V）作为横坐标，以VSTT 终点参数G 作为纵坐标，绘制G-V 滴定曲线，曲线上的最大峰值即为滴定终点，如图4 所示。

图4 光谱滴定CIE1976(L＊a＊b＊)曲线G-V

3.2 光谱滴定法测定酸度的检出限

本次重复测定10 次空白试验[7]，结果按公式（1）计算为样品中的酸度含量，结果见表1，并按公式（2）计算方法检出限。

表1 光谱滴定法测定酸度含量的检出限（n=10）

式中：MDL-方法检出限；n-样品的平行测定次数；t-自由度为n -1，置信度为99%时的t分布值（单侧）；S-n 次平行测定的标准偏差[7]。

本次测定t(10，0.99)值为2.821，以此计算本方法的检出限为0.10 mL/kg，最大差异值为0.12，在允许的差异范围0.18±0.05 之内，符合HJ 168-2020 标准中“检出限可允许的差异范围应在‘空白试验测定值的均值估计检出限的1/2’以内”的要求[7]。此检出限的测定，弥补了感官滴定法没有检出限的缺陷。

3.3 样品的测定结果比对

在相同的前处理条件下，利用感官滴定法和光谱滴定法测定样品的酸度，同时进行样品加标回收率试验，验证两种方法的可靠性，具体数据见表2、表3。

表2 样品中酸度的测定结果及 t 检验

表3 回收率的测定结果

由表2、表3 可知，两种方法测定样品中酸度结果的精密度均符合SN/T 0852-2012 要求（平行试验结果的允许误差为0.1）[4]；两种方法测定样品中酸度结果均无显著差异(P＞0.05)；感官滴定法的加标回收率为 94.8%～98.1%，光谱滴定法的加标回收率为94.3%～97.9%，符合GB/T 27404-2008 中技术要求（被测组分含量1～100 mg/kg 时，回收率范围90%～110%）[8]，表明两种方法均准确、可靠。

4 结论

可见光光谱滴定技术（VSTT）是由我国学者首次提出的滴定分析理论，测量可见光全谱同步吸收变化，用光谱滴定曲线的凸变峰标示滴定终点的突跃，实现了有色滴定分析的自动化、数字化，是滴定分析领域的新突破。目前，光谱滴定法的应用研究还处于空白状态，本文首次利用光谱滴定法测定蜂蜜中酸度，通过精密度、准确性、检出限等指标验证了方法的可行性，证明了光谱滴定可代替感官滴定的可操作性，为VSTT 的应用研究提供了有价值的参考，进一步发展VSTT 或将成为解决化学研究、检验检测等行业问题的新的技术手段。