自製酸鹼指示計測定油脂酸價 二年 5 班 : 林雋容 葉又馨 指導老師 : 許嘉琪 壹 研究動機與目的 ( 一 ) 動機近來, 越來越多人喜歡吃油炸類的食物, 而油容易因高溫油炸後而變酸, 政府所規定的酸價為 2.0mg/1g, 經過衛生所檢驗後, 還是有許多商家的炸油不合標準, 但檢驗炸油酸價對商家來說可說是一大難題, 而也不容易做到, 我們希望透過隨手可得物品做成一種指示劑, 讓檢驗油脂酸變為一個簡單問題 平常實驗室用來檢驗酸鹼的指示劑, 包括 : 石蕊試紙 廣用試紙 酚肽等 但這些藥品一般家庭並不容易的到, 想起國中實驗曾經做過用不同植物來檢驗酸鹼值, 所以我們打算用不同的植物的汁液混合, 做成一種在油脂中變色明顯的指示劑, 探討油脂的酸價值, 並盡可能的做成試紙, 方便使用 ( 二 ) 目的 1. 將尚未氧化的起始油脂, 和已酸敗後的油脂酸價進行比較, 由實驗數據中, 瞭解油脂酸敗和酸價之關係 2. 以已知濃度之 KOH 滴定待測油脂, 達滴定中點, 算出每克油脂需要多少毫克 KOH 方可中和, 藉此方法定義何謂酸價 3. 將油脂裝入錐形瓶中, 加入定量之酒精乙醚和酚酞, 以 KOH 滴定其混合液, 並藉由這些步驟, 學會測定油脂酸價的方法 4. 由於油脂酸敗後, 所測出的酸價將會提高, 進而比較實驗中酸價的高低, 判定油脂的新鮮度 - 658 -
5. 加入以紫色高麗菜 櫻桃 玫瑰花所製作的指示劑, 對學校用油 家庭用油酸 劑之檢定 貳 實驗原理 1. 當油脂遇有高溫時, 不但促進連鎖反應之進行, 更因不飽和脂肪酸雙鍵被氧化 過氧化物的分解等種種因素, 會積蓄高離子濃度的游離脂肪酸, 故為油品劣敗常用的指標, 事表示油品本身酸敗的程度 2. 酸價高之原因 : 油脂精煉程度較低, 或由於某種因素如溫度較高 含水量過多 含有某些金屬離子, 或長期存放與空氣接觸氧化, 導致油脂劣變, 使油脂酸化, 需更多 KOH 才可中和 3. 酸價越高的起始油脂, 越不利其保存, 使用中的油脂其酸價越高, 表示此油脂的品質也隨之下降, 即酸價愈高, 劣化情形愈嚴重, 因此酸價可作為油脂酸敗之指標 4. 酸價高的油脂表示該油脂已經變質, 不宜儲存 也不宜食用, 而其中的中間產物也包含有毒物質, 會對人體造成傷害 5. 以一般國際標準來說, 品質良好之精製油的酸價為 0.2mg KOH/gram 以下, 而台灣當局衛生署規定酸價標準為 2mg KOH/gram 6. 藉由植物花青素會隨著環境的酸鹼性而改變的特性, 將含有花青素的植物搗碎, 以植物汁液作為酸鹼指示劑 - 659 -
参 研究設備及器材 ( 一 ) 器材 1. 錐形瓶 10 電子天平 2. 加熱器 11. 研缽 x2 3. 濾紙 : 小 x2 12. 秤量紙 4. 玻棒 x2 13. 滴管 x2 5. 刮勺 x2 14. 量筒 x2 6. 容量瓶 :250mlx2 15 相機 x1 9. 燒杯 16. 漏斗 : 小 x2 ( 二 ) 藥品 1.95% 酒精 2. 乙醚 3. 氫氧化鉀 4. 安息香酸 5. 酚酞指示劑 - 660 -
肆 研究過程及方法 實驗過程簡圖 配製 0.1N 氫氧化鉀標準溶液 取 0.67g 之 KOH 少量蒸餾水使其溶解加酒精至 250ml 標定 0.1N 氫氧化鉀標準溶液 秤取 0.2~0.3g 之安息香酸加入 10ml 酒精溶液使其溶解以 0.1N KOH 滴 定至桃紅色 - 661 -
滴定空白實驗 以 0.05 KOH 滴定酒精乙醚 (1:1)30ml 至桃紅 滴定起始酸價 取剛開封油脂約 10g 加入酒精乙醚 30ml 滴定至粉紅色 - 662 -
滴定加熱兩小時後的酸價 取一樣體積的油脂加熱 將加熱過後的油脂取 10g 並加入 30ml 酒精乙醚 再滴定粉紅色 - 663 -
滴定放在空氣中 12 天後的酸價 將油脂放於空氣中 12 天 取油脂 10g 再加入酒精乙醚 30ml 滴定至粉紅色 - 664 -
滴定加熱後放在空氣中數天的酸價 取加熱後並放 12 天的油脂 滴定加入酒精乙醚的油脂至粉紅色 滴定各類油脂酸價 取油脂 10g 至錐形瓶 加酒精乙醚 30ml 滴入酚酞 3 滴 滴定至桃紅色 - 665 -
自製指示劑製作 取紫色高麗菜約 26g 將其搗碎取兩顆櫻桃搗碎 將搗碎玫瑰花. 紫色高麗菜. 櫻桃 加酒精乙醚浸泡 將浸泡液過濾得之 - 666 -
自製指示劑與酚肽的比較 加入自製指示劑和酚酞滴定至變色 ( 由左至右分別加入 : 酚酞. 自製指示劑. 沒加指示劑 ) ( 一 ) 實驗一 : 滴定起始酸價 (1) 步驟 : 1. 使用電子天平精確秤取剛開封的各種油脂 10g 2. 加入 30ml 之酒精乙醚 (1:1) 溶液使其溶解 3. 再加入 3 滴酚酞指示劑 4. 以 0.05N KOH 滴定至桃紅色 5. 計算酸價 (2) 實驗數據 : 大豆沙 橄欖油花生油芥花油蔬菜油葵花油 拉油 油脂克數 (g) 10.584 10.001 10.005 10.865 10.142 10.094 需 KOH(ml) 0.69 0.53 0.56 0.48 0.36 0.39 扣去空白實驗需 KOH(ml) 0.38 0.22 0.25 0.17 0.05 0.08 酸價 (mg/g) 0.10 0.06 0.07 0.04 0.01 0.02-667 -
(3) 實驗一結論 : 由實驗一數據中可發現, 各種市面上買回的油脂, 因密封完好而未和空氣中氧化, 剛開始酸價都很低, 介於 0.01 至 0.10 之間, 而又因為油脂本身的品質有不同的酸價值, 如大豆沙拉油一開始的起始酸價就比其他油脂高, 故起始酸價可檢驗油脂初始的好壞 ( 二 ) 實驗二 : 滴定加熱兩小時後的酸價 (1) 步驟 : 同實驗一. 取加熱兩小時後的油脂加以滴定 (2) 實驗數據 : 大豆沙 橄欖油花生油芥花油蔬菜油葵花油 拉油 油脂克數 (g) 10.001 10.001 10.005 10.029 10.178 需 KOH(ml) 6.98 1.41 1.72 0.78 1.00 扣去空白實驗 6.67 1.10 1.41 0.47 不耐高溫 0.69 需 KOH(ml) 酸價 (mg/g) 1.87 0.30 0.40 0.13 0.19 (3) 實驗二結論 : 根據實驗結果, 可發現加熱 2 小時的油脂, 酸價明顯比本身起始油脂高, 符合油脂加熱氧化後, 會游離脂肪酸而使酸價上升的理論, 而根據實驗數據, 各種油質持續加熱 2 小時後, 皆未超標, 故一般來說, 市面上的油脂可加熱 2 小時不超過算 2mg KOH/gram 標準, 也可以發現起始油脂就較高的大豆沙拉油, 加熱 2 小時後, 酸價明顯比其他油質高, 故一開始酸價就較高的油脂, 加熱後酸價也容易較高, 而不耐高溫的蔬菜油, 則不可加熱到太高溫度, 否則會起火燃燒 - 668 -
( 三 ) 實驗三 : 放在空氣中 12 天後酸價 (1) 步驟 : 同實驗一. 取放在空氣中 12 天後的油脂加以滴定 (2) 實驗數據 大豆沙 橄欖油花生油芥花油蔬菜油葵花油 拉油 油脂克數 (g) 10.459 10.145 10.070 10.317 10.073 10.061 需 KOH(ml) 1.38 1.15 1.17 0.52 0.70 0.66 扣去空白實驗 1.08 0.84 0.86 0.21 0.39 0.35 需 KOH(ml) 酸價 (mg/g) 0.29 0.23 0.24 0.06 0.11 0.10 (3) 實驗三結論 : 根據實驗三實驗數據, 可發現不加封直接放在空氣中氧化 12 天後的酸價, 雖然沒有直接加熱來的高, 但也明顯比起始油脂的酸價高, 所以說, 直接加熱會使酸價上升最多, 而放在空氣中氧化酸價也會明顯上升, 但沒有加熱來的快, 故使用完油後, 應將瓶蓋蓋好, 已防止油在空氣中氧化後, 變質劣化 ( 四 ) 實驗四 : 加熱 2 小時 + 放在空氣中 12 天後酸價 (1) 步驟 : 同實驗一. 取加熱 2 小時 + 放在空氣中 12 天後的油脂加以滴定 - 669 -
(2) 實驗數據 大豆沙拉油 橄欖油花生油芥花油蔬菜油葵花油 油脂克數 (g) 10.172 10.114 10.105 10.011 10.037 需 KOH(ml) 10.46 1.81 2.44 1.04 1.38 扣去空白實驗需 KOH(ml) 10.15 1.5 2.13 0.73 1.07 不耐高溫 酸價 (mg/g) 2.80 0.42 0.59 0.20 0.30 (3) 實驗四結論 : 把實驗四的數據與實驗三比較, 加熱後的油脂放於空氣中較容易酸化, 其中, 以普通店家常用的大豆沙拉油酸化程度最高, 甚至還超越酸價標準值, 因此店家所炸過的油若沒有每天更換, 則極容易超過政府所規定的酸價值 (2.0mg/g), 所以對店家用油酸價檢驗不可馬虎 ( 五 ) 實驗五 : 各類油酯酸價 (1) 步驟 : 同實驗一. 取各類油酯加以滴定 (2) 實驗數據學校用油 鹹酥雞 炸魚 炸花枝丸 油脂克數 (g) 10.320 10.028 10.543 10.082 需 KOH(ml) 3.75 4.87 2.25 2.10 扣去空白實驗需 KOH(ml) 3.44 4.56 1.94 1.79 酸價 (mg/g) 0.94 1.28 0.52 0.50-670 -
(3) 實驗五結論 : 我們檢驗的用油中, 以鹹酥雞店的用油酸價最高, 次為學校用油, 而家裡炸花枝丸及炸魚的油酸價較低, 由實驗一 二 三可以推測, 學校及店家所使用的油可能因顧及成本 油價而使用較為多天, 且為了快速使食物炸的酥脆, 油溫也可能較一般家庭高出許多 ; 然而自家使用的油脂則是第一次油炸的油, 所以酸價較低 ( 六 ) 實驗六 : 自製指示劑與酚肽的比較 (1) 步驟 : 1. 取玫瑰花瓣五朵 紫色高麗菜約 26g 櫻桃兩顆 2. 加酒精乙醚 (1:1) 浸泡至植物顏色變淡粉紅色或無色 3. 使用電子天平精確秤取油脂 10g 至錐形瓶 ( 每種油各三瓶 ) 4. 加入 30ml 之酒精乙醚 (1:1) 溶液使其溶解 5. 再分別加入 3 滴酚酞指示劑 自製指示劑 ( 一瓶不加指示劑作為顏色判定之用 ) 6. 以 0.05N KOH 滴定至桃紅色 7. 計算酸價 8. 比較自製指示劑和酚酞測出的酸價 (2) 實驗數據 : 大豆沙拉油橄欖油花生油芥花油指示劑自製酚肽自製酚肽自製酚肽自製酚肽 油脂克數 (g) 需 KOH(ml) 10.324 10.196 顏色與自製指 10.242 10.388 10.058 9.992 示劑相像, 不 便判斷 0.92 0.98 0.72 0.78 0.65 0.60-671 -
扣去空白實驗需 KOH(ml) 0.61 0.67 0.41 0.47 0.27 0.29 酸價 (mg/g) 0.17 0.18 0.11 0.13 0.08 0.08 蔬菜油 葵花油 指示劑 自製 酚肽 自製 酚肽 油脂克數 (g) 10.004 10.064 10.816 9.993 需 KOH(ml) 0.49 0.50 0.57 0.62 扣去空白實驗需 KOH(ml) 0.18 0.19 0.26 0.31 酸價 (mg/g) 0.05 0.05 0.07 0.09 (3) 實驗六結論 : 根據以上數據顯示, 自製指示劑所計算出的酸價與酚酞所計算出的酸價差異並不大, 所以可以確定我們自己所做的指示劑是可以代替酚酞的, 但由於橄欖油的顏色與自製指示劑的變色顏色過於相似, 所以並不適合用自己製作的指示劑來測定酸價, 不過市面上販售油類大多顏色較淺, 因此此指示劑是可行的 ( 由左至右 : 橄欖油加酒精乙醚顏色 自製指示劑變色 酚酞變色 ) - 672 -
伍 問題與討論 ( 一 ) 自製指示劑保存方面, 對於實驗結果的影響關連不小, 由於指示劑浸泡時間較久, 故無法每次都以剛泡好的指示劑進行實驗 所以只好每次準備一定的量, 放在密閉容器裡冰在冰箱, 以防止變質 ( 二 ) 本來希望自製指示劑可以完全代替酚酞來滴定各種油脂, 由於指示劑在橄欖油內的辨識度極低, 雖在加入過量 KOH 時是能看出變色效果, 但無法在變色的第一時刻就看出來, 所以本次實驗所製作的指示劑無法對橄欖油做滴定, 但仍可以對市售大多數的油脂進行滴定 ( 三 ) 因為本次實驗主要是滴定油脂, 所以在製作指示劑的過程出不能把素材加水加熱, 否則會造成滴定時出現指示劑跟油脂分層的現象, 故所做的指示劑都是以 1:1 的酒精乙醚浸泡, 以確保後來跟油脂滴定能均勻混合, 但浸泡出來的指示劑會有較為稀薄 偏淡的狀況, 且所需的時間也較長, 不過與酚酞比較起來, 誤差並不大, 所以能可進行檢測 ( 四 ) 由於本實驗中涉及許多滴定過程, 而達到滴定中點的判斷, 容易因為實驗者自己本身的看法而決定, 過於主觀而缺法客觀, 所以我們將待測油脂旁, 用相同重量的同種油加入一樣的酒精乙醚擺放, 故此時兩錐形瓶呈現的顏色相等, 然後再開始滴定其中一瓶, 和另外一瓶的顏色進行比較, 當待測油脂一變色時, 便能很容易看出達到滴定中點, 故能使實驗更準確 ( 五 ) 剛從實驗室拿出的滴定管, 久未使用而其管中可能會有殘留物, 如果直接使用會使實驗誤差值增大, 故先以 0.05M 之 KOH 水沖洗 2 至 3 次, 將原本試液的殘留物給沖走, 再開始進行滴定 六 ) 以 KOH 溶於水中, 直接滴定待測油脂, 會因為油脂和水互不相容, 使錐形 瓶分成兩層, 所以我們先將 KOH 溶於少量蒸餾水中, 再以 95% 酒精加至需 要的量, 這樣即可解決油水不容的問題, 且 KOH 為強鹼, 不能使用玻璃滴 - 673 -
定管, 否則會腐蝕, 故需要使用塑膠滴定管 陸 期許這一次的科展實驗, 讓我們所獲良多, 但礙於科展時間短暫, 沒有更多時間放在試紙的製作上面, 雖然有嘗試將試紙浸泡於指示劑內, 但做出來的指示劑成效不佳, 日後假使還有機會繼續本實驗, 我們希望往試紙製作的方向努力, 找到一個更方便檢測的方法 柒 感謝劉淳任老師課程中化學知識的教授與指導許嘉琪老師引導性指導與各方面專業知識傳授劉壽山先生器材準備與說明其使用辦法生物實驗室提供數瓶乙醚及酒精 - 674 -