樊雙喜，鐘其頂，李國(guó)輝，常迪，張世偉，黃占斌

1 (中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京，100083) 2(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015) 3(全國(guó)食品發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn)化中心，北京，100015)

揮發(fā)酸是指在一定條件下從葡萄酒中蒸餾出來(lái)的各種低沸點(diǎn)酸的總和，葡萄酒中的揮發(fā)酸主要包括甲酸、乙酸、丙酸等，其中乙酸約占總含量的90%，是揮發(fā)酸的主體部分[1-3]。揮發(fā)酸含量對(duì)葡萄酒的品質(zhì)影響較大，是評(píng)價(jià)葡萄酒質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。正常葡萄酒中揮發(fā)酸的含量在0.3～0.8 g/L，揮發(fā)酸含量過(guò)高會(huì)使葡萄酒出現(xiàn)腐敗味，降低葡萄酒的質(zhì)量[4-5]，通過(guò)測(cè)定葡萄酒中揮發(fā)酸的含量可評(píng)價(jià)葡萄酒質(zhì)量[6]。

目前葡萄酒揮發(fā)酸含量檢測(cè)主要用國(guó)標(biāo)法[7]，另外葡萄酒自動(dòng)分析儀[8]、近紅外光譜技術(shù)等[9-11]均可實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)酸的檢測(cè)。國(guó)標(biāo)方法操作步驟繁多、過(guò)程復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄酒揮發(fā)酸的快速檢測(cè)。葡萄酒自動(dòng)分析儀價(jià)格昂貴，利用近紅外光譜技術(shù)則需建立相關(guān)的揮發(fā)酸數(shù)據(jù)庫(kù)，快速準(zhǔn)確定量的技術(shù)門檻較高，難以在企業(yè)普及。為了保證葡萄酒品質(zhì)，尋找一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)葡萄酒中揮發(fā)酸含量進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法尤為迫切和重要[12]。

本研究在葡萄酒揮發(fā)酸測(cè)定中引入原理與國(guó)標(biāo)方法一致的快速蒸餾儀，旨在建立一種葡萄酒揮發(fā)酸快速、準(zhǔn)確、高效的測(cè)定方法。

1 材料與方法

1.1 材料

市售干型、半干型、半甜型、甜型葡萄酒。

1.2 儀器

數(shù)字快速蒸餾儀(Super DEE)，意大利GIBERTINI公司(如圖1所示),主要原理是采用蒸汽蒸餾。

A-蒸餾室；B-樹(shù)脂玻璃罩；C-餾出液收集瓶；D-揮發(fā)酸模式/餾出液體積設(shè)置；E-工作狀態(tài)顯示屏；F-開(kāi)始蒸餾按鈕；G-清洗槍
圖1 Super DEE 儀器裝置示意圖
Fig.1 Diagram of the Super DEE

1.3 試劑

蒸餾水，NaOH溶液(0.1 mol/L)，酚酞指示劑(10 g/L)，乙酸(分析級(jí)，純度>99.5%, 北京化工廠)。

1.4 乙酸溶液的制備

準(zhǔn)確稱取0.6 g乙酸用蒸餾水溶解至100 mL容量瓶，定容至刻度，配置成6 g/L乙酸標(biāo)準(zhǔn)原始溶液。用蒸餾水將原始溶液準(zhǔn)確稀釋10倍，得到0.6 g/L乙酸溶液。

1.5 揮發(fā)酸測(cè)定方法

參照GB/T 15038—2006[1]。

1.6 快速測(cè)定方法

采用數(shù)字快速蒸餾儀如圖1所示，用移液管移取20 mL葡萄酒樣品，加入快速蒸餾儀的蒸餾室(A)中。調(diào)低樹(shù)脂玻璃罩(B)，接入餾出液收集瓶(C)，關(guān)閉蒸餾室(A)，選擇揮發(fā)酸模式(D)，設(shè)置餾出液體積為250 mL(D)，開(kāi)始蒸餾(F)，4～6 min后, 250 mL餾出液收集完畢，儀器顯示屏(E)顯示蒸餾完成，快速蒸餾儀隨即自動(dòng)停止。打開(kāi)蒸餾室，用清洗槍(G)清洗蒸餾室。在餾出物中添加幾滴1%的酚酞溶液并用0.1 mol/L的NaOH滴定直到餾出物出現(xiàn)穩(wěn)定的粉紅色(至少30 s)，測(cè)定揮發(fā)酸。

1.7 揮發(fā)酸的計(jì)算

參照GB/T 15038—2006[1]的計(jì)算方法。

1.8 精密度與準(zhǔn)確性分析

選取同一葡萄酒樣品1 d內(nèi)連續(xù)測(cè)定5次，分析方法的日內(nèi)精密度；連續(xù)測(cè)定5 d，每天測(cè)定5次,取平均值，分析方法的日間精密度。

分別采用快速測(cè)定方法和國(guó)標(biāo)法測(cè)定干型、半干型、半甜型、甜型的葡萄酒樣品，分析快速測(cè)定方法的準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 快速蒸餾儀與GB/T 15038—2006常規(guī)蒸餾操作步驟比較

快速蒸餾儀的蒸餾操作(如1.6所述)與GB/T 15038—2006規(guī)定的常規(guī)蒸餾操作步驟相比較，操作更簡(jiǎn)單，智能化，提高了測(cè)定的時(shí)效性，減少了耗能。例如，常規(guī)的蒸餾操作，收集餾出液100 mL，大約需要耗時(shí)30 min，采用快速蒸餾儀收集餾出液250 mL, 蒸餾時(shí)間僅約6 min，單個(gè)樣品蒸餾時(shí)間則縮短了約20 min。此外，快速蒸餾儀還能夠?qū)︷s出液體積的收集實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，有利于對(duì)樣品批量快速檢測(cè)。

2.2 樣品前處理方法優(yōu)化

2.2.1 取樣量與蒸餾餾出液體積對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

GB/T15038—2006中揮發(fā)酸的分析方法是吸取10 mL樣品在蒸餾裝置上蒸餾，收集100 mL餾出液后滴定，將餾出液加熱至沸騰，加入酚酞試劑，用NaOH滴定直到餾出物出現(xiàn)穩(wěn)定的粉紅色至少30秒，測(cè)定揮發(fā)酸。最新的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果收集餾出液100 mL，樣品測(cè)定值就會(huì)偏低，有可能是因?yàn)?00 mL餾出液未能將所有的揮發(fā)酸蒸餾出來(lái)[3]。因此，為了準(zhǔn)確測(cè)得葡萄酒中的揮發(fā)酸，本文分析了基于快速蒸餾儀的取樣量和蒸餾餾出液體積對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

分次取10 mL與20 mL 0.6 g/L乙酸溶液放置于蒸餾室內(nèi)，設(shè)定快速蒸餾儀餾出液的體積，分別為100，150，200，250，300和350 mL。同時(shí)取10 mL與20 mL 0.6g/L乙酸溶液，不蒸餾，用0.1 mol/L NaOH直接測(cè)定作為對(duì)照。

由圖2可知，在取樣量為10 mL與20 mL條件下，蒸餾液體積為250 mL時(shí)，消耗的NaOH體積已經(jīng)趨于穩(wěn)定。當(dāng)取樣量為20 mL，快速蒸餾儀的餾出液體積達(dá)到250 mL時(shí)，消耗的NaOH體積與乙酸直接測(cè)定(不蒸餾)所消耗的NaOH體積結(jié)果基本持平，分別為2.22 mL與2.23 mL(3次平行實(shí)驗(yàn)，體積以平均值表示)，兩者誤差僅為0.45%；當(dāng)取樣量為10 mL，快速蒸餾儀的餾出液體積達(dá)到250 mL時(shí)，消耗的NaOH體積與乙酸直接測(cè)定(不蒸餾)所消耗的NaOH體積結(jié)果也基本持平，分別為1.15 mL與1.13 mL(3次平行實(shí)驗(yàn)，體積以平均值表示)，兩者誤差為1.7%。綜上所述，無(wú)論是10 mL還是20 mL取樣量，蒸餾液體積為250 mL時(shí)測(cè)定結(jié)果就已趨于穩(wěn)定并和乙酸直接測(cè)定(不蒸餾)消耗的NaOH體積基本一致。因此，取樣量為10mL或20 mL，當(dāng)蒸餾餾出液體積為250 mL時(shí)，均可達(dá)到較好的滴定結(jié)果。

圖2 餾出液收集量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
Fig.2 The influence on the determination results of the amount of distillate collection

為了驗(yàn)證該取樣量與餾出液體積是否對(duì)真實(shí)酒樣適用，隨機(jī)選取1份市售葡萄酒樣，分別設(shè)置蒸餾液體積為100，150，200，250，300和350 mL。結(jié)果表明，無(wú)論取樣量為10 mL或者20 mL，當(dāng)餾出液的體積達(dá)到250 mL時(shí)，測(cè)定結(jié)果也趨于穩(wěn)定。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與國(guó)際葡萄酒與葡萄酒組織OIV-MA-AS313-02方法規(guī)定的蒸餾至250 mL作為蒸餾液體積相一致，相比于GB/T15038—2006中揮發(fā)酸的分析是收集100 mL餾出液后滴定，本研究收集餾出液的體積為250 mL。雖然餾出液體積增加了，但是本研究采用的快速蒸餾裝置耗時(shí)少 (單個(gè)樣品節(jié)約了20 min)，耗能低。

2.2.2 滴定前加熱餾出液對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生的影響

在國(guó)標(biāo)GB/T15038—2006中，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定之前，需將餾出液加熱至沸，耗時(shí)長(zhǎng)。因此本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取了3個(gè)葡萄酒樣品，采用快速測(cè)定法，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取平均值，比較分析餾出液在加熱與不加熱2種情況下，對(duì)葡萄酒中揮發(fā)酸含量測(cè)定的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。分析可知，加熱與不加熱條件下?lián)]發(fā)酸測(cè)定結(jié)果在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著性差異(p>0.01)。本實(shí)驗(yàn)采用快速測(cè)定法蒸餾后，無(wú)需加熱餾出液，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定，可以準(zhǔn)確測(cè)定葡萄酒中揮發(fā)酸含量。

表1 加熱與不加熱餾出液揮發(fā)酸測(cè)定結(jié)果比較Table 1 The comparison of the volatile acids content inheated and unheated distillate

2.3 回收率

選一個(gè)葡萄酒樣品，分別添加0.2、0.4、0.6、0.8 g/L四個(gè)不同水平的乙酸工作液，每個(gè)水平重復(fù)5個(gè)平行，結(jié)果取平均值，如表2所示。

表2 方法回收率Table 2 Recovery rate of the method

在4個(gè)不同的加標(biāo)水平下該方法的回收率在85.0%～97.5%范圍內(nèi)，其平均回收率為92.1%，回收率的RSD為3.8 %，結(jié)果表明該快速測(cè)定方法精確度較好，能夠滿足葡萄酒中揮發(fā)酸含量的準(zhǔn)確測(cè)定。

2.4 方法日間與日內(nèi)精密度

本文選取同一份葡萄酒樣品分析該快速測(cè)定方法的精密度，同一天內(nèi)連續(xù)測(cè)定5次，分析方法的日內(nèi)精密度；連續(xù)測(cè)定5 d，每天測(cè)定5次取平均值，分析方法的日間精密度，結(jié)果如表3所示。該方法的日內(nèi)精密度和日間精密度分別為1.01%和1.32%，且日內(nèi)與日間兩者揮發(fā)酸快速法測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異(p>0.05)，滿足測(cè)定方法對(duì)于精密度的要求。

表3 方法日間與日內(nèi)精密度(n=5)Table 3 Precision of intra-day and inter-day(n=5)

2.5 方法準(zhǔn)確性分析

應(yīng)用上述已經(jīng)建立的快速測(cè)定方法對(duì)14個(gè)葡萄酒樣品(干型 3個(gè)，半干型3個(gè)，半甜型4個(gè)，甜型4個(gè))揮發(fā)酸含量進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品采用快速測(cè)定法和國(guó)標(biāo)法重復(fù)測(cè)定3次，分別取平均值。對(duì)比分析采用快速測(cè)定法和國(guó)標(biāo)法對(duì)不同類型葡萄酒揮發(fā)酸測(cè)定值的差異，結(jié)果如表4所示。4種類型(干型，半干型，半甜型，甜型)的葡萄酒樣品快速測(cè)定法和國(guó)標(biāo)法的測(cè)定結(jié)果基本一致，無(wú)顯著差異(p>0.05)，該方法可以用于對(duì)葡萄酒揮發(fā)酸的準(zhǔn)確測(cè)定。

表4 快速測(cè)定法與國(guó)標(biāo)法(GB/T 15038—2006)測(cè)定結(jié)果比較Table 4 The results of rapid determination method andnational standard method (GB/T 15038-2006)

注：根據(jù)餾出液體積優(yōu)化的結(jié)果，將GB/T 15038—2006常規(guī)蒸餾收集餾出液體積改為250 mL。

3 結(jié)論

為快速測(cè)定葡萄酒中揮發(fā)酸含量，引入了快速蒸餾裝備，同時(shí)優(yōu)化了樣品前處理方式。結(jié)果表明，樣品取樣量10 mL與20 mL無(wú)顯著性差異，快速蒸餾設(shè)備餾出液最優(yōu)體積為250 mL，NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定前，無(wú)需加熱餾出液即可測(cè)定揮發(fā)酸。相比于國(guó)標(biāo)方法，該方法操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速。單個(gè)樣品可在6～7 min之內(nèi)完成蒸餾與測(cè)定，相比于常規(guī)的國(guó)標(biāo)蒸餾方法大約節(jié)省20 min，且蒸餾設(shè)備可自動(dòng)停止，減少了耗能。在確保蒸餾重復(fù)性、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，節(jié)約了時(shí)間與人力，可廣泛應(yīng)用于相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及企業(yè)日常檢驗(yàn)、生產(chǎn)指導(dǎo)、出廠檢驗(yàn)等方面。