周霞,孫芬芳,張玲玲,王延華,殷蘭蘭

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 海都學(xué)院食品系，山東 萊陽(yáng)，265200)

SO2是葡萄酒釀造工業(yè)允許添加的為數(shù)不多的食品添加劑之一，可以起到殺菌、抗氧化、促溶解、增穩(wěn)定、改善品質(zhì)和風(fēng)味等作用[1-2]。但是，SO2對(duì)人體來(lái)說(shuō)是一種全身性毒物，長(zhǎng)期過(guò)量攝入會(huì)損害胃腸道以及肝腎等器官組織，嚴(yán)重?fù)p害身體健康[3]。因此，行業(yè)專家要求，在正確、科學(xué)使用的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量降低SO2的使用濃度。我國(guó)GB2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定葡萄酒中SO2殘留量不得超過(guò)250 mg/L，其中甜型葡萄酒及果酒系列產(chǎn)品中SO2殘留量不得超過(guò)40 mg/L[4]。葡萄酒中SO2含量測(cè)定方法有很多，其中電位滴定法[5]、流動(dòng)注射法[6-7]、高效液相色譜法[8]、離子色譜法[9-10]等儀器分析方法精密度高、簡(jiǎn)單快捷，可以減小人為誤差，但運(yùn)行成本高，目前實(shí)驗(yàn)室工作中并未普及使用。氧化法、蒸餾法、直接碘量法是我國(guó)現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[11-13]。3種方法的比較已經(jīng)有學(xué)者做過(guò)研究[14-15]。相較于前2種方法，直接碘量法屬于常規(guī)滴定操作，操作簡(jiǎn)單，安全環(huán)保。因此，在常規(guī)分析工作中，操作者更傾向于采用直接碘量法測(cè)定白葡萄酒中的SO2含量。但是，對(duì)于紅葡萄酒、桃紅葡萄酒等色酒，因顏色干擾使得滴定終點(diǎn)誤差較大，從而制約了該方法的使用。

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益突出，實(shí)驗(yàn)的微型化是“綠色化學(xué)”的重要一環(huán)，是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新走向。韓璐[16]對(duì)半微量滴定分析實(shí)驗(yàn)的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，半微量滴定分析和常量滴定分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并無(wú)明顯差異。陳曉紅[17]對(duì)碘量法測(cè)定葡萄糖含量進(jìn)行了微型實(shí)驗(yàn)研究，取得了和常規(guī)實(shí)驗(yàn)一樣的結(jié)果。本文擬對(duì)直接碘量法進(jìn)行半微量滴定改進(jìn)，減少試液取樣量，改靜置反應(yīng)為超聲波振蕩，同時(shí)，使用較小的碘量瓶，光程減小，顏色變淺，色酒中的色素對(duì)滴定終點(diǎn)干擾減弱，改進(jìn)后的方法適用于色酒中SO2含量的測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蒸餾水、HCl溶液(6 mol/L)、NaOH溶液(100 g/L)、H2SO4溶液(1+3)、淀粉指示劑(10 g/L)：使用時(shí)現(xiàn)配，保存于冰箱中可使用2周；碘標(biāo)準(zhǔn)液(0.1 mol/L，500 mL/瓶，標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用前稀釋10倍)、亞硫酸鈉(基準(zhǔn)試劑)，天津科密歐試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

微量滴定管(WD-COⅡ型)，武漢大學(xué)研制；100 mL碘量瓶、移液管、超聲波清洗器(SB-4200DTN)，寧波新芝生物科技有限公司。

1.3 方法

吸取5.00 mL NaOH(100 g/L)溶液于100 mL碘量瓶中，再吸取5.00 mL樣品，并以管尖插入液面以下的方式加到碘量瓶中，搖勻后超聲3 min，靜置1 min，冰水浴條件下向碘量瓶中加入1 mL淀粉指示劑(10 g/L)、2 mL硫酸溶液(1+3)，搖勻，恒溫后從冰水浴中取出，立即用碘標(biāo)準(zhǔn)滴定液滴定至溶液呈藍(lán)色即為終點(diǎn)，記錄消耗碘標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積。平行測(cè)定3次。

同樣的方法以蒸餾水代替樣品做空白試驗(yàn)。

1.4 結(jié)果計(jì)算

樣品中總SO2含量計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中：X，樣品中總SO2質(zhì)量濃度，mg/L；c，碘標(biāo)準(zhǔn)滴定液的濃度，mol/L；V，測(cè)定樣品消耗碘標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積，mL；V0，空白試驗(yàn)消耗碘標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積，mL；32，SO2摩爾質(zhì)量的數(shù)值，g/moL；V樣，吸取樣品體積，mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴定條件的優(yōu)化

2.1.1 最佳取樣體積的確定

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)減少葡萄酒的取樣量來(lái)降低顏色的干擾。同一樣品取樣量為1.00、3.00、5.00、8.00、10.00 mL計(jì)算滴定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如表1所示。

表1 不同取樣體積對(duì)SO2質(zhì)量濃度和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)的影響

由表1可以看出，取樣量較少時(shí)，由于消耗的碘標(biāo)準(zhǔn)滴定液太少，由讀數(shù)誤差導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。取樣量為10.00 mL時(shí)由于葡萄酒的顏色干擾嚴(yán)重，標(biāo)準(zhǔn)偏差也較大。取樣量為5.00 mL時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，確定5.00 mL為最佳取樣體積。

2.1.2 超聲時(shí)間的確定

葡萄酒中SO2大部分以結(jié)合態(tài)形式存在，故在直接碘量法中加入NaOH后，靜置15 min以使其與樣品充分反應(yīng)，從而解離出糖、醛等結(jié)合的SO2。研究表明,超聲波的空化和振蕩作用能促進(jìn)結(jié)合態(tài)SO2的解離，加速實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。不同超聲時(shí)間對(duì)結(jié)合態(tài)SO2的解離情況見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，3 min即可使SO2解離完全，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，液體溫度升高，可能導(dǎo)致部分SO2逸失，測(cè)定結(jié)果反而下降，故確定3 min為最佳超聲時(shí)間。

圖1 超聲時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

Fig.1 Effect of ultrasonic time on determination results

2.1.3 靜置時(shí)間的確定

不同靜置時(shí)間對(duì)滴定精密度的影響如圖2所示。結(jié)果表明，當(dāng)靜置時(shí)間超過(guò)1 min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1.0%，達(dá)到半微量滴定對(duì)精密度的要求，因此選擇超聲后靜置1 min再進(jìn)行滴定。

圖2 靜置時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果精密度的影響

Fig.2 Effect of settling time on precision of determination results

2.1.4 冷卻條件的確定

直接碘量法在靜置之后加入少量碎冰，有諸多不足[18]。本文經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，將向碘量瓶中加碎冰改為將碘量瓶放在冰水浴中。在保證溫度恒定的同時(shí)，不改變待滴定溶液的濃度，方法精密度有了較大的改善(表2)。

表2 不同冷卻方法對(duì)結(jié)果精密度的影響

2.2 方法學(xué)驗(yàn)證

2.2.1 回收率試驗(yàn)

取5.00 mL已知SO2質(zhì)量濃度的紅葡萄酒樣品于碘量瓶中，然后向其中加入質(zhì)量濃度為1.62 mg/L的亞硫酸氫鈉溶液(相當(dāng)于SO2質(zhì)量濃度1.00 mg/L)0.25、0.50、1.00 mL,按照本文方法進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證，回收率在95.0%～100.7%之間，表明方法的準(zhǔn)確度良好(表3)。

表3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 對(duì)照實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本方法的準(zhǔn)確度、精密度，以及該方法對(duì)不同類型葡萄酒中SO2殘留量測(cè)定的適用性，選取市面上常見(jiàn)的干白、干紅、甜葡萄酒、山葡萄酒4種類別的葡萄酒，分別用國(guó)標(biāo)中的直接碘量法、蒸餾法以及半微量碘量法進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，對(duì)于無(wú)色或顏色很淺的葡萄酒，直接碘量法和蒸餾法都是適用的。當(dāng)葡萄酒顏色較深時(shí)，直接碘量法的精密度就差了些，而作為仲裁方法的蒸餾法程序復(fù)雜，操作比較繁瑣，工作效率低。半微量碘量法對(duì)各種類型的葡萄酒均可適用，而且操作簡(jiǎn)單，能滿足一般實(shí)驗(yàn)室工作要求。使用半微量碘量法對(duì)四大類別12個(gè)品牌的葡萄酒中SO2殘留量進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果均低于國(guó)家最高限量標(biāo)準(zhǔn)。

表4 三種方法對(duì)4個(gè)不同類型葡萄酒中SO2殘留量檢測(cè)結(jié)果

注: a. 6次滴定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)； b. 樣品中SO2含量平均值,mg/L。

3 結(jié)論

對(duì)GB/T 5009.49—2008 《發(fā)酵酒及其配制酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》提供的葡萄酒中SO2檢測(cè)方法之一的直接碘量法進(jìn)行了半微量化改進(jìn)。

本文改用半微量滴定法，減小取樣體積，減少了化學(xué)試劑使用量和廢液的排放量，符合綠色化學(xué)的環(huán)境需求。同時(shí)使用小體積的碘量瓶，因光程變短，色酒顏色變淺，減輕了色素的干擾，提高了滴定終點(diǎn)判斷的準(zhǔn)確性；采用超聲輔助解離，將15 min縮短為3 min，大大提高了工作效率；本文用冰水浴控制反應(yīng)，待滴定液濃度不因外加水稀釋而改變，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。

將改進(jìn)后的方法進(jìn)行了準(zhǔn)確度、精密度驗(yàn)證，并與國(guó)標(biāo)法中的蒸餾法進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確度高，精密度良好，適用于各種類型葡萄酒中SO2殘留量檢測(cè)。