半微量碘量法测定葡萄酒中总二氧化硫含量

周霞,孙芬芳,张玲玲*,王延华,殷兰兰

(青岛农业大学 海都学院食品系,山东 莱阳,265200)

摘 要 对葡萄酒中SO2残留量的直接碘量法测定进行了半微量化改进研究。通过减小取样体积,减弱了有色葡萄酒中色素对滴定终点判断的影响;通过超声振荡加速结合态SO2的解离,缩短了分析时间;通过加碎冰控制反应温度改进为冰水浴控制,避免了稀释作用对反应的不良影响。经过方法学验证,该方法的精密度良好,相对标准偏差小于1%,准确度较高,回收率在95.0%~100.7%;方法的适用性强,可以测定不同类型葡萄酒中SO2的含量。使用改进后的方法对四大类别12个品牌的葡萄酒中SO2残留量进行了检测,结果均低于国家最高限量标准。

关键词 葡萄酒;二氧化硫;半微量碘量法

第一作者:讲师(张玲玲讲师为通讯作者,E-mail:linglingzh81@126.com)。

收稿日期:2018-09-11,改回日期:2018-12-06

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.018750

SO2是葡萄酒酿造工业允许添加的为数不多的食品添加剂之一,可以起到杀菌、抗氧化、促溶解、增稳定、改善品质和风味等作用[1-2]。但是,SO2对人体来说是一种全身性毒物,长期过量摄入会损害胃肠道以及肝肾等器官组织,严重损害身体健康[3]。因此,行业专家要求,在正确、科学使用的基础上,应尽量降低SO2的使用浓度。我国GB2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定葡萄酒中SO2残留量不得超过250 mg/L,其中甜型葡萄酒及果酒系列产品中SO2残留量不得超过40 mg/L[4]。葡萄酒中SO2含量测定方法有很多,其中电位滴定法[5]、流动注射法[6-7]、高效液相色谱法[8]、离子色谱法[9-10]等仪器分析方法精密度高、简单快捷,可以减小人为误差,但运行成本高,目前实验室工作中并未普及使用。氧化法、蒸馏法、直接碘量法是我国现行有效的国家标准方法[11-13]。3种方法的比较已经有学者做过研究[14-15]。相较于前2种方法,直接碘量法属于常规滴定操作,操作简单,安全环保。因此,在常规分析工作中,操作者更倾向于采用直接碘量法测定白葡萄酒中的SO2含量。但是,对于红葡萄酒、桃红葡萄酒等色酒,因颜色干扰使得滴定终点误差较大,从而制约了该方法的使用。

随着环境问题的日益突出,实验的微型化是“绿色化学”的重要一环,是分析化学实验的新走向。韩璐[16]对半微量滴定分析实验的可行性进行了研究,结果表明,半微量滴定分析和常量滴定分析实验结果并无明显差异。陈晓红[17]对碘量法测定葡萄糖含量进行了微型实验研究,取得了和常规实验一样的结果。本文拟对直接碘量法进行半微量滴定改进,减少试液取样量,改静置反应为超声波振荡,同时,使用较小的碘量瓶,光程减小,颜色变浅,色酒中的色素对滴定终点干扰减弱,改进后的方法适用于色酒中SO2含量的测定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蒸馏水、HCl溶液(6 mol/L)、NaOH溶液(100 g/L)、H2SO4溶液(1+3)、淀粉指示剂(10 g/L):使用时现配,保存于冰箱中可使用2周;碘标准液(0.1 mol/L,500 mL/瓶,标准溶液,使用前稀释10倍)、亚硫酸钠(基准试剂),天津科密欧试剂厂。

1.2 仪器与设备

微量滴定管(WD-COⅡ型),武汉大学研制;100 mL碘量瓶、移液管、超声波清洗器(SB-4200DTN),宁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样品,并以管尖插入液面以下的方式加到碘量瓶中,摇匀后超声3 min,静置1 min,冰水浴条件下向碘量瓶中加入1 mL淀粉指示剂(10 g/L)、2 mL硫酸溶液(1+3),摇匀,恒温后从冰水浴中取出,立即用碘标准滴定液滴定至溶液呈蓝色即为终点,记录消耗碘标准滴定液的体积。平行测定3次。

同样的方法以蒸馏水代替样品做空白试验。

1.4 结果计算

样品中总SO2含量计算如公式(1)所示:

(1)

式中:X,样品中总SO2质量浓度,mg/L;c,碘标准滴定液的浓度,mol/L;V,测定样品消耗碘标准滴定液体积,mL;V0,空白试验消耗碘标准滴定液体积,mL;32,SO2摩尔质量的数值,g/moL;V,吸取样品体积,mL。

2 结果与分析

2.1 滴定条件的优化

2.1.1 最佳取样体积的确定

本实验通过减少葡萄酒的取样量来降低颜色的干扰。同一样品取样量为1.00、3.00、5.00、8.00、10.00 mL计算滴定结果的相对标准偏差,结果如表1所示。

表1 不同取样体积对SO2质量浓度和相对标准偏差(RSD)的影响

Table 1 Sulfur dioxide content and relative standarddeviation in the same sample with different samplingvolumes

取样体积/mL碘标液体积/mLSO2质量浓度/(mg·L-1)平均值/(mg·L-1)RSD/%1.000.630.700.65201.60224.00208.00211.205.463.001.871.921.80199.47204.80192.00198.763.235.003.063.053.12195.84195.20199.68196.911.238.005.024.904.82200.80196.00192.80196.532.0510.006.026.186.35192.64197.76203.20197.872.67

由表1可以看出,取样量较少时,由于消耗的碘标准滴定液太少,由读数误差导致测定结果的相对标准偏差较大。取样量为10.00 mL时由于葡萄酒的颜色干扰严重,标准偏差也较大。取样量为5.00 mL时相对标准偏差最小,确定5.00 mL为最佳取样体积。

2.1.2 超声时间的确定

葡萄酒中SO2大部分以结合态形式存在,故在直接碘量法中加入NaOH后,静置15 min以使其与样品充分反应,从而解离出糖、醛等结合的SO2。研究表明,超声波的空化和振荡作用能促进结合态SO2的解离,加速实验进程。不同超声时间对结合态SO2的解离情况见图1。从图1可以看出,3 min即可使SO2解离完全,随着超声时间的延长,液体温度升高,可能导致部分SO2逸失,测定结果反而下降,故确定3 min为最佳超声时间。

图1 超声时间对测定结果的影响

Fig.1 Effect of ultrasonic time on determination results

2.1.3 静置时间的确定

不同静置时间对滴定精密度的影响如图2所示。结果表明,当静置时间超过1 min,实验结果的相对标准偏差小于1.0%,达到半微量滴定对精密度的要求,因此选择超声后静置1 min再进行滴定。

图2 静置时间对测定结果精密度的影响

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

2.1.4 冷却条件的确定

直接碘量法在静置之后加入少量碎冰,有诸多不足[18]。本文经过反复试验,将向碘量瓶中加碎冰改为将碘量瓶放在冰水浴中。在保证温度恒定的同时,不改变待滴定溶液的浓度,方法精密度有了较大的改善(表2)。

表2 不同冷却方法对结果精密度的影响

Table 2 The effect of different cooling methods on theprecision of the results

冷却方法碘标液体积/mLSO2质量浓度/(mg·L-1))平均值/(mg·L-1)RSD/%加碎冰3.042.963.10194.56189.44198.3194.132.31冰水浴3.063.053.12195.84195.20199.68196.911.23

2.2 方法学验证

2.2.1 回收率试验

取5.00 mL已知SO2质量浓度的红葡萄酒样品于碘量瓶中,然后向其中加入质量浓度为1.62 mg/L的亚硫酸氢钠溶液(相当于SO2质量浓度1.00 mg/L)0.25、0.50、1.00 mL,按照本文方法进行测定,进行方法学验证,回收率在95.0%~100.7%之间,表明方法的准确度良好(表3)。

表3 加标回收实验结果

Table 3 The results of standard recovery experiments

样品中SO2质量浓度/(mg·L-1)SO2加标质量浓度/(mg·L-1)加标后理论浓度/(mg·L-1)实测质量浓度/(mg·L-1)回收率/%196.9150.00246.91246.81245.61246.0699.897.498.3100.00296.91291.91297.41296.2195.0100.599.3200.00396.91398.31390.51397.31100.796.8100.2

2.2.2 对照实验

为了进一步验证本方法的准确度、精密度,以及该方法对不同类型葡萄酒中SO2残留量测定的适用性,选取市面上常见的干白、干红、甜葡萄酒、山葡萄酒4种类别的葡萄酒,分别用国标中的直接碘量法、蒸馏法以及半微量碘量法进行测定,实验结果如表4所示。

从表4可以看出,对于无色或颜色很浅的葡萄酒,直接碘量法和蒸馏法都是适用的。当葡萄酒颜色较深时,直接碘量法的精密度就差了些,而作为仲裁方法的蒸馏法程序复杂,操作比较繁琐,工作效率低。半微量碘量法对各种类型的葡萄酒均可适用,而且操作简单,能满足一般实验室工作要求。使用半微量碘量法对四大类别12个品牌的葡萄酒中SO2残留量进行了检测,结果均低于国家最高限量标准。

表4 三种方法对4个不同类型葡萄酒中SO2残留量检测结果

Table 4 Comparison of three methods for detectingresidual sulfur dioxide in four different types of wines

实验方法干红样品(红色)干白样品(无色)甜葡萄酒样品(浅黄色)山葡萄酒(淡红色)abababab直接碘量法2.5350.250.8870.191.4894.141.63135.00蒸馏法0.6940.380.7466.800.7289.970.69123.71半微量碘量法0.7243.200.7367.620.7192.880.62127.22

注: a. 6次滴定结果的相对标准偏差(%); b. 样品中SO2含量平均值,mg/L。

3 结论

对GB/T 5009.49—2008 《发酵酒及其配制酒卫生标准的分析方法》提供的葡萄酒中SO2检测方法之一的直接碘量法进行了半微量化改进。

本文改用半微量滴定法,减小取样体积,减少了化学试剂使用量和废液的排放量,符合绿色化学的环境需求。同时使用小体积的碘量瓶,因光程变短,色酒颜色变浅,减轻了色素的干扰,提高了滴定终点判断的准确性;采用超声辅助解离,将15 min缩短为3 min,大大提高了工作效率;本文用冰水浴控制反应,待滴定液浓度不因外加水稀释而改变,提高了实验结果的准确度和精密度。

将改进后的方法进行了准确度、精密度验证,并与国标法中的蒸馏法进行了比较,结果表明,本实验方法准确度高,精密度良好,适用于各种类型葡萄酒中SO2残留量检测。

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Determination of total sulfur dioxide in grape wine by semi-micro iodimetric analysis

ZHOU Xia, SUN Fenfang, ZHANG Lingling*, WANG Yanhua, YIN Lanlan

(Department of Food, Haidu College, Qingdao Agriculture University, Laiyang 265200, China)

Abstract This study aimed to use semi-micro iodometric analysis to determine total sulfur dioxide in red grape wine. By reducing the sampling volume, influences of pigments in colored wine at titration end points were weakened. Dissociation of bound sulfur dioxide was accelerated by ultrasonic oscillation, leading to shorter analysis time. Ice water bath was used to control the reaction temperature to avoid adverse effects of dilution on the reaction. Methodological verification showed that the improved method had good precision and high accuracy, and its relative standard deviation was less than 1%. Besides, its recovery rate reached 95.0%-100.7%. The method was highly adaptable for determining sulfur dioxide in different types of wine. The residual sulfur dioxide in 12 brands of wine from four categories were determined, and the results showed that they were all qualified referring to the national standard.

Key words grape wine; sulfur dioxide; semi-micro iodimetric analysis