毛細管區帶電泳法測定葡萄酒中金屬陽離子

唐美華，屠春燕，陶 燕，吳燕嬌

（南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京210009）

毛細管區帶電泳法測定葡萄酒中金屬陽離子

唐美華，屠春燕，陶 燕，吳燕嬌

（南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京210009）

采用高效毛細管區帶電泳，在pH4.0的電解液中，以28mmol·L-1乳酸為絡合劑，50mmol·L-1咪唑為背景試劑，在20kV、210nm條件下10min內分離測定了八種金屬陽離子，并對電泳條件進行優化。八種離子的線性回歸方程的相關系數在0.9991～0.9998之間，遷移時間和峰面積的相對標準偏差分別為0.21%～0.97%和1.65%～7.47%。將建立的方法用于葡萄酒中金屬陽離子的測定，取得了滿意結果，各離子的回收率在92.4%～102.7%。

毛細管電泳，葡萄酒，金屬陽離子

葡萄中含有一定量的金屬元素，在酒的生產過程中容器、管道及工具等設備中的金屬也會溶入葡萄酒中，使酒中的金屬離子含量過高。錳會影響葡萄酒的整個生產過程；鉀、鈉、鈣、鎂是影響葡萄酒咸味的主要成分；鉀、鈣可以與酒石酸結合生成溶解度較小的酒石酸氫鉀和酒石酸鈣，二價鐵與空氣接觸氧化成三價鐵，三價鐵與酒中的磷酸鹽、單寧反應，生成白色磷酸鐵沉積和黑色或藍色不溶物［1］，這些變化使葡萄酒出現失光、渾濁等現象，從而影響葡萄酒的風味、質量和穩定性，因此測定葡萄酒中的金屬離子含量，對葡萄酒的生產、監控、經營等方面都有積極的意義。目前測定酒中金屬離子的方法有比色法［2］、原子吸收光譜法［3］、ICP-AES法［4］、離子色譜法［5］等。前述兩種方法一般不能同時分析多種離子，有時要進行樣品前處理，操作繁瑣，測定時間長。離子色譜法能對多種陽離子實行同時測定，但其主要缺點是消耗的試劑量大，色譜柱價格高且實際樣品中的復雜成分會縮短色譜柱的使用壽命。毛細管電泳法具有簡單、高效、快速和微量的特點，已廣泛應用于分離多種化合物。本文選用乳酸為絡合劑、咪唑為背景吸收劑，建立了毛細管區帶電泳法測定葡萄酒中金屬陽離子的方法，并取得了滿意的結果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

葡萄酒樣品 市售葡萄酒1、2、3、4；乳酸、咪唑、酒石酸、檸檬酸、乙酸、硝酸、鹽酸、CoCl2·6H2O、CaCl2·2H2O、MnCl2·4H2O、Ba（NO3）2、KCl、FeCl2· 4H2O、MgCl2·6H2O、NaCl 以上試劑均為國產分析純；純水 娃哈哈純凈水。

P/ACE MDQ毛細管電泳儀 美國Beckman公司，配有二極管陣列檢測器；非涂漬石英毛細管60cm ×75μm（i.d.）；pHS型酸度計 杭州東星儀器設備廠。

1.2 電泳條件

檢測波長 210nm；分離電壓 20kV；氣壓進樣1psi，時間 5s；分離溫度 20℃；運行電解液：50mmol·L-1咪唑+28mmol·L-1乳酸，pH4.0。

沖洗程序：進樣前用0.5mol·L-1NaOH溶液沖洗2min，純水沖洗3min，0.1mol·L-1HCl溶液沖洗2min，純水沖洗3min，運行電解液沖洗20min，20kV電壓下平衡15min。2次進樣之間用0.5mol·L-1NaOH溶液沖洗1min，純水沖洗3min，運行電解液沖洗3min。進樣前用0.22μm濾膜過濾。

1.3 溶液的配制

1.3.1 電解液的配制 稱取咪唑0.34g、乳酸0.25g，用80mL純水溶解，用1mol·L-1HCl調節pH至4.0，后定容于100mL容量瓶中，搖勻。

1.3.2 金屬陽離子對照品溶液儲備液的配制 準確稱取各金屬離子對照品，超聲溶解，用純水稀釋成一定濃度（K、Ba各1.5mg·mL-1，Na、Ca、Mg、Mn、Fe、Co各0.5mg·mL-1，Fe2+用時配制）。

1.3.3 葡萄酒樣品溶液的配制 取葡萄酒樣品1mL，用純水定容至10mL。進樣前用0.22μm濾膜過濾。

2 結果與討論

2.1 最佳分離條件的選擇

2.1.1 絡合劑種類的選擇 金屬離子大多遷移率相近，很難做到直接分離，加入絡合劑可改變金屬離子的荷質比，增大遷移率的差異，以達到分離的目的。本文考察了乳酸、檸檬酸、乙酸、酒石酸四種絡合劑對分離的影響。以乙酸、檸檬酸和酒石酸為絡合劑，組分峰重疊嚴重；以乳酸為絡合劑，各組分峰基本能達到基線分離，且峰形較好，故本文選擇乳酸為絡合劑。

2.1.2 電解質溶液pH的選擇 電解質溶液的pH影響電滲流的大小。另外絡合劑通常為弱酸，電解液pH的變化也會影響其解離，影響金屬離子與絡合劑之間的絡合平衡，引起有效淌度的變化。因此電解液pH對組分的遷移時間和分離度影響較大。實驗在pH3.5～5.6范圍內考察了電解液的不同pH對組分分離的影響。當pH=3.5時，Fe和Co峰重疊嚴重，隨著溶液pH增大，他們之間的分離度增加，當pH=4.0、4.5時，各組分分離均較好，隨著pH進一步增大，組分間分離度減小。故本文選擇電解液的pH為4.0。

2.1.3 電解液中咪唑、乳酸濃度比的選擇 保持咪唑和乳酸總濃度不變，考察兩者不同濃度比時（咪唑∶乳酸=3.0、2.0、1.8、1.0、0.5、0.3）各組分的分離情況，當咪唑和乳酸的濃度比在2～1之間，各組分間均有較好分離。隨著兩者濃度比的降低，Fe、Co峰開始重疊。本文選擇咪唑和乳酸濃度比為1.8。

2.1.4 電解液濃度的選擇 電解液濃度的變化使電滲流及組分的有效淌度發生變化，從而引起分離度及遷移時間的變化，同時電解液中咪唑濃度的變化也影響檢測靈敏度。實驗考察了不同濃度的咪唑（咪唑濃度分別為38、50、55、65mmol·L-1）對組分分離的影響。當咪唑濃度在38～65mmol·L-1時分離均較好，且隨著濃度增加，分離度增加，但出峰時間延長，峰高降低，靈敏度下降。本文選擇咪唑濃度為50mmol·L-1。

2.1.5 pH調節劑的選擇 在其它條件相同的情況下，考察了不同pH調節劑（硝酸、鹽酸、乙酸）對組分分離的影響。采用鹽酸調節電解液的pH時，各組分分離較好。本文選擇鹽酸為電解液的pH調節劑。

2.1.6 電壓和溫度的選擇 綜合考慮組分的分離情況和遷移時間，確定分離電壓為20kV，分離溫度為20℃。

2.1.7 選定條件下的電泳圖 在選定的分離條件下，陽離子對照品、葡萄酒樣品的電泳圖如圖1。

2.1.8 干擾實驗 在選定的電泳條件下，Zn2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Hg2+、Se2+、Fe3+和 Cr3+對測定無干擾。

2.2 線性范圍、檢出限、精密度

配制不同濃度的陽離子對照品，按1.2的操作條件進行CZE分析。以各陽離子的峰面積A對濃度c進行線性回歸，得各組分的線性回歸方程及線性范圍、相關系數；將同一樣品重復進樣7次，考察精密度；通過分析無限稀釋后的有機酸對照品母液，以3倍信噪比（S/N）計算檢出限；取同一種葡萄酒溶液2份，一份用本方法直接測定，另2份各添加一定量對照品，考察回收率，實驗結果見表1。八種陽離子線性方程的相關系數均在0.9991～0.9998之間，線性關系良好；各陽離子遷移時間及峰面積的RSD分別在0.21%～0.97%及1.65%～7.47%之間，回收率在92.4%～102.7%之間，方法具有較好的精密度和準確度。

2.3 不同品種葡萄酒中陽離子的測定

取不同品種的葡萄酒樣品，按1.3、1.2進行樣品稀釋和測定，結果見表2。由表2可知，不同風味的葡萄酒中K、Na差別較大。

3 結論

該方法具有快速、簡單、樣品用量少等優點，能夠滿足葡萄酒生產過程的工藝控制和葡萄酒產品質量控制。

［1］邱冬梅.葡萄酒非生物不穩定性的防治［J］.江蘇食品與發酵，1996（4）：12-14.

［2］GB/T 5009.90-2003.食品中鐵、鎂、錳的測定［S］.

［3］李茵萍，劉叢，杜為軍，等.穆塞萊斯葡萄酒中微量元素的分析［J］.中國釀造，2009，203（2）：150-151.

表1 金屬陽離子線性范圍、線性方程和精密度

表2 不同種葡萄酒中金屬陽離子含量

［4］夏擁軍，張慧，吳福平.ICP-AES法同時測定葡萄酒中的鐵、錳、鉛和銅［J］.食品科技，2007，32（8）：230-232.

［5］郭龑茹，朱巖，葉明立.離子色譜法測定啤酒中的無機陰離子和陽離子［J］.食品科學，2006，27（4）：174-176.

Determination of metal cation in grape wine by using capillary zone electrophoresis

TANG Mei-hua，TU Chun-yan，TAO Yan，WU Yan-jiao
（College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China）

At voltage 20kV，detection wavelength 210nm，eight metal cations were separated and detected within 10min by capillary electrophoresis in electrolyte of pH4.0 using 28mmol·L-1lactic acid as complex agent and 50mmol·L-1imidazole as background reagent in the UV-detection.Various conditions for the separation were studied and optimized.All the correlation coefficients（r）were between 0.9991～0.9998 and the relative standard deviation of migration time and area were 0.21%～0.97%and 1.65%～7.47%.The method was used to detect eight cations in wine，the results were satisfactory and the recovery was between 92.4%～102.7%.

capillary electrophoresis；wine；metal cation

TS262.6

A

1002-0306（2011）02-0336-03

2009-09-27

唐美華（1967-），女，學士，工程師，研究方向：食品分析和化學分析。