電位滴定法測定葡萄酒中的抗壞血酸

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(1.浙江醫藥高等專科學校食品學院,浙江寧波 315100; 2.寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

抗壞血酸又稱維生素C,是食品工業中常用的抗氧化劑[1]。新鮮葡萄中一般含0.01～0.10 g/L抗壞血酸,在壓榨破裂后迅速氧化損失[2]。在葡萄酒生產過程中,可按實際需要添加一定量的D-異抗壞血酸(鈉),其與二氧化硫結合使用,以防止酶促氧化和化學氧化,避免褐變、粉紅色變等現象,短期內保持葡萄酒整體的新鮮度[3-4]。目前,各國對D-異抗壞血酸(以抗壞血酸計)的指導添加量上限為0.10～0.30 g/L。檢測方法包括化學滴定法、熒光光度法、高效液相色譜法、超高效合相色譜法等[5-8]。GB/T 15038中規定的2,6-二氯靛酚化學滴定法,根據反應體系中過量2,6-二氯靛酚由無色變為粉紅色判斷反應終點。該法操作簡單、不需特殊儀器,可以直接測定淺黃和淡綠色的白葡萄酒,但測定深色的白葡萄酒、桃紅葡萄酒以及紅葡萄酒時,需使用白陶土進行脫色預處理[9]。在實際檢測中,由于葡萄品種和釀造工藝等的不同,導致葡萄酒的顏色變化多樣[10],因此實驗人員在滴定過程中的主觀因素對檢測結果的影響較大。而且深色紅葡萄酒,如脫色不徹底將造成樣品呈淡紅色,并直接干擾滴定終點的判斷,影響對紅葡萄酒樣品的測定。

電位滴定法根據電極電位的突躍確定滴定終點,適用于各類滴定分析。由于滴定過程不受樣品顏色的影響,避免了化學滴定法中由于計量點和滴定終點不一致導致的滴定誤差,更適用于有色或渾濁的樣品。相對于化學滴定法,電位滴定法具有準確度更高、分析范圍更廣、檢測限更低的特點,并可實現自動化和連續測定,被廣泛應用于食品、藥物和化工等領域的化學分析[11-14],如食品國標分析方法中氯化物、酸價和脂肪酸值等的測定[15-17]。本文使用全自動電位滴定儀測定葡萄酒樣品中的抗壞血酸含量,與經典的化學滴定法進行比較,并對測定結果進行評價分析,為電位滴定法在葡萄酒抗壞血酸測定中的應用提供方法學比對的基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

葡萄酒 寧波保稅區葡萄酒市場(12 ℃避光保存,開封后立即檢測);抗壞血酸 純度>99.0%,上海國藥集團化學試劑有限公司;碘酸鉀 天津市科密歐化學試劑有限公司;白陶土 化學純,上海阿拉丁試劑有限公司;其他試劑均為分析純;水為超純水。

MILLI-Q超純水器 美國密理博公司;萬通907全自動電位滴定儀 瑞士萬通公司;DMA 4500M密度儀 奧地利安東帕公司;JULABO SW22恒溫水浴 德國優萊博公司。

1.2 標準溶液的配制與標定

1.2.1 碘酸鉀標準滴定溶液 精密稱取3.57 g已于180 ℃條件下干燥至恒量的碘酸鉀,溶于水,定容至1000 mL。吸取1 mL,用水稀釋至100 mL得0.001 mol/L的碘酸鉀溶液。此溶液1 mL相當于0.088 μg抗壞血酸。

1.2.2 抗壞血酸標準儲備液 精密稱取約200 mg預先在五氧化二磷干燥器中干燥5 h的抗壞血酸,溶于10 g/L草酸溶液中,定容至100 mL,冷藏保存。

1.2.3 抗壞血酸標準工作液 準確吸取10.00 mL抗壞血酸標準儲備液,用草酸溶液定容至100 mL,用0.001 mol/L碘酸鉀標準滴定溶液標定濃度[10],冷藏保存。

1.3 化學滴定法

按照GB/T 15038-2006[10]中抗壞血酸的測定方法(2,6-二氯靛酚滴定法)進行標準溶液標定和樣品測定。

1.4 電位滴定法

1.4.1 測定條件和原理 滴定條件:滴定液為2,6-二氯靛酚,電極為復合鉑電極,滴定模式為動態滴定(DET)模式。滴定速度為優化,測量點密度為4,最小進給量0.0001 mL,最大允許信號漂移量50 mL/min,最大終止體積20 mL,等當點判斷標準一階微分(ERC)>5,等當點識別為最大值。DET模式的滴定液增量和滴定速度隨滴定曲線變化,即每次加液時測量值的變化相同,最佳加液體積由之前加液后的測量值變化計算得出。設置沖洗單元參數和樣品個數,進行自動化的連續測定。

1.4.2 2,6-二氯靛酚標準滴定溶液的標定 準確吸取5.00 mL 0.020 g/L抗壞血酸標準液于50 mL樣品瓶中,加入10.00 mL 10 g/L草酸溶液。選擇二氯靛酚標定方法,用電位滴定儀滴定至電位突躍。儀器讀取體積(V2)并自動計算滴定溶液的濃度(C2)相當于抗壞血酸的毫克數,計算公式:

式(1)

其中:C1為抗壞血酸標準工作液濃度(g/L);V1為滴定用抗壞血酸標準工作液的體積(mL);V2為標定時消耗的2,6-二氯靛酚標準滴定溶液體積(mL)。

1.4.3 樣品測定 準確吸取5.00 mL樣品(液溫20 ℃)于50 mL樣品瓶中,加入10.00 mL草酸溶液。選擇抗壞血酸測定方法,儀器讀取體積(V3)并自動計算樣品中抗壞血酸含量X(g/L),計算公式:

式(2)

其中:C2為1.4.2中標定后濃度；V3為測定時消耗的2,6-二氯靛酚標準滴定溶液體積(mL);V4為樣品體積(mL)。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

分別取濃度為0.01、0.02、0.04、0.08、0.15、0.30 g/L的抗壞血酸標準溶液,按電位滴定法操作,以抗壞血酸濃度和滴定體積繪制標準曲線(圖2),線性方程為y=80.812x+0.7017,相關系數R2=0.9999。可見,在0.01～0.30 g/L濃度范圍內,抗壞血酸濃度與消耗滴定溶液的體積線性關系良好,并可滿足GB 2760規定的葡萄酒中D-異抗壞血酸及其鈉鹽添加量≤0.15 g/kg的檢測需求[18]。

圖1 抗壞血酸標準曲線Fig.1 Standard curve of asorbic acid

2.2 電位滴定法的滴定曲線和終點

圖2 葡萄酒樣品中抗壞血酸動態電位滴定圖Fig.2 DET diagram of asorbic acid in wine sample

表1 電位滴定法測定葡萄酒中抗壞血酸的精密度Table 1 Results of precision of ascorbic acid in wine samples determined by automatic potentiometric titration method

表2 電位滴定法測定葡萄酒中抗壞血酸的重復性Table 2 Results of repeatability of ascorbic acid in wine samples determined by potentiometric titration method

2.3 方法精密度

日常檢測的葡萄酒樣品以干型為主,選擇干白葡萄酒和干紅葡萄酒各一份樣品,連續測定6次,計算相對標準偏差(RSD),結果見表1。可見,RSD均<0.3%,該方法重復性良好。

2.4 方法重現性

對精密度實驗中使用的干白和干紅葡萄酒,分別由同一檢測人員每間隔3 d連續測定6次,計算相對標準偏差,結果見表2。可見,RSD<3%,該方法具有良好的重現性。

表4 兩種方法測定白葡萄酒中抗壞血酸的方法對比(n=3)Table 4 Comparison between the two methods in determination of ascorbic acid in white wine samples(n=3)

2.5 回收率實驗

在干白葡萄酒和干紅葡萄酒空白樣品(抗壞血酸濃度<0.0005 g/L)中分別加入低、中、高三種濃度的抗壞血酸標準液,使用電位滴定法進行加標回收實驗,結果見表3,回收率在98.0%～99.6%之間。

表3 電位滴定法測定葡萄酒中抗壞血酸的回收率(n=3)Table 3 Results of recoveries of ascorbic acid in wine samples determined by potentiometric titration method(n=3)

2.6 方法比較

在實際生產中,如需使用抗壞血酸,通常在裝瓶前加入,降低酒體的氧化還原電位,保持葡萄酒的新鮮香味。葡萄酒產品主要按含糖量不同分為四個類型,選擇標簽配料中含抗壞血酸的白葡萄酒樣品,其中干、半干、半甜及甜型各兩份,分別使用電位滴定法和GB/T 15038化學滴定法進行測定,結果見表4。以F檢驗和t檢驗[19]比較方法的一致性(α=0.05,F0.95(2,2)=19,t0.05,4=2.78),經計算均滿足要求。電位滴定法和化學滴定法測定葡萄酒中的抗壞血酸,原理均基于抗壞血酸的氧化還原性質,區別在于前者以電位突躍代替后者的染料顯色為判定滴定等當點,免除了對葡萄酒的脫色處理,也排除了化學滴定的目測、手抖、搖速等個體差異帶來的偶然誤差。且使用全自動電位滴定儀可進行自動滴定、沖洗和補液,從而實現連續進樣和測定,進一步節約了人工和時間,更適合于大批量的葡萄酒樣品測定。經測定,兩種方法的精密度和結果間無顯著差異,相對偏差值均<10%,一致性較好,葡萄酒分型對檢測結果無影響。

3 結論

使用全自動電位滴定儀測定葡萄酒中的抗壞血酸含量,抗壞血酸在0.01～0.30 g/L范圍內呈線性,精密度和重現性良好,紅葡萄酒和白葡萄酒的添加回收率在98.0%～99.6%之間,且葡萄酒分型對電位滴定法無干擾。與經典的2,6-二氯靛酚化學滴定法相比,結果具有一致性,且具有以下優點:根據電極電位的變化自動判斷滴定終點,減少了目視顏色判斷的人為因素;無需脫色前處理,排除了深色紅葡萄酒脫色不完全造成的滴定干擾;滴定液加液分辨率為0.0001 mL,滴定速度可控,保證了靈敏性和準確性;自動化程度高,而且既可用于單個樣品,也可用于多個樣品的連續測定。可見,電位滴定法操作簡便、連續,準確度和精確度滿足方法要求,適合于大批量葡萄酒樣品的抗壞血酸檢測。

[1]高彥祥. 食品添加劑基礎[M]. 北京:中國輕工業出版社,2012:68-79.

[2]Wallington N,Clark A C,Prenzler P D,et al. The decay of ascorbic acid in a model wine system at low oxygen concentration[J]. Food Chemistry,2013,141(3):3139-3146.

[3]Barril C,Clark A C,Scollary G R. Chemistry of ascorbic acid and sulfur dioxide as an antioxidant system relevant to white wine[J]. Analytica Chimica Acta,2012,732(1):186-193.

[4]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 15037-2006 葡萄酒[S]. 北京:中國標準出版社,2007.

[5]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB 5009.86-2016 食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2016.

[6]李野,尹利輝,高尚,等. 食品和藥品中維生素C含量測定方法的研究進展[J]. 藥物分析雜志,2016,36(5):756-764.

[7]張清,李剛. 高壓液相色譜法同時測定食品中抗壞血酸與異抗壞血酸的含量[J]. 食品安全質量檢測學報,2013,4(1):251-256.

[8]徐莉,禤開智,紀少凡,等. UPC2快速測定葡萄酒中抗壞血酸和異抗壞血酸含量研究[J]. 食品工業科技,2015,37(16):75-77,81.

[9]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 15038-2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[S]. 北京:中國標準出版社,2006.

[10]何英霞,李霽昕,胡妍蕓,等. 釀造工藝對蛇龍珠干紅葡萄酒花色苷和色澤品質的影響[J]. 食品工業科技,2016，37(9):190-194.

[11]甘振威,武廣恒,劉國良,等. 自動電位滴定法和高效液相色譜法測定深顏色果蔬中維生素C濃度的比較[J]. 吉林大學學報(醫學版),2014,40(2):441-445.

[12]馮俊賢,李家棟,孫曉麗,等. 等電位間隔電位滴定法測定葡萄酒中游離二氧化硫[J]. 中國衛生檢驗雜志,2013,13(3):603-604.

[13]柳鑫,董礪節. 基于全自動電位滴定儀的食品中過氧化值測定方法[J]. 食品安全質量檢測學報,2016,7(3):1289-1297.

[14]Chanson-Rolle A,Braesco V,Chupin J,et al. Nutritional composition of orange juice:A comparative study between french commercial and home-made juices[J]. Food and Nutrition Sciences,2016,7(4):252-261.

[15]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB 5009.44-2016 食品安全國家標準 食品中氯化物的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2016.

[16]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB 5009.229-2016 食品安全國家標準 食品中酸價的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2016.

[17]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB/T 29405-2012 糧油檢驗 谷物及制品脂肪酸值測定 儀器法[S]. 北京:中國標準出版社,2012.

[18]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB 2760-2014食品安全國家標準 食品添加劑使用標準[S]. 北京:中國標準出版社,2014.

[19]王承忠,朱海根. 實驗室質量體系運行中的技術難點及解決方法-方法確認、人員或方法比對的判定[J]. 物理測試,2011,29(S1):87-99.