抑制褪色光度法測定啤酒中微量二氧化硫

(重慶科技學院 化學化工學院,重慶 401331)

啤酒中二氧化硫主要來源于釀造啤酒時添加的酵母、輔料或含硫抗氧化劑,具有抗氧化和抗微生物作用[1]。但如果啤酒中二氧化硫含量過高,不僅會影響啤酒的風味[2],還會給飲用者的身體健康帶來影響,如產生惡心、嘔吐、腹痛、頭暈等癥狀,嚴重時會出現呼吸困難和危及生命的情況[3]。因此,建立一種快速測定啤酒中二氧化硫含量的方法具有重要意義。目前測定食品中二氧化硫含量的方法主要有滴定法[4-6]、電化學法[7-8]、離子色譜法[9-12]、化學發光法[13]、熒光分光光度法[14]、分光光度法[15-16]等。分光光度法具有靈敏度高、選擇性好、操作簡單、成本較低等特點,是首選的食品分析方法。本工作基于二氧化硫能夠抑制溴酸鉀氧化亞甲基藍(MB)褪色的原理,建立了抑制褪色光度法快速測定食品中微量二氧化硫的方法,以期為食品中二氧化硫含量的監控提供技術參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

722-p型可見分光光度計;HH-2型數顯恒溫水槽;FA 2004B型電子天平。

二氧化硫標準溶液:100 mg·L－1,市售。

溴酸鉀和硫酸等試驗所用試劑均為分析純;試驗用水為一級純凈水。

1.2 試驗方法

取10.00 mL啤酒樣品于250 mL容量瓶,加入0.1 mol·L－1氫氧化鈉溶液15 mL,振蕩1 min,將樣品中的二氧化硫轉化成亞硫酸鹽,加入1 mol·L－1硫酸溶液10 mL,加水至刻度,搖勻。在25 mL比色管中分別加入1 mol·L－1硫酸溶液2.00 mL、2×10－4mol·L－1MB溶液3.00 mL、0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液1.00 mL和1.00 mL 樣品溶液,用水稀釋至刻度,搖勻,置于50℃水浴中加熱3.0 min。取出后用流水冷卻至室溫,用1 cm 比色皿,以水為參比,在波長660 nm 處測量體系吸光度A,按照上述條件測試樣品空白吸光度A0,計算吸光度差值ΔA(ΔA＝A－A0)。

2 結果與討論

2.1 檢測波長的選擇

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按試驗方法測量不同體系的吸光度:①MB;②MB-溴酸鉀-二氧化硫;③MB-溴酸鉀,吸收曲線見圖1。

圖1 吸收曲線Fig.1 Absorption curves

由圖1可知:3種體系均在660 nm 處有最大吸收,吸光度從大到小排列依次為MB、MB-溴酸鉀-二氧化硫、MB-溴酸鉀,說明在硫酸介質中,二氧化硫能夠抑制溴酸鉀氧化MB 褪色。因此,試驗選擇的檢測波長為660 nm。

2.2 介質及其用量的選擇

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按照試驗方法考察了介質分別為1 mol·L－1硫酸溶液、1 mol·L－1硝酸溶液及1 mol·L－1鹽酸溶液時對MB-溴酸鉀-二氧化硫體系褪色情況的影響。結果表明:該體系在硫酸介質中褪色抑制效果明顯,在鹽酸介質和硝酸介質中的效果不明顯。因此,試驗選擇的介質為1 mol·L－1硫酸溶液。

試驗還考察了1 mol·L－1硫酸溶液用量分別為0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00 mL 時對體系ΔA的影響,結果見圖2。

圖2 1 mol·L－1硫酸溶液用量對體系ΔA 的影響Fig.2 Effect of amount of 1 mol·L－1 H2SO4solution onΔA of the system

由圖2可知:體系ΔA隨著1 mol·L－1硫酸溶液用量的增加而增大;當1 mol·L－1硫酸溶液用量為1.50～2.50 mL 時,ΔA最大且趨于穩定;當1 mol·L－1硫酸溶液用量大于2.50 mL 時,ΔA開始下降。綜合考慮,試驗選擇1 mol·L－1硫酸溶液用量為2.00 mL。

2.3 溴酸鉀溶液用量的選擇

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按照試驗方法考察了0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液用量分別為0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60 mL 時對體系ΔA的影響,結果見圖3。

圖3 0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液用量對體系ΔA 的影響Fig.3 Effect of amount of 0.1 mol·L－1 KBr O3solution onΔA of the system

由圖3可知:隨著0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液用量的增加,體系ΔA增大;當0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液用量為0.80～1.20 mL 時,ΔA最大且趨于穩定;,當0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液用量大于1.20 mL時,ΔA開始下降。因此,試驗選擇0.1 mol·L－1溴酸鉀溶液的用量為1.00 mL。

本文行文邏輯結構如下：首先,按照國內氣候政策建制歷程,分階段概括核心內容和主要特征,從總體上評價中國應對氣候變化的成效;其次,具體考察中國氣候治理的“內政外交”,提煉國內氣候治理行動亮點,剖析氣候外交中的角色變遷,從而客觀認識中國在全球氣候治理體系中所做的努力和所處的方位;最后,總結上述氣候政策經驗,為未來中國繼續推進應對氣候變化工作提出建議。

2.4 MB溶液用量的選擇

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按照試驗方法考察了2×10－4mol·L－1MB溶液用量分別為1.00,2.00,3.00,4.00,5.00 mL 對體系ΔA的影響,結果見圖4。

圖4 2×10－4 mol·L－1 MB溶液用量對體系ΔA 的影響Fig.4 Effect of amount of 2×10－4 mol·L－1 MB solution onΔA of the system

由圖4可知:隨著2×10－4mol·L－1MB 溶液用量的增加,體系ΔA增大;當2×10－4mol·L－1MB溶液用量為2.00～4.00 mL 時,體系ΔA最大且趨于穩定;當2×10－4mol·L－1MB 溶液用量大于4.00 mL時,體系ΔA開始下降。因此,試驗選擇2×10－4mol·L－1MB溶液的用量為3.00 mL。

2.5 反應溫度的選擇

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按照試驗方法考察了反應溫度分別為20,30,40,50,60,70 ℃時對體系ΔA的影響,結果見圖5。

圖5 反應溫度對體系ΔA 的影響Fig.5 Effect of reaction temperature on ΔA of the system

由圖5可知:體系ΔA隨著反應溫度的升高而增大;當反應溫度升高至50℃時,體系ΔA最大;繼續升高反應溫度,ΔA下降。因此,試驗選擇反應溫度為50 ℃。

2.6 反應時間的選擇

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按照試驗方法考察了反應時間分別為1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 min時對體系ΔA的影響,結果見圖6。

圖6 反應時間對體系ΔA 的影響Fig.6 Effect of reaction time on ΔA of the system

由圖6可知:隨著反應時間的延長,體系ΔA逐漸增大;當反應時間延長至3.0 min時,ΔA呈現最大而后開始下降。因此,試驗選擇反應時間為3.0 min。

2.7 干擾試驗

以3.00 mL二氧化硫工作液替代樣品溶液,按照試驗方法考察了1 000 倍的Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、SO42－、NO3－、PO43－、Cl－、Br－;500倍的維生素B;100 倍的Al3＋、Zn2＋、Cd2＋;50 倍的Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋、維生素C 對二氧化硫測定的影響。結果表明:當相對誤差在±5%以內時,這些離子或物質均不干擾二氧化硫的測定。

2.8 標準曲線和檢出限

在25 mL比色管中分別加入二氧化硫工作液0,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00 mL替代樣品溶液,按照試驗方法測量ΔA,以二氧化硫的質量濃度為橫坐標,其對應的ΔA為縱坐標繪制標準曲線。結果顯示:二氧化硫的質量濃度在0.04～0.4 mg·L－1內與ΔA呈線性關系,線性回歸方程為y＝2.070x－2.400×10－3,相關系數為0.999 6。

按照試驗方法測定空白樣品11次,計算測定值的標準偏差(s),以3倍標準偏差與標準曲線斜率(k)的比值計算檢出限(3s/k),所得結果為0.001 mg·L－1。

2.9 精密度和回收試驗

按照試驗方法分析3個實際樣品,同時做加標回收試驗,每個樣品平行測定11次,計算測定值的相對標準偏差(RSD)和回收率,結果見表1。

表1 精密度和回收試驗結果(n＝11)Tab.1 Results of tests for precision and recovery(n＝11)

由表1 可知:二氧化硫測定值的RSD 為1.8%～2.8%,回收率為96.5%～101%,表明本方法的精密度和準確度較好。

2.10 樣品分析

按照試驗方法分析2個熟啤樣品和1個生啤樣品,并同GB 5009.34－2016《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》[4]的測定結果進行對比,結果見表2。

由表2可知,本方法的測定值與GB 5009.34－2016的基本一致。

本工作利用MB-溴酸鉀-二氧化硫體系吸光度的變化來測定啤酒中微量二氧化硫,所建的方法簡單、快速,靈敏度高,選擇性好,可以對啤酒中二氧化硫含量進行實際測定。

表2 樣品分析結果Tab.2 Analytical results of samples