可見光光譜滴定-直接碘量法測定葡萄酒中的SO2

汪海波，呂萍萍，關朝亮，何浩，宋喜臣，王飛

（1. 綏芬河海關綜合技術中心，黑龍江綏芬河 157399；2. 秦皇島海關技術中心，河北秦皇島 066004）

二氧化硫（SO2）作為防腐劑、漂白劑和抗氧化劑已廣泛應用于食品工業[1-2]。在葡萄酒釀造過程中添加SO2是為了抑制細菌繁殖，防止氧化和變質[3]。而SO2的高殘留會使酒體產生不愉快的氣味和滋味，且對人體有害[2,4]。我國國家標準GB 2760—2014中規定葡萄酒中總SO2殘留的限量值為0.25 g·L-1[5]。

目前，涉及葡萄酒中SO2測定的國家標準有GB/T 15038—2006[6]和GB 5009.34—2016[7]，測定方法主要有氧化法[6]、直接碘量法[7]以及蒸餾后測定[7-8]等。直接碘量法在測定白葡萄酒時較為適用，但在測定紅葡萄酒時因酒樣的深紅色，通過操作者目視很難判定滴定終點，導致測定結果不夠準確。蒸餾法可以避免酒樣顏色對滴定終點的干擾，但該方法需要蒸餾大約1 h，耗時較長，不適合大批量的檢測。此外，有學者對電位滴定法[4]測定SO2進行研究，但利用光譜滴定法測定SO2的研究還未見報道。

可見光光譜滴定技術[9]（Visible Spectral Titration Technology，VSTT）是一種新的滴定技術，可以實現滴定過程的自動化，將測定溶液的顏色變化用數字化方式記錄，用VSTT的色變滴定曲線的突變峰標識滴定終點，以儀器測定顏色變化代替人員目視觀察實現了滴定過程的自動化和可溯源。本文利用VSTT分別按直接碘量法和蒸餾法測定了葡萄酒中SO2殘留量，并與目視測定法進行了比較。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

光譜滴定儀SX-Z-3.3，秦皇島水熊科技有限公司[10-11]；梅特勒托利多電子天平XP205；滴定管等。

選擇市售紅葡萄酒和白葡萄酒各一款作為供試樣品。NaOH：100 g·L-1（天津市科密歐學試劑有限公司，優級純）。H2SO4溶液（1+3）：取1體積濃硫酸（國藥集團化學試劑有限公司，優級純）緩慢注入3體積水中。碘標準滴定溶液0.02 mol·L-1：按GB/T601配制0.1 mol·L-1的碘標準溶液并標定，使用時準確稀釋5倍（國藥集團化學試劑有限公司，分析純）?？扇苄缘矸壑甘疽?0 g·L-1：按GB/T603配制后加入40 g NaCl（天津市科密歐學試劑有限公司，分析純）。Na2SO3（天津市科密歐學試劑有限公司，優級純）。乙二胺四乙酸二鈉（天津市科密歐學試劑有限公司，優級純）等。

1.2 試驗方法

1.2.1 光譜滴定法原理

按照物體色的測量方法[12-14]對滴定過程中溶液顏色變化進行測量，獲得CIE1976（L*a*b*）均勻彩色空間參數值明度值L*、紅-綠色品指數a*、黃-藍色品指數b*與滴定體積相關的滴定曲線。通過對白葡萄酒和紅葡萄酒的測定獲得滴定曲線，見圖1和圖2。

由圖1和圖2分析可以得出，在滴定終點附近，明度值L*減少說明溶液透明度下降；紅-綠色品指數a*變化不明顯，說明溶液中紅綠顏色分量的變化不大；黃-藍色品指數b*減少，說明黃色分量減少藍色分量增加。通過比較圖1和圖2還可以看出，紅-綠色品指數a*值在白葡萄酒中為5左右，而在紅葡萄酒中為45左右，這也正是紅葡萄酒顯現鮮艷紅色所致，而紅葡萄酒中紅-綠色品指數a*值遠大于黃-藍色品指數b*值，使得b*值的變化（即淀粉變藍）被弱化，人眼無法敏銳察覺，但利用可見光光譜滴定技術可以克服干擾測出黃-藍色品指數b*值的變化，進而準確的找出滴定終點。采用VSTT的參數(△b*/△v)3來判定滴定終點，以(△b*/△v)3為縱坐標，以滴定體積為橫坐標做繪制色變曲線，曲線上最大峰值即為滴定終點，見圖3。

圖1 白葡萄酒的光譜滴定曲線Figure 1 Spectral titration curve of white wine

圖2 紅葡萄酒的光譜滴定曲線Figure 2 Spectral titration curve of red wine

圖3 光譜滴定曲線的滴定終點Figure 3 End point of titration of spectral titration curve

1.2.2 光譜滴定測定方法

按照標準GB/T 15038中直接碘量法處理樣品加入靴型反應器中，將反應器放入自動樣品盤中，按光譜滴定儀器條件用碘標準滴定溶液測定游離SO2和總SO2，同時做空白實驗。在儀器控制界面選定色變曲線參數與加入試劑體積建立滴定變色曲線，以VSTT色變曲線(△b*/△v)3的滴定終點突變峰對應體積為滴定終點體積，記錄消耗碘標準溶液體積。

1.2.3 目視滴定測定方法

按照標準GB/T 15038中直接碘量法處理樣品，用碘標準滴定溶液進行手工滴定，測定游離SO2和總SO2，同時做空白實驗，并記錄消耗碘標準溶液體積。

1.2.4 SO2標準儲備液配制與標定

乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液（EDTA-2Na，0.50 g·L-1）：稱取0.25 g EDTA-2Na，溶于500 mL新煮沸并已冷卻的蒸餾水中?，F用現配。

亞硫酸鈉溶液（SO21 g·L-1）配制：稱取約0.5g Na2SO3，溶于200 mL上述的EDTA-2Na溶液中，緩緩搖勻以防沖氧，使其溶解，放置2～3 h后取10 mL亞硫酸鈉溶液進行標定。標定及計算具體方法參照SN/T 4675.22—2016[15]《出口葡萄酒中總二氧化硫的測定 比色法》中的附錄A。最后獲得標定結果為SO2＝1.012 g·L-1。

2 結果與分析

2.1 精密度試驗

取50.00 mL樣液（液溫20 ℃）于靴型反應器中，加入少量冰塊，加入1 mL淀粉指示液，再加入10 mL硫酸（1+3）溶液，按VSTT法迅速用碘標準溶液進行滴定，對白葡萄酒和紅葡萄酒中游離SO2分別進行平行測定6次。取25.00 mL NaOH溶液于靴型反應器中，再取25.0 mL樣液（液溫20 ℃），并以吸管尖端插入NaOH溶液的方式加入反應器中，搖勻，加蓋表面皿，放置15 min，加入少量冰塊及1 mL淀粉指示液，再加入10 mL硫酸（1+3）溶液，按VSTT法迅速用碘標準溶液進行滴定，對白葡萄酒和紅葡萄酒中總SO2分別進行平行測定6次，結果見表1。

由表1可知，VSTT法測定結果的相對標準偏差為3.60%、3.53%、0.48%和1.28%，滿足GB/T 27404—2008[16]《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》中表F.2實驗室內變異系數的要求。

表1 光譜滴定法測定葡萄酒樣品中SO2的平行結果Table 1 Parallel results of sulfur dioxide in wine samples were determined by spectral titration

2.2 加標回收率

根據表2中測得的樣品本底值白葡萄酒和紅葡萄酒的游離SO2含量為16.0、7.0 g·L-1，游離SO2測定取樣50 mL，待測樣液中含SO2約為0.8 mg和0.35 mg?？係O2含量為112.6、57.7 g·L-1，總SO2測定取樣25 mL，待測樣液中含SO2約為5 mg和2.5 mg。對上述酒樣添加與待測樣液中SO2本底含量的質量相當的SO2標準溶液，取1.2.4中已標定好的亞硫酸鈉溶液0.5、0.5、5、2.5 mL加入到白葡萄酒和紅葡萄酒的游離SO2和總SO2的待測樣液中，則加入的SO2標準物質的質量分別為0.5、0.5、5、2.5 mg。用VSTT法對已加標的樣液重復進行6次測定，結果見表2。

由表2可知，酒樣的游離SO2和總SO2加標回收率分別為96.2%～104.1%和95.2%～104.7%。滿足GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》中表F.1回收率范圍的要求。

表2 光譜滴定法測定葡萄酒樣品的加標回收結果Table 2 The recovery results of wine samples were determined by spectral titration

2.3 直接法處理樣品時光譜滴定和目視滴定結果差異性比較

按照GB/T 15038—2006中直接碘量法對上述酒樣進行處理，處理好的待測液分別按VSTT法和目視滴定法對每個樣品平行測定6次。對兩種方法測定的結果統計分析，進行t檢驗，結果見表3。

表3 直接法處理樣品時光譜滴定法和目視滴定法測定結果比較Table 3 Comparison of determination results between spectral titration and visual titration when the sample is processed by direct method

通過查表可得F0.05(5,5)＝5.05，與表3比較可知兩種方法測定的結果總體方差相等，F檢驗方差齊性好；在α＝0.05水平，查表可得t0.05/2,10＝2.228，表3中t檢驗結果小于查表值，證明兩種方法的結果無顯著性差異。

2.4 蒸餾法處理樣品時光譜滴定和目視滴定結果差異性比較

因在直接碘量法測定紅葡萄酒時目視滴定法容易造成主觀誤差，筆者特別增加蒸餾法處理樣品對VSTT法和目視滴定法的結果加以比較。按照標準GB/T 5009.34—2016中蒸餾法對上述酒樣進行處理，再將處理好的待測液分別按照VSTT法和目視滴定法對每個樣品平行測定6次。對兩種方法測定的結果統計分析，進行t檢驗，結果見表4。

同樣通過查表可得F0.05(5,5)＝5.05，與表4比較可知兩種方法測定的總SO2結果方差相等，F檢驗方差齊性好；在α＝0.05水平，查表可得t0.05/2,10＝2.228，表4中t檢驗結果小于查表值，證明兩種方法的結果無顯著性差異。

表4 光譜滴定法和目視滴定法測定的總SO2比較Table 4 Comparison of total SO2 determined by spectral titration and visual titration

3 結論與討論

有報道認為，直接法測定的SO2結果略高于蒸餾法的測定結果，其原因可能是葡萄酒中的Vc及其他還原性物質消耗了一部分碘標準滴定液所致[17-18]。蒸餾法因處理過程需蒸餾，增加了檢測時間。直接法測定SO2過程簡易、快速，適合大批量樣品的檢測。利用可見光譜滴定技術，直接碘量法也可以準確有效的測定紅葡萄酒中的SO2，而不受人眼主觀判斷的影響。

結果表明，光譜滴定直接碘量法測定葡萄酒中游離SO2和總SO2試驗的精密度、準確度，符合標準GB/T 27404—2008中的相關要求；光譜滴定法和目視滴定法的測定結果t檢驗不存在顯著性差異。光譜滴定法可用于葡萄酒中SO2的測定。

本試驗將光譜滴定技術首次運用到葡萄酒中SO2的測定，獲得了滿意的測定結果。光譜滴定法實現了顏色變化過程的數字化、圖形化、自動化、滴定終點的峰值化，測量結果可量值溯源。能克服紅葡萄酒酒樣顏色對滴定終點的干擾。避免了人員的主觀影響，兼具操作簡便、檢測快速、可溯源性等優點。是一種值得推廣的葡萄酒中SO2檢驗方法。