半微量碘量法測定葡萄酒中總二氧化硫含量

周霞,孫芬芳,張玲玲,王延華,殷蘭蘭

(青島農業大學 海都學院食品系，山東 萊陽，265200)

SO2是葡萄酒釀造工業允許添加的為數不多的食品添加劑之一，可以起到殺菌、抗氧化、促溶解、增穩定、改善品質和風味等作用[1-2]。但是，SO2對人體來說是一種全身性毒物，長期過量攝入會損害胃腸道以及肝腎等器官組織，嚴重損害身體健康[3]。因此，行業專家要求，在正確、科學使用的基礎上，應盡量降低SO2的使用濃度。我國GB2760—2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》規定葡萄酒中SO2殘留量不得超過250 mg/L，其中甜型葡萄酒及果酒系列產品中SO2殘留量不得超過40 mg/L[4]。葡萄酒中SO2含量測定方法有很多，其中電位滴定法[5]、流動注射法[6-7]、高效液相色譜法[8]、離子色譜法[9-10]等儀器分析方法精密度高、簡單快捷，可以減小人為誤差，但運行成本高，目前實驗室工作中并未普及使用。氧化法、蒸餾法、直接碘量法是我國現行有效的國家標準方法[11-13]。3種方法的比較已經有學者做過研究[14-15]。相較于前2種方法，直接碘量法屬于常規滴定操作，操作簡單，安全環保。因此，在常規分析工作中，操作者更傾向于采用直接碘量法測定白葡萄酒中的SO2含量。但是，對于紅葡萄酒、桃紅葡萄酒等色酒，因顏色干擾使得滴定終點誤差較大，從而制約了該方法的使用。

隨著環境問題的日益突出，實驗的微型化是“綠色化學”的重要一環，是分析化學實驗的新走向。韓璐[16]對半微量滴定分析實驗的可行性進行了研究，結果表明，半微量滴定分析和常量滴定分析實驗結果并無明顯差異。陳曉紅[17]對碘量法測定葡萄糖含量進行了微型實驗研究，取得了和常規實驗一樣的結果。本文擬對直接碘量法進行半微量滴定改進，減少試液取樣量，改靜置反應為超聲波振蕩，同時，使用較小的碘量瓶，光程減小，顏色變淺，色酒中的色素對滴定終點干擾減弱，改進后的方法適用于色酒中SO2含量的測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蒸餾水、HCl溶液(6 mol/L)、NaOH溶液(100 g/L)、H2SO4溶液(1+3)、淀粉指示劑(10 g/L)：使用時現配，保存于冰箱中可使用2周；碘標準液(0.1 mol/L，500 mL/瓶，標準溶液，使用前稀釋10倍)、亞硫酸鈉(基準試劑)，天津科密歐試劑廠。

1.2 儀器與設備

微量滴定管(WD-COⅡ型)，武漢大學研制；100 mL碘量瓶、移液管、超聲波清洗器(SB-4200DTN)，寧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樣品，并以管尖插入液面以下的方式加到碘量瓶中，搖勻后超聲3 min，靜置1 min，冰水浴條件下向碘量瓶中加入1 mL淀粉指示劑(10 g/L)、2 mL硫酸溶液(1+3)，搖勻，恒溫后從冰水浴中取出，立即用碘標準滴定液滴定至溶液呈藍色即為終點，記錄消耗碘標準滴定液的體積。平行測定3次。

同樣的方法以蒸餾水代替樣品做空白試驗。

1.4 結果計算

樣品中總SO2含量計算如公式(1)所示：

(1)

式中：X，樣品中總SO2質量濃度，mg/L；c，碘標準滴定液的濃度，mol/L；V，測定樣品消耗碘標準滴定液體積，mL；V0，空白試驗消耗碘標準滴定液體積，mL；32，SO2摩爾質量的數值，g/moL；V樣，吸取樣品體積，mL。

2 結果與分析

2.1 滴定條件的優化

2.1.1 最佳取樣體積的確定

本實驗通過減少葡萄酒的取樣量來降低顏色的干擾。同一樣品取樣量為1.00、3.00、5.00、8.00、10.00 mL計算滴定結果的相對標準偏差，結果如表1所示。

表1 不同取樣體積對SO2質量濃度和相對標準偏差(RSD)的影響

由表1可以看出，取樣量較少時，由于消耗的碘標準滴定液太少，由讀數誤差導致測定結果的相對標準偏差較大。取樣量為10.00 mL時由于葡萄酒的顏色干擾嚴重，標準偏差也較大。取樣量為5.00 mL時相對標準偏差最小，確定5.00 mL為最佳取樣體積。

2.1.2 超聲時間的確定

葡萄酒中SO2大部分以結合態形式存在，故在直接碘量法中加入NaOH后，靜置15 min以使其與樣品充分反應，從而解離出糖、醛等結合的SO2。研究表明,超聲波的空化和振蕩作用能促進結合態SO2的解離，加速實驗進程。不同超聲時間對結合態SO2的解離情況見圖1。從圖1可以看出，3 min即可使SO2解離完全，隨著超聲時間的延長，液體溫度升高，可能導致部分SO2逸失，測定結果反而下降，故確定3 min為最佳超聲時間。

圖1 超聲時間對測定結果的影響

Fig.1 Effect of ultrasonic time on determination results

2.1.3 靜置時間的確定

不同靜置時間對滴定精密度的影響如圖2所示。結果表明，當靜置時間超過1 min，實驗結果的相對標準偏差小于1.0%，達到半微量滴定對精密度的要求，因此選擇超聲后靜置1 min再進行滴定。

圖2 靜置時間對測定結果精密度的影響

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

2.1.4 冷卻條件的確定

直接碘量法在靜置之后加入少量碎冰，有諸多不足[18]。本文經過反復試驗，將向碘量瓶中加碎冰改為將碘量瓶放在冰水浴中。在保證溫度恒定的同時，不改變待滴定溶液的濃度，方法精密度有了較大的改善(表2)。

表2 不同冷卻方法對結果精密度的影響

2.2 方法學驗證

2.2.1 回收率試驗

取5.00 mL已知SO2質量濃度的紅葡萄酒樣品于碘量瓶中，然后向其中加入質量濃度為1.62 mg/L的亞硫酸氫鈉溶液(相當于SO2質量濃度1.00 mg/L)0.25、0.50、1.00 mL,按照本文方法進行測定，進行方法學驗證，回收率在95.0%～100.7%之間，表明方法的準確度良好(表3)。

表3 加標回收實驗結果

2.2.2 對照實驗

為了進一步驗證本方法的準確度、精密度，以及該方法對不同類型葡萄酒中SO2殘留量測定的適用性，選取市面上常見的干白、干紅、甜葡萄酒、山葡萄酒4種類別的葡萄酒，分別用國標中的直接碘量法、蒸餾法以及半微量碘量法進行測定，實驗結果如表4所示。

從表4可以看出，對于無色或顏色很淺的葡萄酒，直接碘量法和蒸餾法都是適用的。當葡萄酒顏色較深時，直接碘量法的精密度就差了些，而作為仲裁方法的蒸餾法程序復雜，操作比較繁瑣，工作效率低。半微量碘量法對各種類型的葡萄酒均可適用，而且操作簡單，能滿足一般實驗室工作要求。使用半微量碘量法對四大類別12個品牌的葡萄酒中SO2殘留量進行了檢測，結果均低于國家最高限量標準。

表4 三種方法對4個不同類型葡萄酒中SO2殘留量檢測結果

注: a. 6次滴定結果的相對標準偏差(%)； b. 樣品中SO2含量平均值,mg/L。

3 結論

對GB/T 5009.49—2008 《發酵酒及其配制酒衛生標準的分析方法》提供的葡萄酒中SO2檢測方法之一的直接碘量法進行了半微量化改進。

本文改用半微量滴定法，減小取樣體積，減少了化學試劑使用量和廢液的排放量，符合綠色化學的環境需求。同時使用小體積的碘量瓶，因光程變短，色酒顏色變淺，減輕了色素的干擾，提高了滴定終點判斷的準確性；采用超聲輔助解離，將15 min縮短為3 min，大大提高了工作效率；本文用冰水浴控制反應，待滴定液濃度不因外加水稀釋而改變，提高了實驗結果的準確度和精密度。

將改進后的方法進行了準確度、精密度驗證，并與國標法中的蒸餾法進行了比較，結果表明，本實驗方法準確度高，精密度良好，適用于各種類型葡萄酒中SO2殘留量檢測。