三波長(zhǎng)光譜法測(cè)定黃酒鐵含量的研究

李勁勁，鄺杰煒，鄭忠成，黃立新（.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州50640； .廣州海關(guān)化驗(yàn)中心，廣東廣州5063）

三波長(zhǎng)光譜法測(cè)定黃酒鐵含量的研究

李勁勁1，鄺杰煒2，鄭忠成1，黃立新1
（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510640； 2.廣州海關(guān)化驗(yàn)中心，廣東廣州510623）

摘要：對(duì)黃酒與黑糯米露酒采用鄰菲羅啉進(jìn)行顯色，對(duì)基于423 nm、510 nm和700 nm波長(zhǎng)處的吸光度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立了一種三波長(zhǎng)可見(jiàn)光譜法測(cè)定黃酒中鐵含量的方法，并進(jìn)行了加標(biāo)樣的回收實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)用的黃酒與黑糯米露酒樣品鐵含量分別為0.83 mg/L±0.50 mg/L和1.50 mg/L±0.42 mg/L；樣品的回收率均較高，在

102%左右。本方法有效扣除了黃酒中自身色素物質(zhì)以及基線漂移對(duì)結(jié)果的影響，避免了灰化方法前處理時(shí)的繁瑣，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，適用于對(duì)黃酒等帶顏色的酒中鐵含量的測(cè)定。

關(guān)鍵詞：黃酒； 鐵含量； 光譜法； 測(cè)定

黃酒是具有中國(guó)特色的最古老的酒種，據(jù)歷史記載其有6000年左右的歷史，與啤酒和紅酒并稱為世界三大釀造古酒［1］。經(jīng)歷數(shù)千年的發(fā)展，黃酒的產(chǎn)地越來(lái)越廣，品種也逐漸豐富多彩，如紹興女兒紅、江西九江封缸酒、廣東客家娘酒、珍珠紅酒等。現(xiàn)代黃酒是以稻谷等谷物為原料，以活性干酵母為發(fā)酵劑，以麥曲為糖化劑，經(jīng)蒸煮、加曲、糖化、發(fā)酵、壓榨、過(guò)濾、煎酒、貯存、勾兌等工藝而釀造成的酒［2］。黃酒的成分豐富且復(fù)雜，主要含有乙醇、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和一些微量元素，除具有一定的營(yíng)養(yǎng)成分外，也具有通血脈、潤(rùn)腸胃、養(yǎng)脾養(yǎng)肝、祛風(fēng)下氣等醫(yī)療作用。

黃酒也可以按原料劃分為不同的品種，如糯米酒、黑米酒等。黑糯米是一種藥食兼用、營(yíng)養(yǎng)豐富的滋補(bǔ)米，在中醫(yī)上也有“藥米”“補(bǔ)血米”和“長(zhǎng)壽米”的美稱，其蛋白質(zhì)、氨基酸的含量都比一般的白米高，且含有豐富的天然色素。黑糯米酒是以黑糯米為主要原料，采用傳統(tǒng)的黃酒制造方法釀制而成的產(chǎn)品。黑糯米酒口感醇正、甜香撲鼻、入口綿軟，含有多種維生素、人體必需的微量元素、豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸，是一種比一般黃酒更好的保健酒［3，4］。

黃酒含有多種人體必需的微量元素，其中就包括鐵元素。鐵元素對(duì)維持人體內(nèi)的代謝循環(huán)和大腦的正常生理功能都起著重要的作用，人體內(nèi)鐵元素獲取的主要途徑是依靠膳食攝取。缺鐵會(huì)引發(fā)缺鐵性貧血，導(dǎo)致血紅蛋白數(shù)量減少，造成免疫力下降，消化吸收功能減弱，伴有惡心、乏力、頭暈、眼花等癥狀，還有研究發(fā)現(xiàn)鐵代謝對(duì)骨質(zhì)疏松癥也有影響，也越來(lái)越受到重視［5-7］。一般情況下，正常人體內(nèi)鐵的含量為4～5 g，成年男子需鐵量約12 mg/d，而青年女子需約為18 mg/d，上限為45 mg/d［8-9］。

目前，測(cè)定鐵含量的方法主要有鄰菲啰啉顯色可見(jiàn)分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等。國(guó)家食品標(biāo)準(zhǔn)中鐵含量的測(cè)定方法是原子吸收光譜法［10］，此方法需要較昂貴的設(shè)備，且操作繁瑣、分析成本高，一般的企業(yè)不易進(jìn)行常規(guī)的分析?？梢?jiàn)分光光度法具有設(shè)備投資少、操作維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，更易于在行業(yè)企業(yè)中使用。選擇鄰菲羅啉顯色的可見(jiàn)分光光度法測(cè)定黃酒和黑糯米酒中鐵的含量時(shí)，由于黃酒和黑糯米酒中的顏色色素在400～600 nm波長(zhǎng)間均有吸收，會(huì)對(duì)鄰菲羅啉-鐵（最大吸收波長(zhǎng)一般在510 nm）的吸光光譜產(chǎn)生干擾。本實(shí)驗(yàn)采用三波長(zhǎng)可見(jiàn)光光譜的方法，能有效排除黃酒中的干擾物質(zhì)和基線漂移對(duì)鄰菲羅啉顯色法測(cè)定鐵的影響?？筛咝?zhǔn)確測(cè)定黃酒、葡萄酒和果酒等有顏色的酒類中鐵含量［11］。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

古越龍山加飯酒，中國(guó)紹興黃酒集團(tuán)有限公司；黑糯米露酒，吳川市聚仁堂保健酒有限公司。

NH4Fe（SO4）2·12H2O；乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH4.6）；1.0%（w/v）鹽酸羥胺（現(xiàn)配）；0.1%（w/v）鄰菲羅啉（現(xiàn)配）；1.0 mol/L鹽酸溶液。試劑均為分析純。

UV Power系列紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京萊伯泰科儀器有限公司；PHSJ-4ApH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01 mg/mL）

準(zhǔn)確稱取0.8634 g NH4Fe（SO4）2·12H2O，置于燒杯中，用50 mL 1.0 mol/L鹽酸溶液溶解后轉(zhuǎn)入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。從中吸取50 mL該溶液于500 mL容量瓶中，加50 mL 1 mol/L鹽酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。

1.2.2測(cè)定步驟

1.2.2.1吸收曲線

分別準(zhǔn)確移取0.01 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)亞鐵溶液2.0 mL、4.0 mL、5.0 mL和6.0 mL至50 mL容量瓶中，加5 mL NaAc溶液，2.5 mL 1.0%鹽酸羥胺，再加入5 mL 0.1%鄰菲羅啉，加水定容至50 mL，搖勻。顯色15 min后，用分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，其最大吸收波長(zhǎng)為510 nm，計(jì)算鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物在510 nm和其他波長(zhǎng)處的吸光系數(shù)，取均值。

1.2.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別向6個(gè)50 mL容量瓶中移取0.0、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL和10.0 mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01 mg/mL），按上述方法顯色，用1 cm的吸收池，用分光光度計(jì)在510 nm處測(cè)出其對(duì)應(yīng)的吸收值。以標(biāo)準(zhǔn)鐵的含量濃度（mg/mL）為橫坐標(biāo)，吸收值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2.3光譜曲線

分別吸取酒類樣品10.0 mL于50 mL容量瓶中，1號(hào)瓶加入5 mL NaAc溶液，2.5 mL 1.0%鹽酸羥胺，再加入5 mL 0.1%鄰菲羅啉，2號(hào)瓶不加入鄰菲羅啉試劑，其他條件不變。定容，顯色15 min，用分光光度計(jì)對(duì)1號(hào)瓶、2號(hào)瓶的溶液進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描，得到“樣品”的光譜曲線1#和“樣品空白”的光譜曲線2#。

1.2.3加標(biāo)樣回收實(shí)驗(yàn)

取3份同一樣品的酒樣各10 mL，其中1份作為本底，另外2份分別添加5×10-3mg和10×10-3mg的微量鐵，按照上述步驟測(cè)定加標(biāo)后的總鐵含量，進(jìn)行樣品鐵回收率的測(cè)定。

2　結(jié)果與討論

2.1可見(jiàn)光吸收光譜的特點(diǎn)

按1.2.2.1方法配制成的標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液，1.2.2.3的方法配制成的黃酒樣品溶液，其吸收光譜見(jiàn)圖1。

圖1　鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收光譜和黃酒的吸收光譜

其中“1#”為古越龍山黃酒按鄰菲羅啉顯色法所得的“樣品”溶液的吸收曲線，“2#”則為該酒樣在相同條件下沒(méi)有添加鄰菲羅啉試劑所得的“樣品空白”溶液的吸收曲線，“3#”為［Fe2+］為1.2×10-3mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液的吸收曲線。由圖1可知，受黃酒中所含的各種色素物質(zhì)的影響，“樣品空白”在400～750 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，特別在600 nm以下有較大吸收，嚴(yán)重干擾了鐵含量的測(cè)定（510 nm）?！皹悠贰钡奈展庾V為“樣品空白”和標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液吸收光譜的疊加。另外，亞鐵標(biāo)液吸收光譜在700 nm處的吸光度為零，而“樣品空白”和“樣品”在700 nm處的吸光度都大于零，這是由黃酒內(nèi)色素物質(zhì)的吸收和可能的微粒光散射所造成。

由于黃酒中的色素物質(zhì)和微細(xì)顆粒對(duì)樣品溶液中鐵含量的檢測(cè)存在著上述干擾，在用可見(jiàn)光譜法測(cè)定黃酒樣品中鐵含量時(shí)，必須將這些因素的影響扣除。

2.2三波長(zhǎng)光譜法的建立

基于上述討論，圖1中“樣品”在波長(zhǎng)510 nm處的吸光度是鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物、黃酒樣品中的色素物質(zhì)以及基線漂移的加和，因此，在510 nm處扣除酒中色素干擾物和基線漂移的貢獻(xiàn)，便可準(zhǔn)確計(jì)算出樣品中的鐵含量。對(duì)圖1的標(biāo)準(zhǔn)亞鐵溶液的吸收光譜曲線的分析可見(jiàn)，鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物在423 nm處的吸光系數(shù)?3是其在510 nm處的吸光系數(shù)?4的一半。由于光度計(jì)的穩(wěn)定性所引起的基線漂移的程度在不大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)是相近的，故在423 nm和510 nm波長(zhǎng)處的吸光度均可減去700 nm波長(zhǎng)處的吸光度，從而扣除基線漂移對(duì)測(cè)定的影響。因此，未加鄰菲羅啉的樣品液在423 nm和510 nm處的吸光度比值K，即：

可用加鄰菲羅啉顯色后的樣品在423 nm處的吸光度扣除原樣品510 nm波長(zhǎng)處對(duì)鐵含量測(cè)定的干擾。其中，式中?1和?2分別是黃酒色素干擾物在423 nm和510 nm處的吸光系數(shù)，單位是mL/mg。

根據(jù)色素干擾物與鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物的吸光度和濃度的關(guān)系，可知：

其中：C1是黃酒色素干擾物的濃度，單位是mg/mL；C2是鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物的濃度，單位是mg/mL。聯(lián)立上述各個(gè)式子，可得樣品中C2的計(jì)算公式：

上述為測(cè)定鐵含量的三波長(zhǎng)光譜方法，則試樣的鐵含量w（mg/L）按下面的公式計(jì)算：

式中：50為容量瓶的體積，mL；10.0為酒樣的取樣體積，mL。

2.3計(jì)算式中系數(shù)的確定

按1.2.2.1的步驟方法，發(fā)現(xiàn)不同濃度的鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)都還是510 nm，與其他的文獻(xiàn)資料無(wú)異。另外，測(cè)定計(jì)算發(fā)現(xiàn)鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物在423 nm處的平均吸光系數(shù)?3為92.6，在510 nm波長(zhǎng)處吸光系數(shù)?4的平均值為188.5，結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)3次平行測(cè)定，按照公式（1）計(jì)算所得的各酒類樣品的K值見(jiàn)表2，由表2數(shù)據(jù)可知，相同樣品的K值十分接近，其中古越龍山黃酒樣品的K值平均值為3.50，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.66%，黑糯米露酒K值的平均值為2.51，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.46%。

表1　不同濃度的鐵離子溶液的吸光系數(shù)?。╩L/mg）

表2　酒類樣品的K值

2.4酒中總鐵含量的測(cè)定

2.4.1黃酒

根據(jù)在選定的510 nm波長(zhǎng)處鄰菲羅啉-鐵絡(luò)合物的吸光系數(shù)，以及古越龍山黃酒的顏色干擾物吸光度比值K為3.50，按2.2建立的測(cè)定方法和代入計(jì)算公式（4），可得到該黃酒樣品中鐵離子濃度的方程：

經(jīng)測(cè)定，樣品的吸光度均值為A423=0.570，A510= 0.209，A700=0.027，按上述的公式計(jì)算可得C2為0.1662× 10-3mg/mL，再按公式（5）計(jì)算可得古越龍山黃酒中鐵的含量，為0.83 mg/L±0.50 mg/L。

2.4.2黑糯米露酒

黑糯米露酒的顏色干擾物吸光度比值K為2.51，最終可得到該樣品中鐵離子濃度的方程：

經(jīng)測(cè)定，樣品的吸光度均值為A423=0.365，A510= 0.208，A700=0.029，按上述的公式計(jì)算可得C2為0.2990× 10-3mg/mL，再按公式（5）計(jì)算可得黑糯米露酒中鐵的含量，為1.50 mg/L±0.42 mg/L。

2.5總鐵回收率的測(cè)定

本底值為酒樣品10.0 mL，添加不同數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)亞鐵，按照本方法測(cè)出的鐵含量，回收率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　酒中總鐵回收率的測(cè)定結(jié)果

3　結(jié)論

本文建立了一種測(cè)定黃酒和糯米露酒中總鐵含量的三波長(zhǎng)光譜法，扣除了酒中色素雜質(zhì)吸收和基線漂移的干擾，具有實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單、操作成本較低等優(yōu)點(diǎn)。加標(biāo)樣回收實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，回收率較高，約102%，測(cè)定結(jié)果快速準(zhǔn)確，適

用于生產(chǎn)單位和科研機(jī)構(gòu)對(duì)黃酒等有顏色的酒對(duì)其中鐵含量的測(cè)定。

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優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2016-03-23；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160323.1447.003.html。

中圖分類號(hào)：TS262.4；TS261.4；TS261.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-9286（2016）07-0100-03

DOI：10.13746/j.njkj.2016014

基金項(xiàng)目：2012年度國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：31130042），華南理工大學(xué)“學(xué)生研究計(jì)劃”項(xiàng)目和“百步梯攀登計(jì)劃”研究項(xiàng)目。

收稿日期：2016-01-18

作者簡(jiǎn)介：李勁勁（1992-），從事食品工程研究，E-mail：460493430@qq.com。

通訊作者：黃立新（1967-），男，副教授，博士，主要從事碳水化合物功能化研究，E-mail：lxhuang@scut.edu.cn。

Determination of Iron Content in Yellow Rice Wine by Triple-Wavelength Spectroscopy

LI Jinjin1，KUANG Jiewei2，ZHENG Zhongcheng1and HUANG Lixin1
（1.School of Food Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510640；2.Testing Center of Guangzhou Customs，Guangzhou，Guangdong 510623，China）

Abstract:In this study，the content of iron in yellow rice wine/black glutinous rice wine was measured by triple-wavelength spectroscopy as follows:phenanthroline monohydrate was added for the coloration of the wine，and then the absorbance at wavelengths of 423 nm，510 nm and 700 nm were collected for data processing.The results showed that the iron content in yellow rice wine and black glutinous rice wine were 0.83 mg/L±0.50 mg/L and 1.50 mg/L±0.42 mg/L respectively.The recovery rates of wine samples were comparatively high（about 102%）. Such method could effectively deduct the influence of the coloring agents and baseline drift，avoid the complicated pretreatment of traditional method，and obtain accurate measurement results.It was suitable for the measurement of iron content in colored wine products.

Key words:yellow rice wine；iron content；spectroscopy；determination