一種新型快速測定葡萄酒中揮發(fā)酸含量的方法

樊雙喜，鐘其頂，李國輝，常迪，張世偉，黃占斌

1 (中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京，100083) 2(中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015) 3(全國食品發(fā)酵標準化中心，北京，100015)

揮發(fā)酸是指在一定條件下從葡萄酒中蒸餾出來的各種低沸點酸的總和，葡萄酒中的揮發(fā)酸主要包括甲酸、乙酸、丙酸等，其中乙酸約占總含量的90%，是揮發(fā)酸的主體部分[1-3]。揮發(fā)酸含量對葡萄酒的品質(zhì)影響較大，是評價葡萄酒質(zhì)量的重要指標之一。正常葡萄酒中揮發(fā)酸的含量在0.3～0.8 g/L，揮發(fā)酸含量過高會使葡萄酒出現(xiàn)腐敗味，降低葡萄酒的質(zhì)量[4-5]，通過測定葡萄酒中揮發(fā)酸的含量可評價葡萄酒質(zhì)量[6]。

目前葡萄酒揮發(fā)酸含量檢測主要用國標法[7]，另外葡萄酒自動分析儀[8]、近紅外光譜技術(shù)等[9-11]均可實現(xiàn)對揮發(fā)酸的檢測。國標方法操作步驟繁多、過程復(fù)雜、費時費力，無法實現(xiàn)對葡萄酒揮發(fā)酸的快速檢測。葡萄酒自動分析儀價格昂貴，利用近紅外光譜技術(shù)則需建立相關(guān)的揮發(fā)酸數(shù)據(jù)庫，快速準確定量的技術(shù)門檻較高，難以在企業(yè)普及。為了保證葡萄酒品質(zhì)，尋找一種能夠?qū)崿F(xiàn)對葡萄酒中揮發(fā)酸含量進行簡單、快速、準確的檢測方法尤為迫切和重要[12]。

本研究在葡萄酒揮發(fā)酸測定中引入原理與國標方法一致的快速蒸餾儀，旨在建立一種葡萄酒揮發(fā)酸快速、準確、高效的測定方法。

1 材料與方法

1.1 材料

市售干型、半干型、半甜型、甜型葡萄酒。

1.2 儀器

數(shù)字快速蒸餾儀(Super DEE)，意大利GIBERTINI公司(如圖1所示),主要原理是采用蒸汽蒸餾。

A-蒸餾室；B-樹脂玻璃罩；C-餾出液收集瓶；D-揮發(fā)酸模式/餾出液體積設(shè)置；E-工作狀態(tài)顯示屏；F-開始蒸餾按鈕；G-清洗槍
圖1 Super DEE 儀器裝置示意圖
Fig.1 Diagram of the Super DEE

1.3 試劑

蒸餾水，NaOH溶液(0.1 mol/L)，酚酞指示劑(10 g/L)，乙酸(分析級，純度>99.5%, 北京化工廠)。

1.4 乙酸溶液的制備

準確稱取0.6 g乙酸用蒸餾水溶解至100 mL容量瓶，定容至刻度，配置成6 g/L乙酸標準原始溶液。用蒸餾水將原始溶液準確稀釋10倍，得到0.6 g/L乙酸溶液。

1.5 揮發(fā)酸測定方法

參照GB/T 15038—2006[1]。

1.6 快速測定方法

采用數(shù)字快速蒸餾儀如圖1所示，用移液管移取20 mL葡萄酒樣品，加入快速蒸餾儀的蒸餾室(A)中。調(diào)低樹脂玻璃罩(B)，接入餾出液收集瓶(C)，關(guān)閉蒸餾室(A)，選擇揮發(fā)酸模式(D)，設(shè)置餾出液體積為250 mL(D)，開始蒸餾(F)，4～6 min后, 250 mL餾出液收集完畢，儀器顯示屏(E)顯示蒸餾完成，快速蒸餾儀隨即自動停止。打開蒸餾室，用清洗槍(G)清洗蒸餾室。在餾出物中添加幾滴1%的酚酞溶液并用0.1 mol/L的NaOH滴定直到餾出物出現(xiàn)穩(wěn)定的粉紅色(至少30 s)，測定揮發(fā)酸。

1.7 揮發(fā)酸的計算

參照GB/T 15038—2006[1]的計算方法。

1.8 精密度與準確性分析

選取同一葡萄酒樣品1 d內(nèi)連續(xù)測定5次，分析方法的日內(nèi)精密度；連續(xù)測定5 d，每天測定5次,取平均值，分析方法的日間精密度。

分別采用快速測定方法和國標法測定干型、半干型、半甜型、甜型的葡萄酒樣品，分析快速測定方法的準確性。

2 結(jié)果與分析

2.1 快速蒸餾儀與GB/T 15038—2006常規(guī)蒸餾操作步驟比較

快速蒸餾儀的蒸餾操作(如1.6所述)與GB/T 15038—2006規(guī)定的常規(guī)蒸餾操作步驟相比較，操作更簡單，智能化，提高了測定的時效性，減少了耗能。例如，常規(guī)的蒸餾操作，收集餾出液100 mL，大約需要耗時30 min，采用快速蒸餾儀收集餾出液250 mL, 蒸餾時間僅約6 min，單個樣品蒸餾時間則縮短了約20 min。此外，快速蒸餾儀還能夠?qū)︷s出液體積的收集實現(xiàn)自動化控制，有利于對樣品批量快速檢測。

2.2 樣品前處理方法優(yōu)化

2.2.1 取樣量與蒸餾餾出液體積對測定結(jié)果的影響

GB/T15038—2006中揮發(fā)酸的分析方法是吸取10 mL樣品在蒸餾裝置上蒸餾，收集100 mL餾出液后滴定，將餾出液加熱至沸騰，加入酚酞試劑，用NaOH滴定直到餾出物出現(xiàn)穩(wěn)定的粉紅色至少30秒，測定揮發(fā)酸。最新的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果收集餾出液100 mL，樣品測定值就會偏低，有可能是因為100 mL餾出液未能將所有的揮發(fā)酸蒸餾出來[3]。因此，為了準確測得葡萄酒中的揮發(fā)酸，本文分析了基于快速蒸餾儀的取樣量和蒸餾餾出液體積對測定結(jié)果的影響。

分次取10 mL與20 mL 0.6 g/L乙酸溶液放置于蒸餾室內(nèi)，設(shè)定快速蒸餾儀餾出液的體積，分別為100，150，200，250，300和350 mL。同時取10 mL與20 mL 0.6g/L乙酸溶液，不蒸餾，用0.1 mol/L NaOH直接測定作為對照。

由圖2可知，在取樣量為10 mL與20 mL條件下，蒸餾液體積為250 mL時，消耗的NaOH體積已經(jīng)趨于穩(wěn)定。當取樣量為20 mL，快速蒸餾儀的餾出液體積達到250 mL時，消耗的NaOH體積與乙酸直接測定(不蒸餾)所消耗的NaOH體積結(jié)果基本持平，分別為2.22 mL與2.23 mL(3次平行實驗，體積以平均值表示)，兩者誤差僅為0.45%；當取樣量為10 mL，快速蒸餾儀的餾出液體積達到250 mL時，消耗的NaOH體積與乙酸直接測定(不蒸餾)所消耗的NaOH體積結(jié)果也基本持平，分別為1.15 mL與1.13 mL(3次平行實驗，體積以平均值表示)，兩者誤差為1.7%。綜上所述，無論是10 mL還是20 mL取樣量，蒸餾液體積為250 mL時測定結(jié)果就已趨于穩(wěn)定并和乙酸直接測定(不蒸餾)消耗的NaOH體積基本一致。因此，取樣量為10mL或20 mL，當蒸餾餾出液體積為250 mL時，均可達到較好的滴定結(jié)果。

圖2 餾出液收集量對測定結(jié)果的影響
Fig.2 The influence on the determination results of the amount of distillate collection

為了驗證該取樣量與餾出液體積是否對真實酒樣適用，隨機選取1份市售葡萄酒樣，分別設(shè)置蒸餾液體積為100，150，200，250，300和350 mL。結(jié)果表明，無論取樣量為10 mL或者20 mL，當餾出液的體積達到250 mL時，測定結(jié)果也趨于穩(wěn)定。這一實驗結(jié)果與國際葡萄酒與葡萄酒組織OIV-MA-AS313-02方法規(guī)定的蒸餾至250 mL作為蒸餾液體積相一致，相比于GB/T15038—2006中揮發(fā)酸的分析是收集100 mL餾出液后滴定，本研究收集餾出液的體積為250 mL。雖然餾出液體積增加了，但是本研究采用的快速蒸餾裝置耗時少 (單個樣品節(jié)約了20 min)，耗能低。

2.2.2 滴定前加熱餾出液對測定結(jié)果產(chǎn)生的影響

在國標GB/T15038—2006中，用NaOH標準溶液滴定之前，需將餾出液加熱至沸，耗時長。因此本實驗隨機選取了3個葡萄酒樣品，采用快速測定法，每個樣品重復(fù)測定3次，取平均值，比較分析餾出液在加熱與不加熱2種情況下，對葡萄酒中揮發(fā)酸含量測定的影響，結(jié)果見表1。分析可知，加熱與不加熱條件下?lián)]發(fā)酸測定結(jié)果在統(tǒng)計學(xué)上無顯著性差異(p>0.01)。本實驗采用快速測定法蒸餾后，無需加熱餾出液，用NaOH標準溶液直接滴定，可以準確測定葡萄酒中揮發(fā)酸含量。

表1 加熱與不加熱餾出液揮發(fā)酸測定結(jié)果比較Table 1 The comparison of the volatile acids content inheated and unheated distillate

2.3 回收率

選一個葡萄酒樣品，分別添加0.2、0.4、0.6、0.8 g/L四個不同水平的乙酸工作液，每個水平重復(fù)5個平行，結(jié)果取平均值，如表2所示。

表2 方法回收率Table 2 Recovery rate of the method

在4個不同的加標水平下該方法的回收率在85.0%～97.5%范圍內(nèi)，其平均回收率為92.1%，回收率的RSD為3.8 %，結(jié)果表明該快速測定方法精確度較好，能夠滿足葡萄酒中揮發(fā)酸含量的準確測定。

2.4 方法日間與日內(nèi)精密度

本文選取同一份葡萄酒樣品分析該快速測定方法的精密度，同一天內(nèi)連續(xù)測定5次，分析方法的日內(nèi)精密度；連續(xù)測定5 d，每天測定5次取平均值，分析方法的日間精密度，結(jié)果如表3所示。該方法的日內(nèi)精密度和日間精密度分別為1.01%和1.32%，且日內(nèi)與日間兩者揮發(fā)酸快速法測定結(jié)果無顯著性差異(p>0.05)，滿足測定方法對于精密度的要求。

表3 方法日間與日內(nèi)精密度(n=5)Table 3 Precision of intra-day and inter-day(n=5)

2.5 方法準確性分析

應(yīng)用上述已經(jīng)建立的快速測定方法對14個葡萄酒樣品(干型 3個，半干型3個，半甜型4個，甜型4個)揮發(fā)酸含量進行測定，每個樣品采用快速測定法和國標法重復(fù)測定3次，分別取平均值。對比分析采用快速測定法和國標法對不同類型葡萄酒揮發(fā)酸測定值的差異，結(jié)果如表4所示。4種類型(干型，半干型，半甜型，甜型)的葡萄酒樣品快速測定法和國標法的測定結(jié)果基本一致，無顯著差異(p>0.05)，該方法可以用于對葡萄酒揮發(fā)酸的準確測定。

表4 快速測定法與國標法(GB/T 15038—2006)測定結(jié)果比較Table 4 The results of rapid determination method andnational standard method (GB/T 15038-2006)

注：根據(jù)餾出液體積優(yōu)化的結(jié)果，將GB/T 15038—2006常規(guī)蒸餾收集餾出液體積改為250 mL。

3 結(jié)論

為快速測定葡萄酒中揮發(fā)酸含量，引入了快速蒸餾裝備，同時優(yōu)化了樣品前處理方式。結(jié)果表明，樣品取樣量10 mL與20 mL無顯著性差異，快速蒸餾設(shè)備餾出液最優(yōu)體積為250 mL，NaOH標準溶液滴定前，無需加熱餾出液即可測定揮發(fā)酸。相比于國標方法，該方法操作簡單、準確、快速。單個樣品可在6～7 min之內(nèi)完成蒸餾與測定，相比于常規(guī)的國標蒸餾方法大約節(jié)省20 min，且蒸餾設(shè)備可自動停止，減少了耗能。在確保蒸餾重復(fù)性、測定結(jié)果準確性的基礎(chǔ)上，節(jié)約了時間與人力，可廣泛應(yīng)用于相關(guān)檢測機構(gòu)以及企業(yè)日常檢驗、生產(chǎn)指導(dǎo)、出廠檢驗等方面。