快速蒸餾-離子色譜法測定干紅葡萄酒中的亞硫酸鹽含量

郭曉艷，羅 曉，蘇遠科，王志宏*

（中華人民共和國龍口海關(guān)，山東 龍口 265700）

干紅葡萄酒是一種以葡萄為原料的發(fā)酵酒，因其特有的功效和營養(yǎng)價值，深受消費者的喜愛。存在于葡萄酒中的亞硫酸鹽主要分為兩類：天然的和人工添加的。葡萄酒在發(fā)酵過程中會自然產(chǎn)生亞硫酸鹽，這種自然形成的亞硫酸鹽含量不足以起到保鮮的作用。為了防止葡萄酒被氧化，很多釀酒師會在酒中添加二氧化硫以起到殺菌、促進發(fā)酵的作用。因此，葡萄酒中都會有不同含量水平的二氧化硫殘留[1]（二氧化硫殘留量是亞硫酸鹽在食品中存在的計量形式）。國家標準GB2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》[2]中規(guī)定了二氧化硫在葡萄酒中的最大使用量為0.25 g/L（甜型葡萄酒系列產(chǎn)品最大使用量為0.4 g/L，最大使用量以二氧化硫殘留量計），殘留量過高時就會對人體健康造成嚴重威脅[3-4]。因此，測定二氧化硫殘留量成為檢驗葡萄酒安全性的一項重要內(nèi)容[5]。

檢測葡萄酒中二氧化硫殘留量常用方法有：鹽酸副玫瑰苯胺比色法[6]、直接滴定法[7]、蒸餾-碘量滴定法[8]。對于本身有紅色等深顏色樣品來說，鹽酸副玫瑰苯胺比色法會產(chǎn)生無法扣除的干擾，而且實驗過程中要使用四氯汞鈉和苯胺等有毒試劑，會危害到實驗人員的健康，造成環(huán)境污染[9]。目前，國家標準中已將該法取消，只保留了蒸餾-碘量滴定法。直接滴定法操作簡單，但也因干紅葡萄酒的深紅色影響了滴定終點的判斷導(dǎo)致測定結(jié)果不準確[10]。蒸餾-碘量滴定法以蒸餾作為前處理手段，可以消除顏色的干擾，但是該方法蒸餾時間較長，不適合大量樣品的快速檢測。近幾年來，離子色譜法因其快速、靈敏、穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于食品中二氧化硫殘留量的測定[11-14]。其中，行業(yè)標準SN/T 2918—2011《出口食品中亞硫酸鹽的檢測方法離子色譜法》[15]使用離子色譜法測定啤酒中的亞硫酸鹽含量，但該標準并未涉及到干紅葡萄酒中亞硫酸鹽的測定。

綜上，本研究將蒸餾的前處理技術(shù)和離子色譜法相結(jié)合，采用微量蒸餾儀進行快速蒸餾后上機檢測，既消除了雜質(zhì)的干擾，又提高了日常檢測效率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用干紅葡萄酒：市售。無水亞硫酸鈉、無水碳酸氫鈉（優(yōu)級純）：天津市光復(fù)精細化工研究所；無水碳酸鈉（基準試劑）：天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心；氫氧化鈉（優(yōu)級純）：山海工學(xué)團實驗二廠（進口分裝）；乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）（分析純）：天津市天河化學(xué)試劑廠；碘標準溶液（0.100 4 mol/L）：壇墨質(zhì)檢標準物質(zhì)中心；硫代硫酸鈉（分析純）：天津市鑫鉑特化工有限公司；淀粉（分析純）：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；水中亞硫酸根標準溶液（1 000 mg/L）：壇墨質(zhì)檢標準物質(zhì)中心；甲醛（37%～40%）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；濃鹽酸、濃硫酸（優(yōu)級純）：天津東方化工廠；超純水：由MILLIPORE超純水系統(tǒng)制得。

1.2 儀器與設(shè)備

881CompactICpro離子色譜儀（配備858型自動進樣器、色譜工作站、電導(dǎo)檢測器、保護柱Metrosep RP 2 Guard）：瑞士萬通有限公司；SH-AC-18型陰離子色譜柱（250 mm×4.6 mm）：青島盛翰色譜技術(shù)有限公司；XP205DR電子分析天平：瑞士梅特勒公司；K-355微量蒸餾儀：瑞士步琦有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

準確吸取干紅葡萄酒10.0 mL于蒸餾管中，加入50 mL水，10 mL鹽酸（1∶1，V/V），連接微量蒸餾儀，微量蒸餾儀接收管插入預(yù)先裝有20 mL濃度為1.0 mol/L NaOH溶液的200 mL容量瓶中，開啟微量蒸餾儀15 min后，取下容量瓶，用超純水定容至刻度。吸取一定量的吸收液經(jīng)0.45 μm水系濾膜過濾后，由離子色譜儀測定，外標法定量。

1.3.2 標準溶液的制備標準曲線的繪制

按照SN/T 2918—2011《出口食品中亞硫酸鹽的檢測方法離子色譜法》[15]附錄A中方法測定亞硫酸鈉的純度。稱取一定量亞硫酸鈉（經(jīng)純度計算亞硫酸鈉實際含量為0.196 9 g），置于50 mL燒杯中溶解，并吸取2.0 mL甲醛于容量瓶中，將溶解后的亞硫酸鈉溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中并用純水定容至刻度，此溶液即為質(zhì)量濃度1 000 mg/L（以二氧化硫計）的標準儲備液。準確吸取該儲備液10.0 mL，加入2.0mL甲醛，用純水定容至100 mL，此溶液即為100mg/L（以二氧化硫計）的中間液。準確吸取該中間液1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、10.0 mL、20.0 mL及儲備液5.00 mL、10.0 mL至不同的100 mL容量瓶中，加入2 mL甲醛，用純水定容，搖勻，配制成1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L的標準系列溶液。

1.3.3 離子色譜條件

SH-AC-18型陰離子交換柱（250 mm×4.6 mm）；保護柱Metrosep RP 2 Guard（3.5 mm）；淋洗液：碳酸鈉（2.4 mmol/L）/碳酸氫鈉（6.0 mmol/L）；流速：1.0 mL/min；抑制系統(tǒng)溶液：1%硫酸溶液、超純水，柱溫：35 ℃；進樣量：20 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 分離效果

圖1 行業(yè)標準方法前處理后的干紅葡萄酒的離子色譜圖Fig.1 Ion chromatogram of dry red wine after pretreatment by the industry standard

圖2 快速蒸餾后干紅葡萄酒的離子色譜圖Fig.2 Ion chromatogram of dry red wine after rapid distillation

從圖1和圖2可以看出，該蒸餾前處理方法可以有效去除干紅葡萄酒中的雜質(zhì)，使色譜圖更為純凈。并且通過回收試驗，證明此蒸餾的處理方法對亞硫酸鹽無保留，可滿足檢測需求。標準溶液和處理后的樣品采用1.3.3所述色譜條件分離后，亞硫酸根色譜峰清晰，峰形良好，與前后峰的分離度R＞1。

2.2 方法的檢出限及線性關(guān)系

在質(zhì)量濃度范圍1.0～100 mg/L內(nèi)，設(shè)置標準系列為1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L，以亞硫酸根標準溶液的濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，制作標準曲線，線性方程為A=-0.128 767+3.965 19E-3×Q，相關(guān)系數(shù)為0.999 5，說明方法的線性關(guān)系良好。本方法在質(zhì)量濃度低于0.3 mg/L時檢測不到信號，用質(zhì)量濃度為0.3 mg/L的亞硫酸根標準溶液重復(fù)7次進樣，測定結(jié)果的平均值為0.358 mg/L，標準偏差為0.015 2 mg/L，3倍的標準偏差乘以稀釋倍數(shù)20即為方法檢出限，計算得10 mL干紅葡萄酒，定容體積為200 mL時的檢出限約為1 mg/L。

2.3 方法的精密度和回收率

在同一干紅葡萄酒樣品中，先取7個平行樣進行檢測，以7次本底含量檢測結(jié)果的平均值作為本底值，另取3個平行樣，依次向3個平行樣中添加質(zhì)量濃度分別為30mg/L（1#）、60 mg/L（2#）、120 mg/L（3#）的亞硫酸鈉標準溶液，每個濃度水平進行7次平行測定實驗，驗證方法的回收率和精密度。方法回收率和相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）見表1。

表1 干紅葡萄酒的加標回收率與精密度實驗結(jié)果Table 1 Results of adding recovery rates and precision experiments of dry red wine

由表1可知，干紅葡萄酒樣品在30mg/L、60mg/L、90mg/L的添加水平下，回收率在87.4%～99.4%范圍內(nèi)，回收率實驗結(jié)果相對標準偏差在1.63%～2.93%之間，能夠滿足分析要求。

2.4 不同方法測定結(jié)果對比

本方法的測定結(jié)果分別與國標GB 5009.34—2016《食品安全國家標準食品中二氧化硫的測定》中的蒸餾-碘滴定法、GB 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的直接滴定法、SN/T 2918—2011《出口食品中亞硫酸鹽的檢測方法離子色譜法》中的離子色譜法的測定結(jié)果進行了比對，以確保該方法的準確性。比對結(jié)果見表2。

表2 不同方法的比對結(jié)果Table 2 Comparison results of different methods

通過比對結(jié)果可以看出，本方法的結(jié)果與其他3種方法結(jié)果的RSD均小于5%，測定結(jié)果具有很好的一致性。

2.5 樣品前處理的選擇

食品樣品的基體復(fù)雜，一般含有較多的蛋白質(zhì)、油脂、色素、纖維素等有機大分子組分[16]，干紅葡萄酒則含有更多的色素、纖維素，這些組分不僅影響分離效果還會降低色譜柱的性能和壽命。本實驗嘗試了使用活性炭和C18小柱來除去色素，其回收結(jié)果見表3。結(jié)果表明，樣品溶液色素減少的同時，亞硫酸根也被吸附[17]，回收率最高僅為10%。水蒸氣蒸餾能有效防止大分子雜質(zhì)進入到吸收液中，使干擾物質(zhì)與目標物分離，有效消除樣品中有色物質(zhì)的基體干擾，降低對色譜柱的影響，本實驗就是利用與蒸餾法原理相似的微量蒸餾儀對干紅葡萄酒進行快速蒸餾，氫氧化鈉溶液進行吸收，離子色譜儀檢測吸收液中的亞硫酸根含量，取得了較好的回收率試驗結(jié)果。

表3 不同前處理方法的加標回收率結(jié)果Table 3 Results of adding standard recovery rates of different pretreatments

2.6 吸收液的選擇

為防止亞硫酸鹽被氧化，考慮吸收液中加入穩(wěn)定劑，根據(jù)文獻[18-19]，甲醛效果最好。但甲醛用量過多雜峰就多，從而導(dǎo)致檢測結(jié)果不準確[20]，此外，二氧化硫為酸性氣體，堿性的氫氧化鈉溶液是吸收液的選擇之一。由表4可知，蒸餾出來的樣品分別用1 mol/L的氫氧化鈉和甲醛/氫氧化鈉（1∶1，V/V）溶液吸收，通過回收率試驗表明，當(dāng)使用甲醛/氫氧化鈉（1∶1，V/V）溶液進行吸收時，回收率為0；而僅用氫氧化鈉溶液作吸收液時回收率達90%以上，符合檢測要求。氫氧化鈉溶液的使用不僅可以與蒸餾氣體帶出的二氧化硫充分反應(yīng)生成亞硫酸根，而且能提供亞硫酸根穩(wěn)定存在的堿性環(huán)境。

表4 不同吸收液的加標回收率結(jié)果Table 4 Results of adding standard recovery rates of different absorption liquid

3 結(jié)論

近年來，食品安全問題日益凸顯，超量使用及濫用亞硫酸鹽的現(xiàn)象非常嚴重，加強對食品中二氧化硫及亞硫酸鹽的監(jiān)督已成為急需解決的問題，在采樣數(shù)量大并且種類繁多的情況下，操作簡單、分析成本低、檢測快速且靈敏度高的分析方法才能適應(yīng)檢測要求。本實驗建立了一種快速蒸餾-離子色譜法測定干紅葡萄酒中亞硫酸鹽的分析方法，實驗表明，該方法蒸餾樣品操作簡單，通過程序設(shè)置，蒸餾時間可實現(xiàn)全自動快速蒸餾，安全可靠，雜質(zhì)干擾大大減少，相比于國標法，大大縮短了蒸餾時間，可用于檢測大批樣品；用氫氧化鈉吸收液將二氧化硫轉(zhuǎn)化為亞硫酸根，碳酸鈉/碳酸氫鈉作為淋洗液等度洗脫，分離效果很好；離子色譜法解決了滴定法無法準確判斷終點的困擾，使檢測結(jié)果更加準確；方法加標回收率平均值在87.4%～99.4%范圍內(nèi)，相對標準偏差（RSD）為1.63%～2.93%，可以準確測定干紅中的亞硫酸鹽含量。