光譜滴定法測定葡萄酒中總酸的研究與應用

王飛 呂萍萍 于炳欣 張悅 汪海波 李佳琪 關朝亮 劉芳 溫昊松*

（1.秦皇島海關技術中心 河北 秦皇島 066000；2.綏芬河海關綜合技術中心；3.秦皇島海關煤炭檢測中心）

1 前言

滴定分析法（Titrametric Analysis）的研究歷史可追溯至18世紀晚期[1]，是重要的化學分析技術之一，應用非常廣泛。人工滴定法是其中的常用方法，屬于采用主觀判斷的感官分析方法，雖然操作簡單、成本低，但是存在受色評價環(huán)境影響大、語言表述模糊、感官個體差異大、難以進行量值溯源等問題，逐步被儀器測量方法取代。

光譜滴定法[1]（可見光光譜滴定技術，Visible Spectral Titration Technology，VSTT）由筆者在2018年公開發(fā)表，其原理是使用傳感器獲取反應過程顏色變化的數(shù)據(jù)[2]，用VSTT的色變曲線公式法計算出數(shù)字化、圖形化的色變曲線，曲線上的信號峰為滴定終點的最大變化值，該值與加入試劑體積對應。其具有滴定終點信號清晰、觀察顏色與滴定法一致、無接觸傳感器不干擾化學反應等優(yōu)點，應用前景非常廣闊。

總酸是評價葡萄酒品質的重要指標，測量方法主要有指示劑法（流動注射法、光度滴定法、人工滴定法）[3-6]、近紅外光譜法[8-9]、電位滴定法[6]、光度滴定法[7]等。流動分析法（FIA）快速靈敏，但存在基線波動、峰形異常等問題；近紅外光譜法需要建模，且適應性較差；電位滴定法的電極信號易受有機酸等陰離子干擾；光度滴定法遵循朗伯-比耳定律，操作簡便，但因指定波長而不能適應反應過程的波長漂移。

GB/T 15038-2006葡萄酒、果酒通用方法[6]采用酚酞指示劑、人眼觀察顏色變化的指示劑法[5]，易出現(xiàn)由于色評價條件不同、主觀判斷差異等問題，且無法量值溯源。目前尚未有采用VSTT測量葡萄酒總酸的報道，本文對此開展研究。

2 實驗部分

2.1 主要儀器與試劑

光譜滴定儀（SX-03型，配180 mL反應器，秦皇島水熊科技有限公司[10-11]）；氫氧化鈉標準溶液（cNaOH=0.09608 mol/L）[12]；L-酒石酸（純度99%，上海麥克林生化科技有限公司）；酚酞指示劑（1 g酚酞以乙醇溶解、定容至100 ml）；葡萄酒樣品（市售）；實驗用水（一級水）。

2.2 實驗方法

2.2.1 人工滴定法測定[6]

移取5 mL葡萄酒，置于100 mL燒杯中，依次加入4滴酚酞溶液（0.01 g/mL）、水100 mL，用氫氧化鈉標準溶液進行人工滴定，在操作者認為的滴定終點，記錄消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積，按照“2.2.3”計算總酸含量。同時，取100 mL水做空白試驗。

2.2.2 VSTT測定

設定光譜滴定儀的測量參數(shù)。光譜范圍：380 nm～780 nm，△λ=5 nm，光程：10 nm，采樣頻率：200 ms，積分周期：20ms，滴定速度：1mL/min，攪拌速度：400 r/min，常溫。VSTT參數(shù)選擇見“3.2”。

移取5 mL葡萄酒，置于反應器中，依次加入4滴酚酞溶液（0.01 g/mL）、水100 mL，用氫氧化鈉標準溶液進行滴定[6]，用VSTT參數(shù)的滴定終點峰標記出滴定終點消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積數(shù)，按照“2.2.3”計算總酸含量。同時，取100 mL水做空白試驗。

2.2.3 結果計算

葡萄酒中總酸含量按式（1）計算：

式中：X——樣品中總酸含量 （以酒石酸計，g/L）；c——滴定用氫氧化鈉溶液濃度（moL/L）；V0——空白試驗消耗的氫氧化鈉標準溶液體積（mL）；V1——滴定樣品時消耗的氫氧化鈉標準溶液體積（mL）；V2——加入樣品加入被滴定溶液消耗的氫氧化鈉標準溶液體積（mL）；75——酒石酸的摩爾質量值（g/moL）。

3 結果與討論

3.1 取樣體積與稀釋體積

分別移取2 mL、5 mL、10 mL葡萄酒樣品進行試驗。結果表明，當取樣體積為5 mL時，終點顏色容易判斷滴定終點。稀釋體積在50 mL～100 mL時，人工滴定與光譜滴定的結構沒有明顯影響。綜合考慮，本文選擇取樣體積為5 mL，加入100 mL水稀釋。

3.2 VSTT滴定終點參數(shù)的選擇

按照“2.2.2”的空白試驗數(shù)據(jù)作圖，見圖1。4的色變曲線參數(shù)Ga*-b*的信號峰，無干擾峰，故選擇VSTT的色變曲線參數(shù)Ga*-b*為試驗的參數(shù)。

圖1 VSTT的滴定色變曲線參數(shù)

3.3 方法比對

利用VSTT與指示劑法[6]分別測定葡萄酒樣品溶液，比對2種方法的檢出限、精密度、準確度，并對2種方法測定的數(shù)據(jù)進行配對樣品T檢驗。

3.3.1 檢出限

方法檢出限是指用特定方法可靠地檢出目標物的最低濃度或含量，是檢驗分析方法及評價儀器性能的重要指標[13]。按照標準[14]規(guī)定，確定葡萄酒中總酸的VSTT法的檢出限為0.082 g/L。

3.3.2 方法精密度

VSTT和人工滴定法測定葡萄酒樣品中總酸的結果見表1。

表1 VSTT和人工滴定法測定葡萄酒樣品中總酸的方法精密度

由表1可知，9次平行測定的平均值為5.01 g/L和5.05 g/L，相對標準偏差分別為1.21%和2.22%，均＜3%，符合GB/T 15038[6]的規(guī)定，且VSTT法的精密度更好。

3.3.3 方法準確度

以L-酒石酸為葡萄酒總酸的添加試劑，在葡萄酒基質中添加3個濃度水平，進行加標回收試驗，樣品的加標質量濃度分別為2.00 g/L、5.00 g/L、7.50 g/L，每個水平分別用VSTT法、人工滴定法各平行測定3次，取平均值作為測定值，測定結果見表2。

表2 VSTT和人工滴定法測定葡萄酒樣品中總酸的方法準確度

由表2可知，VSTT法的加標回收率為95.5%～101.7%，人工滴定法的加標回收率為94.8%～102.0%，表明2種方法均準確可靠。

3.3.4 t檢驗

采用2種方法分別對葡萄酒進行9次重復測定，并采用SPSS軟件對測定數(shù)據(jù)進行配對t檢驗，測定數(shù)據(jù)及t檢驗結果見表3。

表3 VSTT和人工滴定法測定葡萄酒樣品中總酸的統(tǒng)計分析

由表3可知，2種滴定方法的測定數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，通過統(tǒng)計學分析得出：t=-0.809，P=0.442，P＞0.05，表明2種滴定方法的測定結果不存在顯著性差異，光譜滴定法適用于葡萄酒中總酸含量的測定。

4 結論

本文建立了VSTT法測定葡萄酒中總酸含量的方法，試驗表明，該方法與國家標準規(guī)定的指示劑法在檢出限、精密度、準確度及實際樣品測定等方面無顯著性差異。但是，VSTT法更具優(yōu)勢，在滴定過程中的顏色變化 可以實現(xiàn)數(shù)字化、圖形化，且終點峰明顯、抗色變干擾，能夠為將來自動化測定奠定了基礎，其原理也可應用于其它領域，具有推廣價值。