葡萄酒中金屬離子的測定及其對葡萄酒品質(zhì)的影響

徐 晶，韓東軒，董英杰，李 明

（1.通化師范學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，通化134002；2.通化師范學(xué)院長白山本土冰葡萄酒釀造與質(zhì)量控制吉林省校企聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新實驗室，通化134002)

葡萄酒是以葡萄或葡萄汁為原料，經(jīng)過酵母發(fā)酵釀造而成的酒精飲料，其酒精度介于啤酒和白酒之間。葡萄酒中含有很多微量金屬元素，有些微量金屬元素對葡萄酒的穩(wěn)定性、花色苷及色度等產(chǎn)生影響[1],從而影響葡萄酒的品質(zhì)。本文采用火焰原子吸收光譜法測定了Fe2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+5種金屬離子在葡萄酒中的含量，并結(jié)合紫外-可見光譜法考察了金屬離子對葡萄酒的顏色的影響，同時測定了金屬離子對葡萄酒pH的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料

葡萄酒：由通化師范學(xué)院與企業(yè)聯(lián)合研制。

1.2 主要試劑

Fe2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+標(biāo)準(zhǔn)儲備液，濃度均為1000μg/mL（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；濃硝酸（優(yōu)級純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司）；鹽酸（優(yōu)級純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司）；氯化鈣（分析純，天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）；氯化亞鐵（分析純，遼寧泉瑞試劑有限公司）；氯化銅（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；氯化鋅（分析純，遼寧泉瑞試劑有限公司）；氯化錳（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.3 主要儀器

原子吸收分光光度計（AA2200s型，安徽皖儀科技股份有限公司）；鐵、鈣、銅、鋅、錳空心陰極燈（AS-1型，均產(chǎn)自北京有色金屬研究總院）；紫外可見分光光度計（UV-2600型，日本島津株式會社）；分析天平（梅特勒-托利多有限公司）；PHS-3C型酸度計（上海雷磁儀器廠）

1.4 試驗方法

1.4.1 金屬離子系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

用火焰原子吸收分光光度法測量葡萄酒中鈣、銅、鐵、鋅、錳離子含量。按照表1配制金屬離子標(biāo)準(zhǔn)使用液，其中鈣、銅、錳標(biāo)準(zhǔn)儲備液用0.5%HNO3緩沖液制備標(biāo)準(zhǔn)使用溶液；鐵、鋅標(biāo)準(zhǔn)儲備液用2%HCl緩沖液制備標(biāo)準(zhǔn)使用溶液[2]。

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度

1.4.2 樣品處理

采用濕法消化法對葡萄酒樣品進(jìn)行前處理。取20mL葡萄酒溶液置于100 mL錐形瓶內(nèi)，打開通風(fēng)櫥，在電熱板上除去酒精的味道后，加入60mL硝酸，加熱至溶液淡黃色或者無色，冷卻后加入去離子水定容至100mL容量瓶中[3]。

1.4.3 樣品測定

用火焰原子吸收分光光度法測定葡萄酒樣品中各金屬離子的吸光度，平行測定3次，取平均值。按照表2設(shè)定火焰原子吸收光譜法測定金屬離子的測定條件[4]。

表2 各離子原子吸收測定條件

1.4.4 金屬離子對葡萄酒顏色的影響

將葡萄酒稀釋10倍，利用紫外-可見分光光度計在200～900nm波長內(nèi)掃描酒樣。按照表3取不同量的金屬離子儲備液加入5mL葡萄酒樣品中，定容至50mL[5]，用紫外-可見分光光度計測量樣品吸光度，觀察吸光度的變化。

1.4.5 金屬離子對葡萄酒pH的影響

分別取50mL葡萄酒樣品置于燒杯中，按照表3中的添加量加入不同濃度梯度的CaCl2、FeCl2、CuCl2、ZnCl2、MnCl2，用pH計測定溶液pH值。

表3 葡萄酒中金屬離子添加量

2 結(jié)果與分析

2.1 金屬離子標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)

按1.4.3原子吸收測定條件，測定表1中各標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的吸光度，得各金屬離子的線性方程和相關(guān)系數(shù)見表4?？梢姡跍y定條件下，各離子線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.99。

表4 金屬離子標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程及相關(guān)系數(shù)

2.2 樣品中金屬離子含量

按1.4.3測定條件測定葡萄酒樣品中五種金屬離子的吸光度，結(jié)果見表5?？梢姡谄咸丫浦泻羞@五種金屬離子，其中Ca2+含量最高，為13.4595μg/mL，其后依次為Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+。葡萄酒中金屬離子除來源于葡萄本身外，也與其生境中土壤含量、降水量及農(nóng)藥的施用有關(guān)，在釀造過程中使用的容器和設(shè)備也可能帶入金屬離子。

表5 樣品中各離子的吸光度及所含濃度

2.3 金屬離子對葡萄酒顏色的影響

添加金屬離子后，葡萄酒無肉眼可見的明顯顏色變化，用葡萄酒的紫外-可見圖譜變化作為葡萄酒色度變化的依據(jù)。在200～900nm波長范圍內(nèi)掃描葡萄酒 樣品，有三 處 吸收峰，分別 是216.00、264.00、747.00nm，如圖1所示，所對應(yīng)的吸光度分別為4.335、4.007、0.066。在這三個吸收峰對應(yīng)波長處，測定加入不同濃度離子時葡萄酒樣品的吸光度，結(jié)果見圖2-4。由圖可知，在216.00nm和264.00nm處，金屬離子Fe2+、Cu2+、Ca2+、Mn2+的加入對葡萄酒吸光度無顯著影響，而Zn2+的加入會顯著降低葡萄酒的吸光度，但葡萄酒吸光度降低程度與Zn2+濃度無顯著正相關(guān)。在747.00nm處，F(xiàn)e2+將增大葡萄酒吸光度，Ca2+、Cu2+、Zn2+將降低葡萄酒吸光度，Mn2+加入對葡萄酒吸光度基本無影響。

圖1 葡萄酒吸收光譜曲線

圖2 波長216.00nm金屬離子對葡萄酒吸光度的變化

圖3 波長264.00nm金屬離子對葡萄酒吸光度的影響

圖4 波長747.00nm金屬離子對葡萄酒吸光度的影響

2.4 金屬離子對葡萄酒pH的影響

不同添加量金屬離子對葡萄酒pH的影響見圖5?？梢?，隨著金屬離子的加入，葡萄酒pH下降，五種金屬離子中Mn2+對pH影響最小，Zn2+次之，對葡萄酒pH影響最大的是Fe2+，當(dāng)Fe2+濃度增加到0.16%時，葡萄酒pH由3.20下降到2.13，相當(dāng)于氫離子濃度增大10倍以上。

圖5 不同濃度金屬離子的葡萄酒pH的影響

3 結(jié)論

金屬離子對葡萄酒顏色無顯著影響，但影響葡萄酒的紫外-可見吸收光譜。在葡萄酒紫外-可見吸收光譜的三個吸收峰處，Zn2+能顯著降低葡萄酒在216.00 nm和264.00nm處吸光度，而對747.00nm處的吸光度影響較??；Fe2+、Cu2+、Ca2+對216.00 nm和264nm處吸光度無顯著影響，但對747.00 nm處吸光度有影響，F(xiàn)e2+將增大葡萄酒吸光度，Ca2+、Cu2+將降低葡萄酒吸光度；Mn2+對葡萄酒在三個吸收峰處的吸光度幾乎無影響。

葡萄酒pH隨金屬離子濃度增大而下降，不同金屬離子引起葡萄酒pH下降的程度不同，其引起葡萄pH下 降 程 度 由 大 到 小 順 序 是Fe2+＞Ca2+＞Cu2+＞Zn2+＞Mn2+。