李謙,張學(xué)玲,牛國飛,黨祎苗,孫少憶
(寧夏食品檢測研究院/國家市場監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(枸杞和葡萄酒質(zhì)量安全),銀川 750002)
二氧化硫是葡萄酒釀造過程中必不可少的添加劑[1]。添加二氧化硫預(yù)防葡萄酒氧化簡單易行且效果顯著,具有消除溶解氧、抑制多酚氧化酶和雜菌的侵染等作用[2]。適量添加二氧化硫可以減弱葡萄酒的不良風(fēng)味,但用量過高則會使葡萄酒產(chǎn)生令人不愉快的氣味[3]。少量二氧化硫進(jìn)入人體后經(jīng)身體代謝解毒,最后從尿液中排出[4],但因二氧化硫是一種全身性毒物,長期接觸可導(dǎo)致呼吸道疾病,對腦組織、肺、心臟、胃液、紅細(xì)胞、肝臟、脾臟、雄性生殖系統(tǒng)等都有對應(yīng)的毒性[5],甚至與肺癌的發(fā)生有關(guān)[6-7]。因此需要對葡萄酒中二氧化硫殘留物加以控制,目前食品中二氧化硫測定的方法有滴定法[8-9]、電化學(xué)分析法[10-11]、分光光度法[12]、氣相色譜法[13-14]、液相色譜法[15]、離子色譜法[16]、光譜法[17]。光譜法具有高速、易操作、低成本、無損分析等優(yōu)點(diǎn),成為二氧化硫殘留量檢測的熱門檢測方法[18-22]。ICP-OES具有靈敏度高、線性范圍寬、檢測速度快等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于分析測試領(lǐng)域[23]。該方法研究可為監(jiān)督葡萄酒的質(zhì)量安全以及后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)更新提供方法支撐。
樣品為市售葡萄酒。鹽酸、過氧化氫、硝酸、優(yōu)級純,天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;硫標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1000 mg/L,中國計(jì)量科學(xué)研究院;焦亞硫酸鉀(K2S2O5);試驗(yàn)用水(一級水),實(shí)驗(yàn)室自制。
1.1.1 鹽酸溶液(1+1) 準(zhǔn)確量取50 mL鹽酸,緩慢倒入50 mL水中,并不斷攪拌。
1.1.2 過氧化氫溶液(3%) 吸取30 mL過氧化氫與1000 mL容量瓶中,用水定容至刻度。
1.1.3 硝酸溶液(1+99) 吸取10 mL過氧化氫與90 mL容量瓶中,用水定容至刻度。
Thermo電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀,美國賽默飛;K-355型多功能一體機(jī)蒸餾儀,瑞士BtiCHI公司;Sartorius電子天平(精度0.1 mg),德國賽多利斯公司;Mili-Q Academic純水儀,法國密立博公司;氬氣(Ar)(≥99.999%),北京普萊克斯公司。
1.3.1 原理 樣品在密閉容器中進(jìn)行酸化、蒸餾,使得樣品中亞硫酸類物質(zhì)酸化轉(zhuǎn)化為二氧化硫,與水蒸氣一同餾出,利用過氧化氫溶液吸收,轉(zhuǎn)化為硫酸根,采用ICP-OES測定其中硫的含量,進(jìn)一步換算出二氧化硫的含量。
1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 (1)硫元素中間液(100 mg/L):準(zhǔn)確吸取硫元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L)10.0 ~100 mL容量瓶中,用硝酸溶液(1+99)稀釋,并定容至刻度,混勻。(2)硫元素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液:準(zhǔn)確吸取硫元素儲備液(100 mg/L)0.0、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL分別置于100 mL容量瓶中,用硝酸溶液(1+99)稀釋,定容至刻度,混勻。制得質(zhì)量濃度分別為0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mg/L的硫元素標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液。
1.3.3 樣品前處理 吸取 5.00 mL均勻樣品,置于蒸餾管中,連接好蒸餾裝置,使其完全密封,加入一級水50 mL,加入10 mL鹽酸(1+1),設(shè)置蒸汽力度及蒸餾時(shí)間,進(jìn)行加熱蒸餾。當(dāng)蒸餾液約為190 mL時(shí),停止蒸餾,沖洗定容至200 mL。按相同步驟做空白試驗(yàn)。
1.3.4 儀器條件 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀試驗(yàn)條件見表1。
表1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀試驗(yàn)條件
1.3.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 以待測元素的濃度為橫坐標(biāo)、分析譜線強(qiáng)度響應(yīng)值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
1.3.6 結(jié)果計(jì)算 計(jì)算公式如式(1):
式(1)中,X—試樣中元素含量(mg/L);c—消解液中元素含量(μg/mL);c0—空白液中元素含量(μg/mL);V—消解液定容總體積(mL);m—樣品質(zhì)量(g);2—硫與二氧化硫的換算系數(shù)。
2.1.1 蒸汽力度優(yōu)化 由圖1可看出,當(dāng)蒸餾力度85%時(shí),二氧化硫的回收率最高。當(dāng)蒸汽力度過低時(shí),因蒸餾速率過慢,二氧化硫未完全餾出,造成測定結(jié)果偏低。當(dāng)蒸汽力度過大時(shí),餾出的二氧化硫來不及冷凝吸收導(dǎo)致部分損失,結(jié)果偏低,過大的蒸汽力度易導(dǎo)致樣品溶液爆沸至接收瓶中,影響測定結(jié)果。因此本試驗(yàn)選擇蒸汽力度85%作為最佳蒸汽條件進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。
圖1 蒸汽力度的優(yōu)化
2.1.2 蒸餾時(shí)間的優(yōu)化 焦亞硫酸鉀(K2S2O5)的標(biāo)準(zhǔn)樣品(100 mg/L)10.0 mL置于蒸餾瓶中,加入50 mL一級水,加入10 mL鹽酸溶液(1+1),立即蓋塞,加熱蒸餾。在蒸汽力度85%條件下,對不同蒸餾時(shí)間回收率進(jìn)行檢測。由圖2可看出,當(dāng)蒸餾時(shí)間在6 min時(shí),回收率達(dá)到最高,時(shí)間過長或過短時(shí),回收率都顯著低于6 min,因此選擇蒸餾時(shí)間為6 min作為最佳蒸餾時(shí)間進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。
圖2 蒸餾時(shí)間的優(yōu)化
2.2.1 分析譜線的選擇 利用ICP光譜儀分析時(shí),經(jīng)常遇到由譜線重疊引起的光譜干擾,而對于結(jié)構(gòu)簡單的元素也有多個譜線可以選擇。本試驗(yàn)中,硫元素的待選譜線有3條,分別為180.731、182.034、182.624 nm,結(jié)果表明,180.731 nm存在鈣的干擾,182.624 nm的背景干擾大于182.034 nm,而182.034 nm檢測信號高、峰左右對稱、背景干擾少且穩(wěn)定,因此選擇182.034 nm作為分析譜線。
2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線 以待測元素的濃度為橫坐標(biāo)、其分析譜線強(qiáng)度響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。由圖3可看出,硫在質(zhì)量濃度0~4 mg/L內(nèi),所得線性方程為y=93.77103 x+0.00529,相關(guān)系數(shù)為0.99996,線性關(guān)系良好。
圖3 線性相關(guān)性試驗(yàn)結(jié)果
2.2.3 精密度試驗(yàn) 取市售葡萄酒1#、2#樣品,在1.3.2儀器條件下分別進(jìn)行測定,平行試驗(yàn)3次。由表2可知,1#、2#樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.41%、0.46%,表明該方法精密度較高,符合《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測》GB/T 27404—2008[16]要求。
表2 精密度試驗(yàn)結(jié)果
2.2.4 回收率試驗(yàn) 稱取一定量的焦亞硫酸鉀用水定容至100 mL,根據(jù)K2S2O5+2HCl=2KCl+2SO2+H20進(jìn)行加標(biāo)量計(jì)算,選擇2個不同含量的樣品,進(jìn)行4個加標(biāo)量水平的回收率測試?;厥章史稀秾?shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測》GB/T 27404—2008要求。由表3可以看出,回收率在85.3%~97.6%,表明該方法準(zhǔn)確可靠。
表3 回收率試驗(yàn)結(jié)果
2.2.5 方法檢出限與定量限 對該方法進(jìn)行連續(xù)測量試劑空白溶液11次,0.1769、0.1794、0.1764、0.1806、0.1766、0.1783、0.1785、0.1802、0.1799、0.1798、0.1756,S為0.017,以11次空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差3倍計(jì)算檢出限。經(jīng)計(jì)算,方法檢出限為0.05 mg/L,定量限為0.15 mg/L。
ICP-OES具有分析速度快、操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)(表4)。
表4 方法比較
本方法建立了酸蒸餾-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定葡萄酒中二氧化硫含量,選擇182.034 nm作為分析譜線,回收率在85.3%~97.6%檢出限為0.05 mg/L,在質(zhì)量濃度0~4 mg/L內(nèi)線性關(guān)系良好,定量限為0.15 mg/L,遠(yuǎn)低于GB 5009.34—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測定》所規(guī)定的方法的檢出限為1.5 mg/L,定量限為5.0 mg/L。證明該方法的靈敏度高,精密度好,操作簡便,分析快速,可以有效提高檢測效率,適合大批量樣品的檢測。