电位滴定法测定葡萄酒中的抗坏血酸

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(1.浙江医药高等专科学校食品学院,浙江宁波 315100; 2.宁波大学海洋学院,浙江宁波 315211)

抗坏血酸又称维生素C,是食品工业中常用的抗氧化剂[1]。新鲜葡萄中一般含0.01～0.10 g/L抗坏血酸,在压榨破裂后迅速氧化损失[2]。在葡萄酒生产过程中,可按实际需要添加一定量的D-异抗坏血酸(钠),其与二氧化硫结合使用,以防止酶促氧化和化学氧化,避免褐变、粉红色变等现象,短期内保持葡萄酒整体的新鲜度[3-4]。目前,各国对D-异抗坏血酸(以抗坏血酸计)的指导添加量上限为0.10～0.30 g/L。检测方法包括化学滴定法、荧光光度法、高效液相色谱法、超高效合相色谱法等[5-8]。GB/T 15038中规定的2,6-二氯靛酚化学滴定法,根据反应体系中过量2,6-二氯靛酚由无色变为粉红色判断反应终点。该法操作简单、不需特殊仪器,可以直接测定浅黄和淡绿色的白葡萄酒,但测定深色的白葡萄酒、桃红葡萄酒以及红葡萄酒时,需使用白陶土进行脱色预处理[9]。在实际检测中,由于葡萄品种和酿造工艺等的不同,导致葡萄酒的颜色变化多样[10],因此实验人员在滴定过程中的主观因素对检测结果的影响较大。而且深色红葡萄酒,如脱色不彻底将造成样品呈淡红色,并直接干扰滴定终点的判断,影响对红葡萄酒样品的测定。

电位滴定法根据电极电位的突跃确定滴定终点,适用于各类滴定分析。由于滴定过程不受样品颜色的影响,避免了化学滴定法中由于计量点和滴定终点不一致导致的滴定误差,更适用于有色或浑浊的样品。相对于化学滴定法,电位滴定法具有准确度更高、分析范围更广、检测限更低的特点,并可实现自动化和连续测定,被广泛应用于食品、药物和化工等领域的化学分析[11-14],如食品国标分析方法中氯化物、酸价和脂肪酸值等的测定[15-17]。本文使用全自动电位滴定仪测定葡萄酒样品中的抗坏血酸含量,与经典的化学滴定法进行比较,并对测定结果进行评价分析,为电位滴定法在葡萄酒抗坏血酸测定中的应用提供方法学比对的基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

葡萄酒 宁波保税区葡萄酒市场(12 ℃避光保存,开封后立即检测);抗坏血酸 纯度>99.0%,上海国药集团化学试剂有限公司;碘酸钾 天津市科密欧化学试剂有限公司;白陶土 化学纯,上海阿拉丁试剂有限公司;其他试剂均为分析纯;水为超纯水。

MILLI-Q超纯水器 美国密理博公司;万通907全自动电位滴定仪 瑞士万通公司;DMA 4500M密度仪 奥地利安东帕公司;JULABO SW22恒温水浴 德国优莱博公司。

1.2 标准溶液的配制与标定

1.2.1 碘酸钾标准滴定溶液 精密称取3.57 g已于180 ℃条件下干燥至恒量的碘酸钾,溶于水,定容至1000 mL。吸取1 mL,用水稀释至100 mL得0.001 mol/L的碘酸钾溶液。此溶液1 mL相当于0.088 μg抗坏血酸。

1.2.2 抗坏血酸标准储备液 精密称取约200 mg预先在五氧化二磷干燥器中干燥5 h的抗坏血酸,溶于10 g/L草酸溶液中,定容至100 mL,冷藏保存。

1.2.3 抗坏血酸标准工作液 准确吸取10.00 mL抗坏血酸标准储备液,用草酸溶液定容至100 mL,用0.001 mol/L碘酸钾标准滴定溶液标定浓度[10],冷藏保存。

1.3 化学滴定法

按照GB/T 15038-2006[10]中抗坏血酸的测定方法(2,6-二氯靛酚滴定法)进行标准溶液标定和样品测定。

1.4 电位滴定法

1.4.1 测定条件和原理 滴定条件:滴定液为2,6-二氯靛酚,电极为复合铂电极,滴定模式为动态滴定(DET)模式。滴定速度为优化,测量点密度为4,最小进给量0.0001 mL,最大允许信号漂移量50 mL/min,最大终止体积20 mL,等当点判断标准一阶微分(ERC)>5,等当点识别为最大值。DET模式的滴定液增量和滴定速度随滴定曲线变化,即每次加液时测量值的变化相同,最佳加液体积由之前加液后的测量值变化计算得出。设置冲洗单元参数和样品个数,进行自动化的连续测定。

1.4.2 2,6-二氯靛酚标准滴定溶液的标定 准确吸取5.00 mL 0.020 g/L抗坏血酸标准液于50 mL样品瓶中,加入10.00 mL 10 g/L草酸溶液。选择二氯靛酚标定方法,用电位滴定仪滴定至电位突跃。仪器读取体积(V2)并自动计算滴定溶液的浓度(C2)相当于抗坏血酸的毫克数,计算公式:

式(1)

其中:C1为抗坏血酸标准工作液浓度(g/L);V1为滴定用抗坏血酸标准工作液的体积(mL);V2为标定时消耗的2,6-二氯靛酚标准滴定溶液体积(mL)。

1.4.3 样品测定 准确吸取5.00 mL样品(液温20 ℃)于50 mL样品瓶中,加入10.00 mL草酸溶液。选择抗坏血酸测定方法,仪器读取体积(V3)并自动计算样品中抗坏血酸含量X(g/L),计算公式:

式(2)

其中:C2为1.4.2中标定后浓度；V3为测定时消耗的2,6-二氯靛酚标准滴定溶液体积(mL);V4为样品体积(mL)。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

分别取浓度为0.01、0.02、0.04、0.08、0.15、0.30 g/L的抗坏血酸标准溶液,按电位滴定法操作,以抗坏血酸浓度和滴定体积绘制标准曲线(图2),线性方程为y=80.812x+0.7017,相关系数R2=0.9999。可见,在0.01～0.30 g/L浓度范围内,抗坏血酸浓度与消耗滴定溶液的体积线性关系良好,并可满足GB 2760规定的葡萄酒中D-异抗坏血酸及其钠盐添加量≤0.15 g/kg的检测需求[18]。

图1 抗坏血酸标准曲线Fig.1 Standard curve of asorbic acid

2.2 电位滴定法的滴定曲线和终点

图2 葡萄酒样品中抗坏血酸动态电位滴定图Fig.2 DET diagram of asorbic acid in wine sample

表1 电位滴定法测定葡萄酒中抗坏血酸的精密度Table 1 Results of precision of ascorbic acid in wine samples determined by automatic potentiometric titration method

表2 电位滴定法测定葡萄酒中抗坏血酸的重复性Table 2 Results of repeatability of ascorbic acid in wine samples determined by potentiometric titration method

2.3 方法精密度

日常检测的葡萄酒样品以干型为主,选择干白葡萄酒和干红葡萄酒各一份样品,连续测定6次,计算相对标准偏差(RSD),结果见表1。可见,RSD均<0.3%,该方法重复性良好。

2.4 方法重现性

对精密度实验中使用的干白和干红葡萄酒,分别由同一检测人员每间隔3 d连续测定6次,计算相对标准偏差,结果见表2。可见,RSD<3%,该方法具有良好的重现性。

表4 两种方法测定白葡萄酒中抗坏血酸的方法对比(n=3)Table 4 Comparison between the two methods in determination of ascorbic acid in white wine samples(n=3)

2.5 回收率实验

在干白葡萄酒和干红葡萄酒空白样品(抗坏血酸浓度<0.0005 g/L)中分别加入低、中、高三种浓度的抗坏血酸标准液,使用电位滴定法进行加标回收实验,结果见表3,回收率在98.0%～99.6%之间。

表3 电位滴定法测定葡萄酒中抗坏血酸的回收率(n=3)Table 3 Results of recoveries of ascorbic acid in wine samples determined by potentiometric titration method(n=3)

2.6 方法比较

在实际生产中,如需使用抗坏血酸,通常在装瓶前加入,降低酒体的氧化还原电位,保持葡萄酒的新鲜香味。葡萄酒产品主要按含糖量不同分为四个类型,选择标签配料中含抗坏血酸的白葡萄酒样品,其中干、半干、半甜及甜型各两份,分别使用电位滴定法和GB/T 15038化学滴定法进行测定,结果见表4。以F检验和t检验[19]比较方法的一致性(α=0.05,F0.95(2,2)=19,t0.05,4=2.78),经计算均满足要求。电位滴定法和化学滴定法测定葡萄酒中的抗坏血酸,原理均基于抗坏血酸的氧化还原性质,区别在于前者以电位突跃代替后者的染料显色为判定滴定等当点,免除了对葡萄酒的脱色处理,也排除了化学滴定的目测、手抖、摇速等个体差异带来的偶然误差。且使用全自动电位滴定仪可进行自动滴定、冲洗和补液,从而实现连续进样和测定,进一步节约了人工和时间,更适合于大批量的葡萄酒样品测定。经测定,两种方法的精密度和结果间无显著差异,相对偏差值均<10%,一致性较好,葡萄酒分型对检测结果无影响。

3 结论

使用全自动电位滴定仪测定葡萄酒中的抗坏血酸含量,抗坏血酸在0.01～0.30 g/L范围内呈线性,精密度和重现性良好,红葡萄酒和白葡萄酒的添加回收率在98.0%～99.6%之间,且葡萄酒分型对电位滴定法无干扰。与经典的2,6-二氯靛酚化学滴定法相比,结果具有一致性,且具有以下优点:根据电极电位的变化自动判断滴定终点,减少了目视颜色判断的人为因素;无需脱色前处理,排除了深色红葡萄酒脱色不完全造成的滴定干扰;滴定液加液分辨率为0.0001 mL,滴定速度可控,保证了灵敏性和准确性;自动化程度高,而且既可用于单个样品,也可用于多个样品的连续测定。可见,电位滴定法操作简便、连续,准确度和精确度满足方法要求,适合于大批量葡萄酒样品的抗坏血酸检测。

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