可见光光谱滴定-直接碘量法测定葡萄酒中的SO2

汪海波，吕萍萍，关朝亮，何浩，宋喜臣，王飞

（1. 绥芬河海关综合技术中心，黑龙江绥芬河 157399；2. 秦皇岛海关技术中心，河北秦皇岛 066004）

二氧化硫（SO2）作为防腐剂、漂白剂和抗氧化剂已广泛应用于食品工业[1-2]。在葡萄酒酿造过程中添加SO2是为了抑制细菌繁殖，防止氧化和变质[3]。而SO2的高残留会使酒体产生不愉快的气味和滋味，且对人体有害[2,4]。我国国家标准GB 2760—2014中规定葡萄酒中总SO2残留的限量值为0.25 g·L-1[5]。

目前，涉及葡萄酒中SO2测定的国家标准有GB/T 15038—2006[6]和GB 5009.34—2016[7]，测定方法主要有氧化法[6]、直接碘量法[7]以及蒸馏后测定[7-8]等。直接碘量法在测定白葡萄酒时较为适用，但在测定红葡萄酒时因酒样的深红色，通过操作者目视很难判定滴定终点，导致测定结果不够准确。蒸馏法可以避免酒样颜色对滴定终点的干扰，但该方法需要蒸馏大约1 h，耗时较长，不适合大批量的检测。此外，有学者对电位滴定法[4]测定SO2进行研究，但利用光谱滴定法测定SO2的研究还未见报道。

可见光光谱滴定技术[9]（Visible Spectral Titration Technology，VSTT）是一种新的滴定技术，可以实现滴定过程的自动化，将测定溶液的颜色变化用数字化方式记录，用VSTT的色变滴定曲线的突变峰标识滴定终点，以仪器测定颜色变化代替人员目视观察实现了滴定过程的自动化和可溯源。本文利用VSTT分别按直接碘量法和蒸馏法测定了葡萄酒中SO2残留量，并与目视测定法进行了比较。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

光谱滴定仪SX-Z-3.3，秦皇岛水熊科技有限公司[10-11]；梅特勒托利多电子天平XP205；滴定管等。

选择市售红葡萄酒和白葡萄酒各一款作为供试样品。NaOH：100 g·L-1（天津市科密欧学试剂有限公司，优级纯）。H2SO4溶液（1+3）：取1体积浓硫酸（国药集团化学试剂有限公司，优级纯）缓慢注入3体积水中。碘标准滴定溶液0.02 mol·L-1：按GB/T601配制0.1 mol·L-1的碘标准溶液并标定，使用时准确稀释5倍（国药集团化学试剂有限公司，分析纯）。可溶性淀粉指示液10 g·L-1：按GB/T603配制后加入40 g NaCl（天津市科密欧学试剂有限公司，分析纯）。Na2SO3（天津市科密欧学试剂有限公司，优级纯）。乙二胺四乙酸二钠（天津市科密欧学试剂有限公司，优级纯）等。

1.2 试验方法

1.2.1 光谱滴定法原理

按照物体色的测量方法[12-14]对滴定过程中溶液颜色变化进行测量，获得CIE1976（L*a*b*）均匀彩色空间参数值明度值L*、红-绿色品指数a*、黄-蓝色品指数b*与滴定体积相关的滴定曲线。通过对白葡萄酒和红葡萄酒的测定获得滴定曲线，见图1和图2。

由图1和图2分析可以得出，在滴定终点附近，明度值L*减少说明溶液透明度下降；红-绿色品指数a*变化不明显，说明溶液中红绿颜色分量的变化不大；黄-蓝色品指数b*减少，说明黄色分量减少蓝色分量增加。通过比较图1和图2还可以看出，红-绿色品指数a*值在白葡萄酒中为5左右，而在红葡萄酒中为45左右，这也正是红葡萄酒显现鲜艳红色所致，而红葡萄酒中红-绿色品指数a*值远大于黄-蓝色品指数b*值，使得b*值的变化（即淀粉变蓝）被弱化，人眼无法敏锐察觉，但利用可见光光谱滴定技术可以克服干扰测出黄-蓝色品指数b*值的变化，进而准确的找出滴定终点。采用VSTT的参数(△b*/△v)3来判定滴定终点，以(△b*/△v)3为纵坐标，以滴定体积为横坐标做绘制色变曲线，曲线上最大峰值即为滴定终点，见图3。

图1 白葡萄酒的光谱滴定曲线Figure 1 Spectral titration curve of white wine

图2 红葡萄酒的光谱滴定曲线Figure 2 Spectral titration curve of red wine

图3 光谱滴定曲线的滴定终点Figure 3 End point of titration of spectral titration curve

1.2.2 光谱滴定测定方法

按照标准GB/T 15038中直接碘量法处理样品加入靴型反应器中，将反应器放入自动样品盘中，按光谱滴定仪器条件用碘标准滴定溶液测定游离SO2和总SO2，同时做空白实验。在仪器控制界面选定色变曲线参数与加入试剂体积建立滴定变色曲线，以VSTT色变曲线(△b*/△v)3的滴定终点突变峰对应体积为滴定终点体积，记录消耗碘标准溶液体积。

1.2.3 目视滴定测定方法

按照标准GB/T 15038中直接碘量法处理样品，用碘标准滴定溶液进行手工滴定，测定游离SO2和总SO2，同时做空白实验，并记录消耗碘标准溶液体积。

1.2.4 SO2标准储备液配制与标定

乙二胺四乙酸二钠盐溶液（EDTA-2Na，0.50 g·L-1）：称取0.25 g EDTA-2Na，溶于500 mL新煮沸并已冷却的蒸馏水中。现用现配。

亚硫酸钠溶液（SO21 g·L-1）配制：称取约0.5g Na2SO3，溶于200 mL上述的EDTA-2Na溶液中，缓缓摇匀以防冲氧，使其溶解，放置2～3 h后取10 mL亚硫酸钠溶液进行标定。标定及计算具体方法参照SN/T 4675.22—2016[15]《出口葡萄酒中总二氧化硫的测定 比色法》中的附录A。最后获得标定结果为SO2＝1.012 g·L-1。

2 结果与分析

2.1 精密度试验

取50.00 mL样液（液温20 ℃）于靴型反应器中，加入少量冰块，加入1 mL淀粉指示液，再加入10 mL硫酸（1+3）溶液，按VSTT法迅速用碘标准溶液进行滴定，对白葡萄酒和红葡萄酒中游离SO2分别进行平行测定6次。取25.00 mL NaOH溶液于靴型反应器中，再取25.0 mL样液（液温20 ℃），并以吸管尖端插入NaOH溶液的方式加入反应器中，摇匀，加盖表面皿，放置15 min，加入少量冰块及1 mL淀粉指示液，再加入10 mL硫酸（1+3）溶液，按VSTT法迅速用碘标准溶液进行滴定，对白葡萄酒和红葡萄酒中总SO2分别进行平行测定6次，结果见表1。

由表1可知，VSTT法测定结果的相对标准偏差为3.60%、3.53%、0.48%和1.28%，满足GB/T 27404—2008[16]《实验室质量控制规范 食品理化检测》中表F.2实验室内变异系数的要求。

表1 光谱滴定法测定葡萄酒样品中SO2的平行结果Table 1 Parallel results of sulfur dioxide in wine samples were determined by spectral titration

2.2 加标回收率

根据表2中测得的样品本底值白葡萄酒和红葡萄酒的游离SO2含量为16.0、7.0 g·L-1，游离SO2测定取样50 mL，待测样液中含SO2约为0.8 mg和0.35 mg。总SO2含量为112.6、57.7 g·L-1，总SO2测定取样25 mL，待测样液中含SO2约为5 mg和2.5 mg。对上述酒样添加与待测样液中SO2本底含量的质量相当的SO2标准溶液，取1.2.4中已标定好的亚硫酸钠溶液0.5、0.5、5、2.5 mL加入到白葡萄酒和红葡萄酒的游离SO2和总SO2的待测样液中，则加入的SO2标准物质的质量分别为0.5、0.5、5、2.5 mg。用VSTT法对已加标的样液重复进行6次测定，结果见表2。

由表2可知，酒样的游离SO2和总SO2加标回收率分别为96.2%～104.1%和95.2%～104.7%。满足GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》中表F.1回收率范围的要求。

表2 光谱滴定法测定葡萄酒样品的加标回收结果Table 2 The recovery results of wine samples were determined by spectral titration

2.3 直接法处理样品时光谱滴定和目视滴定结果差异性比较

按照GB/T 15038—2006中直接碘量法对上述酒样进行处理，处理好的待测液分别按VSTT法和目视滴定法对每个样品平行测定6次。对两种方法测定的结果统计分析，进行t检验，结果见表3。

表3 直接法处理样品时光谱滴定法和目视滴定法测定结果比较Table 3 Comparison of determination results between spectral titration and visual titration when the sample is processed by direct method

通过查表可得F0.05(5,5)＝5.05，与表3比较可知两种方法测定的结果总体方差相等，F检验方差齐性好；在α＝0.05水平，查表可得t0.05/2,10＝2.228，表3中t检验结果小于查表值，证明两种方法的结果无显著性差异。

2.4 蒸馏法处理样品时光谱滴定和目视滴定结果差异性比较

因在直接碘量法测定红葡萄酒时目视滴定法容易造成主观误差，笔者特别增加蒸馏法处理样品对VSTT法和目视滴定法的结果加以比较。按照标准GB/T 5009.34—2016中蒸馏法对上述酒样进行处理，再将处理好的待测液分别按照VSTT法和目视滴定法对每个样品平行测定6次。对两种方法测定的结果统计分析，进行t检验，结果见表4。

同样通过查表可得F0.05(5,5)＝5.05，与表4比较可知两种方法测定的总SO2结果方差相等，F检验方差齐性好；在α＝0.05水平，查表可得t0.05/2,10＝2.228，表4中t检验结果小于查表值，证明两种方法的结果无显著性差异。

表4 光谱滴定法和目视滴定法测定的总SO2比较Table 4 Comparison of total SO2 determined by spectral titration and visual titration

3 结论与讨论

有报道认为，直接法测定的SO2结果略高于蒸馏法的测定结果，其原因可能是葡萄酒中的Vc及其他还原性物质消耗了一部分碘标准滴定液所致[17-18]。蒸馏法因处理过程需蒸馏，增加了检测时间。直接法测定SO2过程简易、快速，适合大批量样品的检测。利用可见光谱滴定技术，直接碘量法也可以准确有效的测定红葡萄酒中的SO2，而不受人眼主观判断的影响。

结果表明，光谱滴定直接碘量法测定葡萄酒中游离SO2和总SO2试验的精密度、准确度，符合标准GB/T 27404—2008中的相关要求；光谱滴定法和目视滴定法的测定结果t检验不存在显著性差异。光谱滴定法可用于葡萄酒中SO2的测定。

本试验将光谱滴定技术首次运用到葡萄酒中SO2的测定，获得了满意的测定结果。光谱滴定法实现了颜色变化过程的数字化、图形化、自动化、滴定终点的峰值化，测量结果可量值溯源。能克服红葡萄酒酒样颜色对滴定终点的干扰。避免了人员的主观影响，兼具操作简便、检测快速、可溯源性等优点。是一种值得推广的葡萄酒中SO2检验方法。