毛细管区带电泳法测定葡萄酒中金属阳离子

唐美华，屠春燕，陶 燕，吴燕娇

（南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京210009）

毛细管区带电泳法测定葡萄酒中金属阳离子

唐美华，屠春燕，陶 燕，吴燕娇

（南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京210009）

采用高效毛细管区带电泳，在pH4.0的电解液中，以28mmol·L-1乳酸为络合剂，50mmol·L-1咪唑为背景试剂，在20kV、210nm条件下10min内分离测定了八种金属阳离子，并对电泳条件进行优化。八种离子的线性回归方程的相关系数在0.9991～0.9998之间，迁移时间和峰面积的相对标准偏差分别为0.21%～0.97%和1.65%～7.47%。将建立的方法用于葡萄酒中金属阳离子的测定，取得了满意结果，各离子的回收率在92.4%～102.7%。

毛细管电泳，葡萄酒，金属阳离子

葡萄中含有一定量的金属元素，在酒的生产过程中容器、管道及工具等设备中的金属也会溶入葡萄酒中，使酒中的金属离子含量过高。锰会影响葡萄酒的整个生产过程；钾、钠、钙、镁是影响葡萄酒咸味的主要成分；钾、钙可以与酒石酸结合生成溶解度较小的酒石酸氢钾和酒石酸钙，二价铁与空气接触氧化成三价铁，三价铁与酒中的磷酸盐、单宁反应，生成白色磷酸铁沉积和黑色或蓝色不溶物［1］，这些变化使葡萄酒出现失光、浑浊等现象，从而影响葡萄酒的风味、质量和稳定性，因此测定葡萄酒中的金属离子含量，对葡萄酒的生产、监控、经营等方面都有积极的意义。目前测定酒中金属离子的方法有比色法［2］、原子吸收光谱法［3］、ICP-AES法［4］、离子色谱法［5］等。前述两种方法一般不能同时分析多种离子，有时要进行样品前处理，操作繁琐，测定时间长。离子色谱法能对多种阳离子实行同时测定，但其主要缺点是消耗的试剂量大，色谱柱价格高且实际样品中的复杂成分会缩短色谱柱的使用寿命。毛细管电泳法具有简单、高效、快速和微量的特点，已广泛应用于分离多种化合物。本文选用乳酸为络合剂、咪唑为背景吸收剂，建立了毛细管区带电泳法测定葡萄酒中金属阳离子的方法，并取得了满意的结果。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

葡萄酒样品 市售葡萄酒1、2、3、4；乳酸、咪唑、酒石酸、柠檬酸、乙酸、硝酸、盐酸、CoCl2·6H2O、CaCl2·2H2O、MnCl2·4H2O、Ba（NO3）2、KCl、FeCl2· 4H2O、MgCl2·6H2O、NaCl 以上试剂均为国产分析纯；纯水 娃哈哈纯净水。

P/ACE MDQ毛细管电泳仪 美国Beckman公司，配有二极管阵列检测器；非涂渍石英毛细管60cm ×75μm（i.d.）；pHS型酸度计 杭州东星仪器设备厂。

1.2 电泳条件

检测波长 210nm；分离电压 20kV；气压进样1psi，时间 5s；分离温度 20℃；运行电解液：50mmol·L-1咪唑+28mmol·L-1乳酸，pH4.0。

冲洗程序：进样前用0.5mol·L-1NaOH溶液冲洗2min，纯水冲洗3min，0.1mol·L-1HCl溶液冲洗2min，纯水冲洗3min，运行电解液冲洗20min，20kV电压下平衡15min。2次进样之间用0.5mol·L-1NaOH溶液冲洗1min，纯水冲洗3min，运行电解液冲洗3min。进样前用0.22μm滤膜过滤。

1.3 溶液的配制

1.3.1 电解液的配制 称取咪唑0.34g、乳酸0.25g，用80mL纯水溶解，用1mol·L-1HCl调节pH至4.0，后定容于100mL容量瓶中，摇匀。

1.3.2 金属阳离子对照品溶液储备液的配制 准确称取各金属离子对照品，超声溶解，用纯水稀释成一定浓度（K、Ba各1.5mg·mL-1，Na、Ca、Mg、Mn、Fe、Co各0.5mg·mL-1，Fe2+用时配制）。

1.3.3 葡萄酒样品溶液的配制 取葡萄酒样品1mL，用纯水定容至10mL。进样前用0.22μm滤膜过滤。

2 结果与讨论

2.1 最佳分离条件的选择

2.1.1 络合剂种类的选择 金属离子大多迁移率相近，很难做到直接分离，加入络合剂可改变金属离子的荷质比，增大迁移率的差异，以达到分离的目的。本文考察了乳酸、柠檬酸、乙酸、酒石酸四种络合剂对分离的影响。以乙酸、柠檬酸和酒石酸为络合剂，组分峰重叠严重；以乳酸为络合剂，各组分峰基本能达到基线分离，且峰形较好，故本文选择乳酸为络合剂。

2.1.2 电解质溶液pH的选择 电解质溶液的pH影响电渗流的大小。另外络合剂通常为弱酸，电解液pH的变化也会影响其解离，影响金属离子与络合剂之间的络合平衡，引起有效淌度的变化。因此电解液pH对组分的迁移时间和分离度影响较大。实验在pH3.5～5.6范围内考察了电解液的不同pH对组分分离的影响。当pH=3.5时，Fe和Co峰重叠严重，随着溶液pH增大，他们之间的分离度增加，当pH=4.0、4.5时，各组分分离均较好，随着pH进一步增大，组分间分离度减小。故本文选择电解液的pH为4.0。

2.1.3 电解液中咪唑、乳酸浓度比的选择 保持咪唑和乳酸总浓度不变，考察两者不同浓度比时（咪唑∶乳酸=3.0、2.0、1.8、1.0、0.5、0.3）各组分的分离情况，当咪唑和乳酸的浓度比在2～1之间，各组分间均有较好分离。随着两者浓度比的降低，Fe、Co峰开始重叠。本文选择咪唑和乳酸浓度比为1.8。

2.1.4 电解液浓度的选择 电解液浓度的变化使电渗流及组分的有效淌度发生变化，从而引起分离度及迁移时间的变化，同时电解液中咪唑浓度的变化也影响检测灵敏度。实验考察了不同浓度的咪唑（咪唑浓度分别为38、50、55、65mmol·L-1）对组分分离的影响。当咪唑浓度在38～65mmol·L-1时分离均较好，且随着浓度增加，分离度增加，但出峰时间延长，峰高降低，灵敏度下降。本文选择咪唑浓度为50mmol·L-1。

2.1.5 pH调节剂的选择 在其它条件相同的情况下，考察了不同pH调节剂（硝酸、盐酸、乙酸）对组分分离的影响。采用盐酸调节电解液的pH时，各组分分离较好。本文选择盐酸为电解液的pH调节剂。

2.1.6 电压和温度的选择 综合考虑组分的分离情况和迁移时间，确定分离电压为20kV，分离温度为20℃。

2.1.7 选定条件下的电泳图 在选定的分离条件下，阳离子对照品、葡萄酒样品的电泳图如图1。

2.1.8 干扰实验 在选定的电泳条件下，Zn2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Hg2+、Se2+、Fe3+和 Cr3+对测定无干扰。

2.2 线性范围、检出限、精密度

配制不同浓度的阳离子对照品，按1.2的操作条件进行CZE分析。以各阳离子的峰面积A对浓度c进行线性回归，得各组分的线性回归方程及线性范围、相关系数；将同一样品重复进样7次，考察精密度；通过分析无限稀释后的有机酸对照品母液，以3倍信噪比（S/N）计算检出限；取同一种葡萄酒溶液2份，一份用本方法直接测定，另2份各添加一定量对照品，考察回收率，实验结果见表1。八种阳离子线性方程的相关系数均在0.9991～0.9998之间，线性关系良好；各阳离子迁移时间及峰面积的RSD分别在0.21%～0.97%及1.65%～7.47%之间，回收率在92.4%～102.7%之间，方法具有较好的精密度和准确度。

2.3 不同品种葡萄酒中阳离子的测定

取不同品种的葡萄酒样品，按1.3、1.2进行样品稀释和测定，结果见表2。由表2可知，不同风味的葡萄酒中K、Na差别较大。

3 结论

该方法具有快速、简单、样品用量少等优点，能够满足葡萄酒生产过程的工艺控制和葡萄酒产品质量控制。

［1］邱冬梅.葡萄酒非生物不稳定性的防治［J］.江苏食品与发酵，1996（4）：12-14.

［2］GB/T 5009.90-2003.食品中铁、镁、锰的测定［S］.

［3］李茵萍，刘丛，杜为军，等.穆塞莱斯葡萄酒中微量元素的分析［J］.中国酿造，2009，203（2）：150-151.

表1 金属阳离子线性范围、线性方程和精密度

表2 不同种葡萄酒中金属阳离子含量

［4］夏拥军，张慧，吴福平.ICP-AES法同时测定葡萄酒中的铁、锰、铅和铜［J］.食品科技，2007，32（8）：230-232.

［5］郭龑茹，朱岩，叶明立.离子色谱法测定啤酒中的无机阴离子和阳离子［J］.食品科学，2006，27（4）：174-176.

Determination of metal cation in grape wine by using capillary zone electrophoresis

TANG Mei-hua，TU Chun-yan，TAO Yan，WU Yan-jiao
（College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China）

At voltage 20kV，detection wavelength 210nm，eight metal cations were separated and detected within 10min by capillary electrophoresis in electrolyte of pH4.0 using 28mmol·L-1lactic acid as complex agent and 50mmol·L-1imidazole as background reagent in the UV-detection.Various conditions for the separation were studied and optimized.All the correlation coefficients（r）were between 0.9991～0.9998 and the relative standard deviation of migration time and area were 0.21%～0.97%and 1.65%～7.47%.The method was used to detect eight cations in wine，the results were satisfactory and the recovery was between 92.4%～102.7%.

capillary electrophoresis；wine；metal cation

TS262.6

A

1002-0306（2011）02-0336-03

2009-09-27

唐美华（1967-），女，学士，工程师，研究方向：食品分析和化学分析。