一种新型快速测定葡萄酒中挥发酸含量的方法

樊双喜，钟其顶，李国辉，常迪，张世伟，黄占斌

1 (中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京，100083) 2(中国食品发酵工业研究院，北京，100015) 3(全国食品发酵标准化中心，北京，100015)

挥发酸是指在一定条件下从葡萄酒中蒸馏出来的各种低沸点酸的总和，葡萄酒中的挥发酸主要包括甲酸、乙酸、丙酸等，其中乙酸约占总含量的90%，是挥发酸的主体部分[1-3]。挥发酸含量对葡萄酒的品质影响较大，是评价葡萄酒质量的重要指标之一。正常葡萄酒中挥发酸的含量在0.3～0.8 g/L，挥发酸含量过高会使葡萄酒出现腐败味，降低葡萄酒的质量[4-5]，通过测定葡萄酒中挥发酸的含量可评价葡萄酒质量[6]。

目前葡萄酒挥发酸含量检测主要用国标法[7]，另外葡萄酒自动分析仪[8]、近红外光谱技术等[9-11]均可实现对挥发酸的检测。国标方法操作步骤繁多、过程复杂、费时费力，无法实现对葡萄酒挥发酸的快速检测。葡萄酒自动分析仪价格昂贵，利用近红外光谱技术则需建立相关的挥发酸数据库，快速准确定量的技术门槛较高，难以在企业普及。为了保证葡萄酒品质，寻找一种能够实现对葡萄酒中挥发酸含量进行简单、快速、准确的检测方法尤为迫切和重要[12]。

本研究在葡萄酒挥发酸测定中引入原理与国标方法一致的快速蒸馏仪，旨在建立一种葡萄酒挥发酸快速、准确、高效的测定方法。

1 材料与方法

1.1 材料

市售干型、半干型、半甜型、甜型葡萄酒。

1.2 仪器

数字快速蒸馏仪(Super DEE)，意大利GIBERTINI公司(如图1所示),主要原理是采用蒸汽蒸馏。

A-蒸馏室；B-树脂玻璃罩；C-馏出液收集瓶；D-挥发酸模式/馏出液体积设置；E-工作状态显示屏；F-开始蒸馏按钮；G-清洗枪
图1 Super DEE 仪器装置示意图
Fig.1 Diagram of the Super DEE

1.3 试剂

蒸馏水，NaOH溶液(0.1 mol/L)，酚酞指示剂(10 g/L)，乙酸(分析级，纯度>99.5%, 北京化工厂)。

1.4 乙酸溶液的制备

准确称取0.6 g乙酸用蒸馏水溶解至100 mL容量瓶，定容至刻度，配置成6 g/L乙酸标准原始溶液。用蒸馏水将原始溶液准确稀释10倍，得到0.6 g/L乙酸溶液。

1.5 挥发酸测定方法

参照GB/T 15038—2006[1]。

1.6 快速测定方法

采用数字快速蒸馏仪如图1所示，用移液管移取20 mL葡萄酒样品，加入快速蒸馏仪的蒸馏室(A)中。调低树脂玻璃罩(B)，接入馏出液收集瓶(C)，关闭蒸馏室(A)，选择挥发酸模式(D)，设置馏出液体积为250 mL(D)，开始蒸馏(F)，4～6 min后, 250 mL馏出液收集完毕，仪器显示屏(E)显示蒸馏完成，快速蒸馏仪随即自动停止。打开蒸馏室，用清洗枪(G)清洗蒸馏室。在馏出物中添加几滴1%的酚酞溶液并用0.1 mol/L的NaOH滴定直到馏出物出现稳定的粉红色(至少30 s)，测定挥发酸。

1.7 挥发酸的计算

参照GB/T 15038—2006[1]的计算方法。

1.8 精密度与准确性分析

选取同一葡萄酒样品1 d内连续测定5次，分析方法的日内精密度；连续测定5 d，每天测定5次,取平均值，分析方法的日间精密度。

分别采用快速测定方法和国标法测定干型、半干型、半甜型、甜型的葡萄酒样品，分析快速测定方法的准确性。

2 结果与分析

2.1 快速蒸馏仪与GB/T 15038—2006常规蒸馏操作步骤比较

快速蒸馏仪的蒸馏操作(如1.6所述)与GB/T 15038—2006规定的常规蒸馏操作步骤相比较，操作更简单，智能化，提高了测定的时效性，减少了耗能。例如，常规的蒸馏操作，收集馏出液100 mL，大约需要耗时30 min，采用快速蒸馏仪收集馏出液250 mL, 蒸馏时间仅约6 min，单个样品蒸馏时间则缩短了约20 min。此外，快速蒸馏仪还能够对馏出液体积的收集实现自动化控制，有利于对样品批量快速检测。

2.2 样品前处理方法优化

2.2.1 取样量与蒸馏馏出液体积对测定结果的影响

GB/T15038—2006中挥发酸的分析方法是吸取10 mL样品在蒸馏装置上蒸馏，收集100 mL馏出液后滴定，将馏出液加热至沸腾，加入酚酞试剂，用NaOH滴定直到馏出物出现稳定的粉红色至少30秒，测定挥发酸。最新的研究结果发现，如果收集馏出液100 mL，样品测定值就会偏低，有可能是因为100 mL馏出液未能将所有的挥发酸蒸馏出来[3]。因此，为了准确测得葡萄酒中的挥发酸，本文分析了基于快速蒸馏仪的取样量和蒸馏馏出液体积对测定结果的影响。

分次取10 mL与20 mL 0.6 g/L乙酸溶液放置于蒸馏室内，设定快速蒸馏仪馏出液的体积，分别为100，150，200，250，300和350 mL。同时取10 mL与20 mL 0.6g/L乙酸溶液，不蒸馏，用0.1 mol/L NaOH直接测定作为对照。

由图2可知，在取样量为10 mL与20 mL条件下，蒸馏液体积为250 mL时，消耗的NaOH体积已经趋于稳定。当取样量为20 mL，快速蒸馏仪的馏出液体积达到250 mL时，消耗的NaOH体积与乙酸直接测定(不蒸馏)所消耗的NaOH体积结果基本持平，分别为2.22 mL与2.23 mL(3次平行实验，体积以平均值表示)，两者误差仅为0.45%；当取样量为10 mL，快速蒸馏仪的馏出液体积达到250 mL时，消耗的NaOH体积与乙酸直接测定(不蒸馏)所消耗的NaOH体积结果也基本持平，分别为1.15 mL与1.13 mL(3次平行实验，体积以平均值表示)，两者误差为1.7%。综上所述，无论是10 mL还是20 mL取样量，蒸馏液体积为250 mL时测定结果就已趋于稳定并和乙酸直接测定(不蒸馏)消耗的NaOH体积基本一致。因此，取样量为10mL或20 mL，当蒸馏馏出液体积为250 mL时，均可达到较好的滴定结果。

图2 馏出液收集量对测定结果的影响
Fig.2 The influence on the determination results of the amount of distillate collection

为了验证该取样量与馏出液体积是否对真实酒样适用，随机选取1份市售葡萄酒样，分别设置蒸馏液体积为100，150，200，250，300和350 mL。结果表明，无论取样量为10 mL或者20 mL，当馏出液的体积达到250 mL时，测定结果也趋于稳定。这一实验结果与国际葡萄酒与葡萄酒组织OIV-MA-AS313-02方法规定的蒸馏至250 mL作为蒸馏液体积相一致，相比于GB/T15038—2006中挥发酸的分析是收集100 mL馏出液后滴定，本研究收集馏出液的体积为250 mL。虽然馏出液体积增加了，但是本研究采用的快速蒸馏装置耗时少 (单个样品节约了20 min)，耗能低。

2.2.2 滴定前加热馏出液对测定结果产生的影响

在国标GB/T15038—2006中，用NaOH标准溶液滴定之前，需将馏出液加热至沸，耗时长。因此本实验随机选取了3个葡萄酒样品，采用快速测定法，每个样品重复测定3次，取平均值，比较分析馏出液在加热与不加热2种情况下，对葡萄酒中挥发酸含量测定的影响，结果见表1。分析可知，加热与不加热条件下挥发酸测定结果在统计学上无显著性差异(p>0.01)。本实验采用快速测定法蒸馏后，无需加热馏出液，用NaOH标准溶液直接滴定，可以准确测定葡萄酒中挥发酸含量。

表1 加热与不加热馏出液挥发酸测定结果比较Table 1 The comparison of the volatile acids content inheated and unheated distillate

2.3 回收率

选一个葡萄酒样品，分别添加0.2、0.4、0.6、0.8 g/L四个不同水平的乙酸工作液，每个水平重复5个平行，结果取平均值，如表2所示。

表2 方法回收率Table 2 Recovery rate of the method

在4个不同的加标水平下该方法的回收率在85.0%～97.5%范围内，其平均回收率为92.1%，回收率的RSD为3.8 %，结果表明该快速测定方法精确度较好，能够满足葡萄酒中挥发酸含量的准确测定。

2.4 方法日间与日内精密度

本文选取同一份葡萄酒样品分析该快速测定方法的精密度，同一天内连续测定5次，分析方法的日内精密度；连续测定5 d，每天测定5次取平均值，分析方法的日间精密度，结果如表3所示。该方法的日内精密度和日间精密度分别为1.01%和1.32%，且日内与日间两者挥发酸快速法测定结果无显著性差异(p>0.05)，满足测定方法对于精密度的要求。

表3 方法日间与日内精密度(n=5)Table 3 Precision of intra-day and inter-day(n=5)

2.5 方法准确性分析

应用上述已经建立的快速测定方法对14个葡萄酒样品(干型 3个，半干型3个，半甜型4个，甜型4个)挥发酸含量进行测定，每个样品采用快速测定法和国标法重复测定3次，分别取平均值。对比分析采用快速测定法和国标法对不同类型葡萄酒挥发酸测定值的差异，结果如表4所示。4种类型(干型，半干型，半甜型，甜型)的葡萄酒样品快速测定法和国标法的测定结果基本一致，无显著差异(p>0.05)，该方法可以用于对葡萄酒挥发酸的准确测定。

表4 快速测定法与国标法(GB/T 15038—2006)测定结果比较Table 4 The results of rapid determination method andnational standard method (GB/T 15038-2006)

注：根据馏出液体积优化的结果，将GB/T 15038—2006常规蒸馏收集馏出液体积改为250 mL。

3 结论

为快速测定葡萄酒中挥发酸含量，引入了快速蒸馏装备，同时优化了样品前处理方式。结果表明，样品取样量10 mL与20 mL无显著性差异，快速蒸馏设备馏出液最优体积为250 mL，NaOH标准溶液滴定前，无需加热馏出液即可测定挥发酸。相比于国标方法，该方法操作简单、准确、快速。单个样品可在6～7 min之内完成蒸馏与测定，相比于常规的国标蒸馏方法大约节省20 min，且蒸馏设备可自动停止，减少了耗能。在确保蒸馏重复性、测定结果准确性的基础上，节约了时间与人力，可广泛应用于相关检测机构以及企业日常检验、生产指导、出厂检验等方面。