抑制褪色光度法测定啤酒中微量二氧化硫

(重庆科技学院 化学化工学院,重庆 401331)

啤酒中二氧化硫主要来源于酿造啤酒时添加的酵母、辅料或含硫抗氧化剂,具有抗氧化和抗微生物作用[1]。但如果啤酒中二氧化硫含量过高,不仅会影响啤酒的风味[2],还会给饮用者的身体健康带来影响,如产生恶心、呕吐、腹痛、头晕等症状,严重时会出现呼吸困难和危及生命的情况[3]。因此,建立一种快速测定啤酒中二氧化硫含量的方法具有重要意义。目前测定食品中二氧化硫含量的方法主要有滴定法[4-6]、电化学法[7-8]、离子色谱法[9-12]、化学发光法[13]、荧光分光光度法[14]、分光光度法[15-16]等。分光光度法具有灵敏度高、选择性好、操作简单、成本较低等特点,是首选的食品分析方法。本工作基于二氧化硫能够抑制溴酸钾氧化亚甲基蓝(MB)褪色的原理,建立了抑制褪色光度法快速测定食品中微量二氧化硫的方法,以期为食品中二氧化硫含量的监控提供技术参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

722-p型可见分光光度计;HH-2型数显恒温水槽;FA 2004B型电子天平。

二氧化硫标准溶液:100 mg·L－1,市售。

溴酸钾和硫酸等试验所用试剂均为分析纯;试验用水为一级纯净水。

1.2 试验方法

取10.00 mL啤酒样品于250 mL容量瓶,加入0.1 mol·L－1氢氧化钠溶液15 mL,振荡1 min,将样品中的二氧化硫转化成亚硫酸盐,加入1 mol·L－1硫酸溶液10 mL,加水至刻度,摇匀。在25 mL比色管中分别加入1 mol·L－1硫酸溶液2.00 mL、2×10－4mol·L－1MB溶液3.00 mL、0.1 mol·L－1溴酸钾溶液1.00 mL和1.00 mL 样品溶液,用水稀释至刻度,摇匀,置于50℃水浴中加热3.0 min。取出后用流水冷却至室温,用1 cm 比色皿,以水为参比,在波长660 nm 处测量体系吸光度A,按照上述条件测试样品空白吸光度A0,计算吸光度差值ΔA(ΔA＝A－A0)。

2 结果与讨论

2.1 检测波长的选择

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按试验方法测量不同体系的吸光度:①MB;②MB-溴酸钾-二氧化硫;③MB-溴酸钾,吸收曲线见图1。

图1 吸收曲线Fig.1 Absorption curves

由图1可知:3种体系均在660 nm 处有最大吸收,吸光度从大到小排列依次为MB、MB-溴酸钾-二氧化硫、MB-溴酸钾,说明在硫酸介质中,二氧化硫能够抑制溴酸钾氧化MB 褪色。因此,试验选择的检测波长为660 nm。

2.2 介质及其用量的选择

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按照试验方法考察了介质分别为1 mol·L－1硫酸溶液、1 mol·L－1硝酸溶液及1 mol·L－1盐酸溶液时对MB-溴酸钾-二氧化硫体系褪色情况的影响。结果表明:该体系在硫酸介质中褪色抑制效果明显,在盐酸介质和硝酸介质中的效果不明显。因此,试验选择的介质为1 mol·L－1硫酸溶液。

试验还考察了1 mol·L－1硫酸溶液用量分别为0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00 mL 时对体系ΔA的影响,结果见图2。

图2 1 mol·L－1硫酸溶液用量对体系ΔA 的影响Fig.2 Effect of amount of 1 mol·L－1 H2SO4solution onΔA of the system

由图2可知:体系ΔA随着1 mol·L－1硫酸溶液用量的增加而增大;当1 mol·L－1硫酸溶液用量为1.50～2.50 mL 时,ΔA最大且趋于稳定;当1 mol·L－1硫酸溶液用量大于2.50 mL 时,ΔA开始下降。综合考虑,试验选择1 mol·L－1硫酸溶液用量为2.00 mL。

2.3 溴酸钾溶液用量的选择

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按照试验方法考察了0.1 mol·L－1溴酸钾溶液用量分别为0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60 mL 时对体系ΔA的影响,结果见图3。

图3 0.1 mol·L－1溴酸钾溶液用量对体系ΔA 的影响Fig.3 Effect of amount of 0.1 mol·L－1 KBr O3solution onΔA of the system

由图3可知:随着0.1 mol·L－1溴酸钾溶液用量的增加,体系ΔA增大;当0.1 mol·L－1溴酸钾溶液用量为0.80～1.20 mL 时,ΔA最大且趋于稳定;,当0.1 mol·L－1溴酸钾溶液用量大于1.20 mL时,ΔA开始下降。因此,试验选择0.1 mol·L－1溴酸钾溶液的用量为1.00 mL。

本文行文逻辑结构如下：首先,按照国内气候政策建制历程,分阶段概括核心内容和主要特征,从总体上评价中国应对气候变化的成效;其次,具体考察中国气候治理的“内政外交”,提炼国内气候治理行动亮点,剖析气候外交中的角色变迁,从而客观认识中国在全球气候治理体系中所做的努力和所处的方位;最后,总结上述气候政策经验,为未来中国继续推进应对气候变化工作提出建议。

2.4 MB溶液用量的选择

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按照试验方法考察了2×10－4mol·L－1MB溶液用量分别为1.00,2.00,3.00,4.00,5.00 mL 对体系ΔA的影响,结果见图4。

图4 2×10－4 mol·L－1 MB溶液用量对体系ΔA 的影响Fig.4 Effect of amount of 2×10－4 mol·L－1 MB solution onΔA of the system

由图4可知:随着2×10－4mol·L－1MB 溶液用量的增加,体系ΔA增大;当2×10－4mol·L－1MB溶液用量为2.00～4.00 mL 时,体系ΔA最大且趋于稳定;当2×10－4mol·L－1MB 溶液用量大于4.00 mL时,体系ΔA开始下降。因此,试验选择2×10－4mol·L－1MB溶液的用量为3.00 mL。

2.5 反应温度的选择

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按照试验方法考察了反应温度分别为20,30,40,50,60,70 ℃时对体系ΔA的影响,结果见图5。

图5 反应温度对体系ΔA 的影响Fig.5 Effect of reaction temperature on ΔA of the system

由图5可知:体系ΔA随着反应温度的升高而增大;当反应温度升高至50℃时,体系ΔA最大;继续升高反应温度,ΔA下降。因此,试验选择反应温度为50 ℃。

2.6 反应时间的选择

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按照试验方法考察了反应时间分别为1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 min时对体系ΔA的影响,结果见图6。

图6 反应时间对体系ΔA 的影响Fig.6 Effect of reaction time on ΔA of the system

由图6可知:随着反应时间的延长,体系ΔA逐渐增大;当反应时间延长至3.0 min时,ΔA呈现最大而后开始下降。因此,试验选择反应时间为3.0 min。

2.7 干扰试验

以3.00 mL二氧化硫工作液替代样品溶液,按照试验方法考察了1 000 倍的Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、SO42－、NO3－、PO43－、Cl－、Br－;500倍的维生素B;100 倍的Al3＋、Zn2＋、Cd2＋;50 倍的Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋、维生素C 对二氧化硫测定的影响。结果表明:当相对误差在±5%以内时,这些离子或物质均不干扰二氧化硫的测定。

2.8 标准曲线和检出限

在25 mL比色管中分别加入二氧化硫工作液0,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00 mL替代样品溶液,按照试验方法测量ΔA,以二氧化硫的质量浓度为横坐标,其对应的ΔA为纵坐标绘制标准曲线。结果显示:二氧化硫的质量浓度在0.04～0.4 mg·L－1内与ΔA呈线性关系,线性回归方程为y＝2.070x－2.400×10－3,相关系数为0.999 6。

按照试验方法测定空白样品11次,计算测定值的标准偏差(s),以3倍标准偏差与标准曲线斜率(k)的比值计算检出限(3s/k),所得结果为0.001 mg·L－1。

2.9 精密度和回收试验

按照试验方法分析3个实际样品,同时做加标回收试验,每个样品平行测定11次,计算测定值的相对标准偏差(RSD)和回收率,结果见表1。

表1 精密度和回收试验结果(n＝11)Tab.1 Results of tests for precision and recovery(n＝11)

由表1 可知:二氧化硫测定值的RSD 为1.8%～2.8%,回收率为96.5%～101%,表明本方法的精密度和准确度较好。

2.10 样品分析

按照试验方法分析2个熟啤样品和1个生啤样品,并同GB 5009.34－2016《食品安全国家标准 食品中二氧化硫的测定》[4]的测定结果进行对比,结果见表2。

由表2可知,本方法的测定值与GB 5009.34－2016的基本一致。

本工作利用MB-溴酸钾-二氧化硫体系吸光度的变化来测定啤酒中微量二氧化硫,所建的方法简单、快速,灵敏度高,选择性好,可以对啤酒中二氧化硫含量进行实际测定。

表2 样品分析结果Tab.2 Analytical results of samples