光谱滴定法测定葡萄酒中总酸的研究与应用

王飞 吕萍萍 于炳欣 张悦 汪海波 李佳琪 关朝亮 刘芳 温昊松*

（1.秦皇岛海关技术中心 河北 秦皇岛 066000；2.绥芬河海关综合技术中心；3.秦皇岛海关煤炭检测中心）

1 前言

滴定分析法（Titrametric Analysis）的研究历史可追溯至18世纪晚期[1]，是重要的化学分析技术之一，应用非常广泛。人工滴定法是其中的常用方法，属于采用主观判断的感官分析方法，虽然操作简单、成本低，但是存在受色评价环境影响大、语言表述模糊、感官个体差异大、难以进行量值溯源等问题，逐步被仪器测量方法取代。

光谱滴定法[1]（可见光光谱滴定技术，Visible Spectral Titration Technology，VSTT）由笔者在2018年公开发表，其原理是使用传感器获取反应过程颜色变化的数据[2]，用VSTT的色变曲线公式法计算出数字化、图形化的色变曲线，曲线上的信号峰为滴定终点的最大变化值，该值与加入试剂体积对应。其具有滴定终点信号清晰、观察颜色与滴定法一致、无接触传感器不干扰化学反应等优点，应用前景非常广阔。

总酸是评价葡萄酒品质的重要指标，测量方法主要有指示剂法（流动注射法、光度滴定法、人工滴定法）[3-6]、近红外光谱法[8-9]、电位滴定法[6]、光度滴定法[7]等。流动分析法（FIA）快速灵敏，但存在基线波动、峰形异常等问题；近红外光谱法需要建模，且适应性较差；电位滴定法的电极信号易受有机酸等阴离子干扰；光度滴定法遵循朗伯-比耳定律，操作简便，但因指定波长而不能适应反应过程的波长漂移。

GB/T 15038-2006葡萄酒、果酒通用方法[6]采用酚酞指示剂、人眼观察颜色变化的指示剂法[5]，易出现由于色评价条件不同、主观判断差异等问题，且无法量值溯源。目前尚未有采用VSTT测量葡萄酒总酸的报道，本文对此开展研究。

2 实验部分

2.1 主要仪器与试剂

光谱滴定仪（SX-03型，配180 mL反应器，秦皇岛水熊科技有限公司[10-11]）；氢氧化钠标准溶液（cNaOH=0.09608 mol/L）[12]；L-酒石酸（纯度99%，上海麦克林生化科技有限公司）；酚酞指示剂（1 g酚酞以乙醇溶解、定容至100 ml）；葡萄酒样品（市售）；实验用水（一级水）。

2.2 实验方法

2.2.1 人工滴定法测定[6]

移取5 mL葡萄酒，置于100 mL烧杯中，依次加入4滴酚酞溶液（0.01 g/mL）、水100 mL，用氢氧化钠标准溶液进行人工滴定，在操作者认为的滴定终点，记录消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，按照“2.2.3”计算总酸含量。同时，取100 mL水做空白试验。

2.2.2 VSTT测定

设定光谱滴定仪的测量参数。光谱范围：380 nm～780 nm，△λ=5 nm，光程：10 nm，采样频率：200 ms，积分周期：20ms，滴定速度：1mL/min，搅拌速度：400 r/min，常温。VSTT参数选择见“3.2”。

移取5 mL葡萄酒，置于反应器中，依次加入4滴酚酞溶液（0.01 g/mL）、水100 mL，用氢氧化钠标准溶液进行滴定[6]，用VSTT参数的滴定终点峰标记出滴定终点消耗的氢氧化钠标准溶液的体积数，按照“2.2.3”计算总酸含量。同时，取100 mL水做空白试验。

2.2.3 结果计算

葡萄酒中总酸含量按式（1）计算：

式中：X——样品中总酸含量 （以酒石酸计，g/L）；c——滴定用氢氧化钠溶液浓度（moL/L）；V0——空白试验消耗的氢氧化钠标准溶液体积（mL）；V1——滴定样品时消耗的氢氧化钠标准溶液体积（mL）；V2——加入样品加入被滴定溶液消耗的氢氧化钠标准溶液体积（mL）；75——酒石酸的摩尔质量值（g/moL）。

3 结果与讨论

3.1 取样体积与稀释体积

分别移取2 mL、5 mL、10 mL葡萄酒样品进行试验。结果表明，当取样体积为5 mL时，终点颜色容易判断滴定终点。稀释体积在50 mL～100 mL时，人工滴定与光谱滴定的结构没有明显影响。综合考虑，本文选择取样体积为5 mL，加入100 mL水稀释。

3.2 VSTT滴定终点参数的选择

按照“2.2.2”的空白试验数据作图，见图1。4的色变曲线参数Ga*-b*的信号峰，无干扰峰，故选择VSTT的色变曲线参数Ga*-b*为试验的参数。

图1 VSTT的滴定色变曲线参数

3.3 方法比对

利用VSTT与指示剂法[6]分别测定葡萄酒样品溶液，比对2种方法的检出限、精密度、准确度，并对2种方法测定的数据进行配对样品T检验。

3.3.1 检出限

方法检出限是指用特定方法可靠地检出目标物的最低浓度或含量，是检验分析方法及评价仪器性能的重要指标[13]。按照标准[14]规定，确定葡萄酒中总酸的VSTT法的检出限为0.082 g/L。

3.3.2 方法精密度

VSTT和人工滴定法测定葡萄酒样品中总酸的结果见表1。

表1 VSTT和人工滴定法测定葡萄酒样品中总酸的方法精密度

由表1可知，9次平行测定的平均值为5.01 g/L和5.05 g/L，相对标准偏差分别为1.21%和2.22%，均＜3%，符合GB/T 15038[6]的规定，且VSTT法的精密度更好。

3.3.3 方法准确度

以L-酒石酸为葡萄酒总酸的添加试剂，在葡萄酒基质中添加3个浓度水平，进行加标回收试验，样品的加标质量浓度分别为2.00 g/L、5.00 g/L、7.50 g/L，每个水平分别用VSTT法、人工滴定法各平行测定3次，取平均值作为测定值，测定结果见表2。

表2 VSTT和人工滴定法测定葡萄酒样品中总酸的方法准确度

由表2可知，VSTT法的加标回收率为95.5%～101.7%，人工滴定法的加标回收率为94.8%～102.0%，表明2种方法均准确可靠。

3.3.4 t检验

采用2种方法分别对葡萄酒进行9次重复测定，并采用SPSS软件对测定数据进行配对t检验，测定数据及t检验结果见表3。

表3 VSTT和人工滴定法测定葡萄酒样品中总酸的统计分析

由表3可知，2种滴定方法的测定数据均服从正态分布，通过统计学分析得出：t=-0.809，P=0.442，P＞0.05，表明2种滴定方法的测定结果不存在显著性差异，光谱滴定法适用于葡萄酒中总酸含量的测定。

4 结论

本文建立了VSTT法测定葡萄酒中总酸含量的方法，试验表明，该方法与国家标准规定的指示剂法在检出限、精密度、准确度及实际样品测定等方面无显著性差异。但是，VSTT法更具优势，在滴定过程中的颜色变化 可以实现数字化、图形化，且终点峰明显、抗色变干扰，能够为将来自动化测定奠定了基础，其原理也可应用于其它领域，具有推广价值。