主题：【第十四届原创】VSTT技术在葡萄酒中总酸的应用研究

VSTT技术在葡萄酒中总酸的应用研究

王飞1，吕萍萍2，于柄欣1，汪海波2，李佳琪，张悦1，关朝亮2，刘芳1，温昊松*

（1.秦皇岛海关技术中心，秦皇岛 066000；2.绥芬河海关综合技术中心，绥芬河 157399）

摘要　建立光谱滴定法用于葡萄酒中总酸含量的测定方法。试验并讨论了光谱滴定参数Ga*-b*为滴定终点参数，峰型凸出、无干扰；确定取样体积为5 mL，酚酞作为指示剂，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20 ms；方法检出限为0.082 g·L-1 ，9次平行测定值的相对标准偏差为1.21%，3 个加标水平的回收率分别为95.5%、 96.8%、101.7%。与国家标准规定的指示剂法测定结果进行比对，测定结果无显著性差异。该方法操作简便，测定快速。

关键词：光谱滴定；葡萄酒；总酸。

中图分类号：O657.3    文献标识码：A

作者简介：王飞(1964-)，研究员，光谱滴定技术的创立与应用推广，E-mail:hhciq@163.com。

*通讯作者：温昊松*（1989-），工程师，化学分析，E-mail:whs33633@163.com。

课题支持：基于光谱滴定理论的进出口商品快速检验技术及装备研发（海关总署2020HK215）。

The applied study of spectral titration method to measure total acid in wine

WANG Fei1*,ZHAGN Yue1,YU Bing-Xin1,LI Jia-Qi1,LIU Fang1,LV Ping-Ping2, WANG Hai-Bo2, GUAN Chao-Liang2

(1. Technology Center of Qinhuangdao Customs , Qinhuangdao 066000, China; 2. Comprehensive Technology Center of Suifenhe Customs , Suifenhe 157399, China)

ABSTRACT：The spectral titration method is established for the determination of the total acid content in wine.The spectral titration parameter Ga*-b* is the titration end parameter, and the peak type protrudes and has no interference;Determine the sampling volume as 5 ml, phenolphthalein as indicator, and the spectral range is 380 nm ~ 780 nm, △λ= 5 nm, optical path 10 nm, sampling frequency 200 ms, integration period 20 ms; The detection limit of the method was 0.082 g·L-1,the relative standard deviation of 9 parallel determinations was 1.21% , and the recoveries of the 3 spiked levels were 95.5%, 96.8%, and 101.7%, respectively.Compared with the indicator measurement results stipulated by the national standard, there was no significant difference in the results. The method is easy to operate and fast to measure.

KEY WORDS: Spectral titration; Wine; Total acid.

滴定分析法（titrametric analysis）的研究历史可追溯到18世纪晚期[1]，是最重要的化学分析技术之一，应用普遍而频繁。历史悠久，其建立了海量检测方法、技术标准以及应用领域的习惯，致使其还在广泛应用。人工滴定法采用人工操作、眼睛观看颜色、大脑对颜色变化做出判断、语言形容滴定过程的颜色变化，属于主观判断的感官分析方法，简单、应用广、速度快、成本低，也存在受色评价环境影响大、语言描述模糊、眼睛感受的个体差异大、存在量值溯源缺陷[1]而诟病，逐步被仪器测量方法所取代。光谱滴定法[1]（可见光光谱滴定技术Visible Spectral Titration Technology，VSTT）是作者在2018年公开的，其原理是用传感器获取反应过程颜色变化的数据[2]，用VSTT方法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。VSTT法具有滴定终点信号清晰、无接触传感器不干扰化学反应、观察颜色与滴定法一致等优点，有非常广阔的应用前景。

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[3]-[6]（包括流动注射法、光度滴定法、人工滴定法）、近红外光谱法[8][9]、电位滴定法[6] 、光度滴定[7]法等。流动分析法（FIA）快速、灵敏，有基线波动、异常峰形等问题；近红外光谱法需要建模，而且适应性差；电位滴定法受有机酸等阴离子干扰电极信号，且容易损坏电极；光度滴定法遵循朗伯-比耳定律操作简便、由于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]的指示剂法，用酚酞指示剂、人眼观察颜色变化，使用酚酞与否不影响葡萄酒中总酸含量的检测[5]，误差主要是由于色评价条件不同、人眼进化缺陷和语言描述理解差异以及无法量值溯源，致使滴定终点颜色难以统一，且无法量值溯源。目前尚未有采用VSTT法测量葡萄酒总酸的报道，笔者对此进行了研究探索。

1实验部分

1.1　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[12]：cNaOH=0.09608 mol·L-；

L-酒石酸：纯度（质量分数）为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；

实验用水为一级水。

1.2　实验方法

1.2.1　人工滴定法测定[6]

移取5 mL葡萄酒于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，在操作人认为的滴定终点颜色，记录滴定终点消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，按照1.2.3计算总酸含量。

同时取100 mL水做空白试验。

1.2.2　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20 ms，滴定速度1 mL/min，搅拌速度400 rpm，常温，VSTT参数选择见2.2。

参照标准方法[6]，移取5 mL葡萄酒于反应器中，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，用VSTT参数的滴定终点峰标记处滴定终点消耗的氢氧化钠标准溶液的体积数，按照1.2.3计算总酸含量。

同时取100 mL水做空白试验。

1.2.3　结果计算

葡萄酒中总酸含量按式（1）计算：

…（1）

式中：

——样品中总酸的含量（以酒石酸计），单位克每升（g/L）；

——滴定用氢氧化钠溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；

——空白试验消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；

——滴定样品时消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；

——加入样品加入被滴定溶液消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；

——酒石酸的摩尔质量值。单位每克每摩尔（g/mol）。

2　结果与讨论

2.1　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，选择取样体积为5 mL，加入100 mL水稀释。

2.2　VSTT滴定终点参数的选择

VSTT的色变曲线参数选择，按照步骤1.2.2的空白试验数据作图，见图1。

图1.VSTT的滴定色变曲线参数

图1中，1为VSTT的色变曲线参数△L*3/△pH3，2为VSTT的色变曲线参数△a*3/△pH3，3为VSTT的色变曲线参数△b*3/△pH3，4为VSTT的色变曲线参数Ga*-b*。4的色变曲线参数Ga*-b*的信号峰，无干扰峰，选择VSTT的色变曲线参数Ga*-b*为试验的参数。

2.3方法比对

利用VSTT与指示剂法[6]分别测定葡萄酒样品溶液，对两种方法进行检出限、精密度、准确度等方面的比对，并对两种方法测定数据进行配对样品T检验统计分析。

2.3.1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，它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-1。

2.3.2方法精密度

VSTT和人工滴定法测定葡萄酒样品中总酸的测定结果见表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

滴定方法	总酸含量测量值（g·L-1）	平均含量（g·L-1）	RSD%
VSTT 人工滴定	5.04  5.07  4.91  4.98  4.99 5.09  4.97  4.98  5.08 5.19  4.97  5.19  5.04  5.12 4.97  5.12  4.97  4.87	5.01 5.05	1.21 2.22

由表M可知，9次平行测定的平均值分别为5.01 g·L-和6.72 g·L-，相对标准偏差分别为1.21%和2.22%，符合GB/T 15038[6]规定的小于3%，且VSTT法的精密度更好。

2.3.3　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，测定结果列于表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

滴定方法	本底（g·L-1）	加标量（g·L-1）	测量值（g·L-1）	回收率%
VSTT 人工滴定	5.01 5.05	2.00 5.00 7.50 2.00 5.00 7.50	6.92  9.85  12.64 7.09  10.09 12.16	95.5  96.8 101.7 102.0 100.8 94.8

由表2可知，VSTT法的加标回收率为96.5%～101.7%，人工滴定法的加标回收率为94.8%～102.0%，表明两种方法均准确、可靠。

2.3.4　 t检验

两种方法分别对葡萄酒进行9次重复测定，然后对测定数据采用SPSS软件进行配对t检验，测定数据及t检验结果列于表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

滴定方法	总酸含量（g·L-1）	t0.05	p
VSTT 人工滴定	5.04  5.07  4.91  4.98  4.99 5.09  4.97  4.98  5.08 5.19  4.97  5.19  5.04  5.12 4.97  5.12  4.97  4.87	-0.809	0.442

由表3可知，两种滴定方法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值大于0.05，说明两种滴定方法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。

3结语

建立了VSTT法测定葡萄酒中总酸含量的方法。结果表明，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没有显著性差异。但VSTT法的优点明显，滴定过程的颜色变化实现了数字化、图形化，而且终点峰明显、抗色变干扰，为将来自动化测定奠定了基础。此外，按其原理也可应用于其它领域。VSTT法有良好的推广价值。

参考文献：