作品4 - 红葡萄酒中二氧化硫残留量测定

作品4 - 红葡萄酒中二氧化硫残留量测定 中山火炬职业技术学院学生检测技术改良创新成果 ——红葡萄酒中二氧化硫残留量测定方法的改进 者:巫敏玲 王锐银 黄妙君 指导老师:柳滢春 创作者个人简介: 巫敏玲，女，中山火炬职业技术学院 生物医药系生物制药技术专业082班学生。 思想上，本人力求上进，不断加强自己的理论修养，提高自己的思想觉悟，并以优异的成绩从党校毕业，现已是一名中共预备党员。 学习上，本人认真刻苦，几年来我努力学习专业知识，并取得优异的成绩，多次获学院奖学金、国家励志奖学金等奖励。学习之余曾担任生物医药系助理一职，学习了实验室管理知识，努力做好本职工作，受到老师的扬。 本人热衷于锻炼自己的职业技能，实操上，有很强的动手能力，做实验认真、仔细、耐心，已考取“食品检验工(高级工)”和“药物检验工(高级工)”证书。本人还喜欢参加实验兴趣小组，喜欢在实验室进行小创新，热衷于对实验技术进行改进。曾代表学院参加“2010年 环凯杯?全国高职高专生物技术类技能大赛”获二等奖，并在“2010年 广东省大学生科技学术节之生物化学实验竞赛”中荣获三等奖。 作品介绍: 国家中，红葡萄酒用直接碘量滴定法测试二氧化硫含量时，深红色对反应终点的判断有较大干扰，影响了结果的准确性。中山火炬职业技术学院生物医药系生物制药技术082班3名学生拟改进国家标准中测试葡萄酒中二氧化硫含量的方法，在测定前对红葡萄酒进行预处理，选用交联聚乙烯吡咯烷酮去除葡萄酒的色素后再进行直接碘量法测定，并对改进新方法的精密度和准确度进行检验以评价新方法的可行性和实用性。2010年4-5月，经多次修改的检测技术改良设计《红葡萄酒中二氧化硫残留量测定方法的改进》在第四届广东大学生科技学术节之生物化学实验技能大赛(一类竞赛，广东省教育厅等主办)初赛中，从全省高校364支参赛队伍中脱颖而出，进入决赛。2010年5-6月，经过一个多月白天晚上的实验攻关，取得很好的实验结果，实验结果表明，交联聚乙烯吡咯烷酮对红葡萄酒有明显的脱色效果，消除了葡萄酒的深红色对滴定终点的干扰，滴定终点前后颜色变化明显，大大提高了终点判断的准确性。最终，该设计方案及学生的优异操作技能夺得第四届广东大学生科技学术节之生物化学实验技能大赛决赛广东省三等奖，为我系及学校争得了荣誉。 检测技术改良实验设计方案: 红葡萄酒中二氧化硫残留量测定方法的改进 摘 要 目前，进口和国产的葡萄酒均使用二氧化硫作为防腐剂，但葡萄酒中二氧化硫过量会对人体产生很大的伤害，所以开发能快速、准确测定葡萄酒中二氧化硫残留量的方法相当重要。直接碘量滴定法为国家标准中测试葡萄酒中二氧化硫含量的方法。但有颜色的葡萄酒如红葡萄酒的深红色对反应终点的判断有较大干扰，影响了结果的准确性。本测定方法拟改进国家标准中测试葡萄酒中二氧化硫含量的直接碘量滴定法，即在测定前对红葡萄酒进行预处理，选用交联聚乙烯吡咯烷酮去除葡萄酒的色素，再进行直接碘量法测定，以消除红葡萄酒的深红色对直接碘量法终点判断的干扰，并对新方法测定的精密度和准确度进行检验以评价新方法的可行性和实用性。旨在开发出快速、准确检测葡萄酒中二氧化硫残留量的方法。 关键词 红葡萄酒 二氧化硫 检测 1 前言 近年来，进口葡萄酒在国内市场大热。众多消费者均认为国外对葡萄酒的质量监管体系更为严格，所以质量更有保障。但事实上，进口葡萄酒也屡屡出现质量问题。据国家质检总局公布的2009年8月至11月进境不合格食品名单显示，多个批次从法国、澳大利亚等地进口的葡萄酒均被发现存在二氧化硫超标的情况。 二氧化硫作为防腐剂和漂白剂广泛地用于食品工业中，葡萄酒酿造过程中添加二氧化硫的目的在于抑制细菌繁殖，防止氧化和变质。虽然二氧化硫在葡萄酒中的作用得到认可，但高含量的二氧化硫会使酒体产生不愉快的气味和滋味，且对人体健康有害，所以各国都规定了葡萄酒中二氧化硫的最高限量，我国GB,T15038-94规定，葡萄酒中游离二氧化硫不得高于50mg,L，总二氧化硫不得高于250mg,L 。 参照葡萄酒、果酒的通用方法GB/T15038-94，目前对葡萄酒中二氧化硫的残留量检测方法常用的有:盐酸副玫瑰苯胺比色法、蒸馏-碘量滴定法、直接碘量法等。但是研究表明，盐酸副玫瑰苯胺比色法对于本身有红色或玫瑰红色的样品(如葡萄酒等)在550nm波长处产生干扰，并且因偏差无任何规律可循，使干扰无法扣除;直接碘量滴定法，因葡萄酒的深红色影响滴定终点的判断而导致测定结果的不准确;相对而言蒸馏-碘量滴定法适用于测定葡萄酒中的二氧化硫测定，该方法先将二氧化硫从葡萄酒中蒸馏出来，然后溶解在水中，再对二氧化硫进行测定，这样可以避免直接在葡萄酒中测定时葡萄酒颜色对滴定终点判断的干扰，但是该方法大约需蒸馏 1个多小时，耗时较长，不适合大批量检测。本实验方案设计在滴定前对红葡萄酒进行预处理，即用交联聚乙烯吡咯烷酮脱去葡萄酒中的深红色，去除葡萄酒的颜色对滴定终点判断的干扰，再进行直接碘量法滴定，此法即弥补了直接碘量滴定法的不足，又可在葡萄酒中直接进行滴定测试，简便快捷、准确、重复性好。 2 实验目的 对直接碘量滴定法测葡萄酒中二氧化硫残留量进行改进，目的是消除红葡萄酒中的深红色对终点判断的干扰，快速、准确地检测葡萄酒中二氧化硫残留量，且重现性好。 3 实验原理 葡萄酒的颜色来自于酿制过程中产生的一些酚类物质，如酚类中的花色苷赋予了红葡萄酒的红色。本实验方案拟在滴定前对葡萄酒进行预处理，即用交联聚乙烯吡咯烷酮脱去葡萄酒中的深红色再进行直接碘量法测定。对色素的吸附原理为氢键作用，交联聚乙烯吡咯烷酮可通过分子中的羰基与葡萄酒中产生颜色的酚类上的酚羟基形成氢键。且两者对二氧化硫均无吸附作用，对二氧化硫的检测结果无影响。 用直接碘量滴定法测定葡萄酒中二氧化硫的含量的原理为: 葡萄酒中的二氧化硫分为游离二氧化硫和结合二氧化硫。利用碘可以与二氧化硫发生氧化还原反应的性质，用碘标准溶液作滴定剂，淀粉作指示液，可测定样品中游离二氧化硫的含量。在碱性条件下，样品中的结合二氧化硫被解离出来，然后再用碘标准溶液滴定，得到样品中总二氧化硫的含量。反应方程式为: -+2-I+SO+2HO 2I+SO+4H 2224 4 实验设备 冰箱、酸式滴定管、G3垂融漏斗、碘量瓶、吸量管、容量瓶、抽虑装置、棕色试剂瓶 5 实验材料及试剂(a.试剂的配制b.材料的处理) 待测市售红葡萄酒 碘标准溶液(约 0.1 mol,L ，精确至第4位小数),临用前稀释5倍; 亚硫酸氢钠标准样液:(约 0.02 mol/L，精确至第4位小数) 氢氧化钠:100g/L 硫酸(1，3):取1体积浓硫酸缓慢注入3体积水中 淀粉指示剂:10g/L, 按GB 603中4.5.20条配制，并加入40g氯化钠。 硫代硫酸钠:(约 0.1 mol,L ，精确至第4位小数) PVPP(交联聚乙烯吡咯烷酮) 6 实验操作步骤 6.1 游离二氧化硫测定 将1g交联聚乙烯吡咯烷酮粉加少许水调成粥状，加入 25 ml红葡萄酒试样，搅拌片刻，以 G3垂融漏斗抽滤，用纯水洗涤至滤液为100ml，吸取滤液于250ml碘量瓶中，加入少量碎冰块、1ml 淀粉指示液、10ml 硫酸溶液，摇匀，用碘标准溶液迅速滴定至蓝紫色，30秒内不变即为终点，记消耗的碘标准溶液的体积。平行测三次，根据公式计算所得结果为游离二氧化硫含量。 6.2 总二氧化硫测定 将 1g交联聚乙烯吡咯烷酮加少许水调成粥状，加入25 ml红葡萄酒试样，搅拌片刻，以G3垂融漏斗抽滤，用纯水洗涤至滤液为100ml，取25.00ml 氢氧化钠溶液于250ml碘量瓶中，再准确吸取所得滤液，并以吸管尖插入氢氧化钠溶液的方式，加入到碘量瓶中，摇匀，盖塞，静置15min后，再加人少量碎冰块、lml淀粉指示液、10ml硫酸溶液，摇匀，用碘标准溶液迅速滴定至蓝紫色，30秒内不变即为终点，记下消耗的碘标准溶液的体积。平行测三次，根据公式计算所得结果为总二氧化硫含量。 以水代替样品，做空白试验，操作同上。 6.3 方法的精密度试验 对红葡萄酒样品用本法测定多次，计算RSD(相对标准偏差)值，检验该方法测量的精密度。 6.4 方法的准确度试验 取10ml亚硫酸氢钠NaHSO 溶液 (约0.02mol/L ) 为标准样放入碘量瓶(说明: NaHSO33标准样可以代表二氧化硫标准样)，加入交联聚乙烯吡咯烷酮吸附后再用碘标准溶液滴定，测得亚硫酸氢钠溶液平均回收率， 并与其未经交联聚乙烯吡咯烷酮吸附测定的平均回收率比较，用于检验该方法测量的准确度。 7 结果及计算 X= (V-V)×1000×C×64.06 21 V 式中 X一样品中二氧化硫的含量， mg,l C-碘标准溶液的物质的量浓度， mol,L V-测定样品消耗的碘标准溶液的体积， mL 2 V-空白实验消耗的碘标准溶液的体积,mL 1 64.06-与1.00mol/L碘标准溶液相当的以mg表示的二氧化硫的质量 V-取样体积，mL 8 注意事项 1、交联聚乙烯吡咯烷酮先加少许水调成粥状才能加入葡萄酒试样，且应搅拌片刻，使其分散均匀。 2、I溶液应处于棕色瓶中置冷暗处保存 2 3、滴定时不宜剧烈摇瓶，且滴定速度不宜太慢，防止碘的挥发。 实验结果 通过实验获得的相关现象及数据如下: 1交联聚乙烯吡咯烷酮对葡萄酒的脱色效果比较 图1 交联聚乙烯吡咯烷酮(左)对葡萄酒的脱色前后对比图片 从图片的效果可知，聚乙烯吡咯烷酮对红葡萄酒有较好的脱色效果。 2 游离二氧化硫和总二氧化硫含量测定结果及其测定方法的精密度 2.1游离二氧化硫的测定结果及其测定方法的精密度 对红葡萄酒样品用本实验设计方法测定5次，得该葡萄酒中游离二氧化硫的含量，并计算RSD(相对标准偏差)值，以检验该方法测量的精密度。 表1 葡萄酒中游离二氧化硫的测定结果及其测定方法的精密度 序 号 1 2 3 4 5 V(葡萄酒)/mL 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 C(I) /(mol/L) 0.0018 2 V(I)初读数/mL 0.35 7.11 13.71 0.54 7.38 2 V(I)终读数/mL 6.98 13.61 20.39 7.10 14.01 2 V(I)/mL 6.63 6.50 6.68 6.56 6.63 2 空白V(I)初读数/mL 14.11 2 空白V(I)终读数/mL 15.08 2 空白V(I)/mL0.97 2 游离二氧化硫的含量(mg26.11 25.51 26.34 25.78 26.11 ,l) 游离二氧化硫含量的平均25.97 数(mg,l) RSD值(%) 1.2 2.2 总二氧化硫的测定结果及其测定方法的精密度 对红葡萄酒样品用本实验设计方法测定5次，得该葡萄酒中总二氧化硫的含量，并计算RSD(相对标准偏差)值，以检验该方法测量的精密度。 该葡萄酒游离二氧化硫含量为25.97/l，总二氧化硫含量为149.12mg/l，未超过国标的规定。(注:我国GB,T15038-94规定，葡萄酒中游离二氧化硫不得高于50mg,L，总二氧化硫不得高于250mg,L 。) 对红葡萄酒样品用本法测定5次，计算RSD(相对标准偏差)值，测定游离二氧化硫数值的RSD值为1.2%，合二氧化硫数值的RSD值为0.41%，说明本实验设计的新方法精密度好，重现性好。 3 方法的准确度试验结果 3(1加交联聚乙烯吡咯烷酮对葡萄酒脱色的加标回收实验结果与不加交联聚乙烯吡咯烷酮的的加标回收实验结果 按本设计的实验方法用交联聚乙烯吡咯烷酮脱色后再用碘标准溶液滴定，测得NaHSO3溶液的平均回收率为 94.5% ，与未经脱色直接测定的平均回收率96.2% 比较，两者相差很小，说明交联聚乙烯吡咯烷酮不仅对葡萄酒测定有突出的脱色效果，且对二氧化硫的测定无不利影响，同时高的回收率说明本实验设计改进的的新方法准确度高。 3.2 t检验法检验新方法准确度 本方法的回收率与准确度都比较高。 回收率如下: 一组:94.0% 93.3% 96.3% 二组:94.4% 96.3% 97.8% 两个小样本均数比较的t检验有以下应用条件: (1)两样本来自的总体均符合正态分布 (较大样本方差与较小样本方差的商是1.18，接近“1”。 (2)两样本来自的总体方差齐。 这两组数据满足t检验的条件 t计算 22计x,xn,1s，n,1snn，，，，，221211221222 t,sss,,，x-xcc，，12x,xx,x，，，，,,iisnn，，，，n,1，n,12212，，x-x1212 s,s,12n,1n,112用t检验法对两组样本数据平均值进行比较。计算t=1.271，查t检验临界值表，t表 t(0.05)=2.776，,t(0.05)，可得经过t检验证明，不存在显著差异，差异无统计表计 学意义。 结论 实验结果说明交联聚乙烯吡咯烷酮不仅对葡萄酒测定有突出的脱色效果，且对二氧化硫的测定无影响，可用于市售红葡萄酒中二氧化硫的测定。 学生获奖证书