啤酒中二氧化硫的檢測方法 段明明

1、晉中學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計題目啤酒中二氧化硫的檢測方法院系化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)應(yīng)用化學(xué)姓名段明明學(xué)號0809122107學(xué)習(xí)年限2008年9月至2012年6月指導(dǎo)教師郭彥青副教授申請學(xué)位理學(xué)學(xué)士2012年5月7日啤酒中二氧化硫的檢測方法學(xué)生姓名:段明明指導(dǎo)教師:郭彥青摘要:目前啤酒中二氧化硫的檢測方法多種多樣,如:甲醛碘量法、通氮蒸餾滴定亞硫酸測定法、鹽酸副玫瑰苯胺比色法、化學(xué)分析儀流動注射分析法及流通計時電位分析法等，本文對目前市場上常規(guī)使用的幾種啤酒中二氧化硫檢測方法進行了分析比較，對檢測方法的選用有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞：二氧化硫、啤酒、食品檢測Testingmethodofsulfurdi

2、oxideinbeerAuthorsName:DuanMingmingTutor:GuoYanqingABSTRACT:Atpresentinthetestingmethodofsulfurdioxidebeerisvaried,suchasformaldehyde-byiodinevolumemethod,thenitrogendistillation-titrationmethod,hydrochloricaciddeterminationsulfiteviceroseanilinecolorimetricmethod,chemicalanalyzerflowinjectionanalys

3、ismethodandcirculationtimepotentialanalysis,thispaperdiscussesthepresentmarketoftheroutineuseofso2detectionmethodseveralbeerareanalyzedandcompared,andthedetectionmethodfortheselectionofacertainreference.KEYWORDS：Sulfurdioxide；Beer；Foodtesting；Testmethods目錄1啤酒中的二氧化硫1二氧化硫的來源及其影響1二氧化硫的存在形式1二氧化硫的作用2抗氧化作

4、用2風(fēng)味穩(wěn)定劑2殺菌作用21.4二氧化硫過多的危害22檢測啤酒中二氧化硫含量的方法2直接碘量法2甲醛碘量法3鹽酸副玫瑰苯胺法3鹽酸副玫瑰苯胺比色法4通氮蒸餾一滴定亞硫酸測定法5分光光度法6化學(xué)分析儀流動注射分析法6流通計時電位分析法63啤酒中二氧化硫含量測定方法展望7參考文獻8致謝10引言隨著我國啤酒行業(yè)的迅速發(fā)展，在滿足了數(shù)量上的需求外，人們對啤酒質(zhì)量的要求正在不斷提高，因此，如何提高啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定性，延長啤酒的貨架壽命已成為質(zhì)量控制中急需解決的重要問題。啤酒風(fēng)味的變化主要是由于來自麥芽與麥汁的一些羰基化合物發(fā)酵時未得到充分還原而形成的，為此許多廠家為了保持風(fēng)味穩(wěn)定性，除在生產(chǎn)過程中盡量防止

5、氧的攝入外，還采取在灌裝前添加抗氧化劑的方法，SO2即屬于此類添加劑，它既是還原劑又是殺菌劑，由于它是屬于GRAS級的食品添加劑，安全而有效，在國外早已應(yīng)用于啤酒行業(yè)1。啤酒中的二氧化硫二氧化硫的來源及其影響啤酒中的二氧化硫主要來自于兩個方面；一方面是啤酒釀造的原輔材料中，如啤酒花、輔料和麥芽等。另一方面是啤酒在發(fā)酵過程中酵母的代謝產(chǎn)生的二氧化硫。據(jù)相關(guān)資料顯示，原料中94%的二氧化硫在麥汁煮沸中揮發(fā)掉，因而啤酒中的二氧化硫主要來自于酵母代謝。可以認為，1015mg/L的二氧化硫是酵母產(chǎn)生的。大量不確定的因素可以影響二氧化硫的含量，包括麥汁成分、發(fā)酵工藝條件、酵母菌株與生理狀況。麥汁中脂類含量

6、與溶解氧量直接影響二氧化硫含量。麥汁中脂類含量增加，成品啤酒中二氧化硫含量急劇降低。而采用純氧充氧的麥汁發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化硫含量明顯降低。發(fā)酵工藝條件也影響著二氧化硫的含量，例如大量的文獻報道了發(fā)酵壓力與發(fā)酵溫度直接影響成品啤酒中二氧化硫含量。王德良2等人研究發(fā)現(xiàn)麥汁的添加方式對發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化硫含量也有著重要的影響。采用生理活性較弱的酵母進行接種發(fā)酵而產(chǎn)生的二氧化硫普遍低于正常發(fā)酵的情況。二氧化硫的存在形式二氧化硫在不同的酸度環(huán)境下以游離二氧化硫和結(jié)合二氧化硫兩種形式存在。當(dāng)pH在1.777.20之間時，游離二氧化硫主要以亞硫酸氫根的形式存在。而啤酒溶液的典型pH在3.54.5左右。所以

7、啤酒中的游離二氧化硫主要以亞硫酸氫根的形式存在。二氧化硫還能與啤酒中的醛、糖、色素等物質(zhì)發(fā)生可逆反應(yīng)。這些發(fā)生反應(yīng)的二氧化硫稱為結(jié)合二氧化硫。游離二氧化硫和結(jié)合二氧化硫在啤酒中是同時并存的。總二氧化硫即為游離二氧化硫和結(jié)合二氧化硫的總和。啤酒中作的二氧化硫濃度一般為130mg/L。二氧化硫的作用抗氧化作用作為抗氧化劑主要是由于二氧化硫能夠結(jié)合氧而產(chǎn)生無毒害影響的硫酸根離子，從而消耗了啤酒中大部分的溶解氧，降低了啤酒氧化速率，減慢氧化性渾濁和老化風(fēng)味的形成速度34。風(fēng)味穩(wěn)定劑作為風(fēng)味穩(wěn)定劑主要是由于二氧化硫能夠與含醛類化合物與酮類化合物等羰基化合物結(jié)合產(chǎn)生非揮發(fā)性的亞硫酸鹽加成物56，從而掩蓋了

8、不飽和醛類的劣味,有利于改善啤酒的風(fēng)味。一般當(dāng)二氧化硫的濃度大于2mg/L時，就可以掩蓋大部分劣醛的味道7。殺菌作用游離的二氧化硫能夠有明顯的抑制細菌增長的作用8，一般認為游離二氧化硫?qū)毦囊种颇芰樞驗椋焊锾m氏陰性菌革蘭氏陽性菌霉菌酵母。當(dāng)啤酒中的游離二氧化硫消耗殆盡時，結(jié)合態(tài)的二氧化硫與啤酒中的醛類、酮類的反應(yīng)將逆向進行，生成游離態(tài)二氧化硫，抑制細菌增長。同時Kanedaetal等表明亞硫酸鹽能抑制自由基的反應(yīng)9。二氧化硫過多的危害然而SO2不是添加得越多越好，成品中殘留的SO2過多，不僅會使啤酒產(chǎn)生不良風(fēng)味，而且SO2對亞硫酸鹽敏感的人來說還會產(chǎn)生一系列過敏反應(yīng)6。為此一些國家對食品中

9、殘留的作了一定的限量，如英國允許的最高使用量是70mg/kgV，美國FDA則將10mg/kg（以總SO2計）設(shè)定為界限值【10，超過此數(shù)值時必須在標簽上加以標注。國家有關(guān)標準規(guī)定發(fā)酵酒的二氧化硫殘留量應(yīng)WO.O1g/kg。檢測啤酒中二氧化硫含量的方法目前我國檢測啤酒中二氧化硫含量的方法多種多樣，主要采用碘量法、堿滴定法、比色法及蒸餾法等，以及一些新型檢測技術(shù)1112。直接碘量法方法原理：啤酒中的SO2包括游離的和結(jié)合的，加入NaOH破壞其結(jié)合狀態(tài)并使之固定13，再用碘標準溶液進行滴定。方法步驟：吸取氫氧化鈉溶液于碘量瓶中，再將樣品以吸管尖插入氫氧化鈉溶液的方式加入到碘量瓶中，搖勻，蓋塞。靜置一

10、段時間后，再加入少量冰塊、淀粉指示劑、硫酸溶液，搖勻，用碘標準溶液迅速滴定至藍色，30s內(nèi)不變即為終點記下消耗碘標準溶液的體積。以水代替樣品做空白試驗，操作同上。誤差分析：由于樣品中含有其他還原性物質(zhì)，使測定值偏高。優(yōu)點：無需蒸餾，只需滴定操作，檢測儀器簡單，檢測時間短、檢測步驟方便、檢測效率高，適用于大批量檢測。缺點:啤酒顏色影響滴定終點顏色的判定，肉眼分辨有影響。以水代替樣品做空白試驗沒有考慮啤酒本底的影響。直接碘量法對啤酒中二氧化硫含量的測定,過程受其它還原性物質(zhì)的干擾,造成測定結(jié)果的準確度差，為了克服這個方面的缺點，李忠軍和汪德榮14兩位教授在2001年對直接碘量法進行了改進，并探討了

11、不同環(huán)境下的最佳分析條件。本法探討了用甲醛作掩蔽劑碘量法測定啤酒中殘留的二氧化硫，最佳分析條件為:pH為34,甲醛用量為SO2含量的24倍，掩蔽時間為4min,溫度2533C，該法的檢出限為2x10-5g/kg，可滿足啤酒中二氧化硫的測定。方法原理：二氧化硫在水溶液中主要以hso3-及SO32-形式存在，我們在體系中加入掩蔽劑甲醛后，由于甲醛的氧化作用，體系中沒有存在，只有其它的還原性物質(zhì)或離子消耗碘標準溶液9。而碘量法不加掩蔽劑，直接用碘標準溶液滴定，溶液中hso3-及其它還原性物質(zhì)和離子均消耗碘溶液，由兩次滴定之差就扣除了干擾離子的影響，從而測得實際二氧化硫的含量。方法步驟：將啤酒及緩沖溶

12、液置于碘量瓶中，加淀粉溶液，用碘標準溶液滴定至溶液呈淡藍色30秒不變色為止，記錄體積V；按同樣分析步驟，加入適量掩蔽劑,測干擾空白體積v2,v1-v2即為體系中hso3-所消耗的碘標準溶液體積，據(jù)此可計算出樣品中的二氧化硫。誤差分析：與直接碘量法一樣，此法亦受酸堿性影響，堿性過大，由于堿與I2反應(yīng)生成10-，進而自身歧化成103-和1-，多消耗碘液，使測定結(jié)果偏高；且在強堿性溶液中甲醛與二氧化硫的掩蔽產(chǎn)物分解，掩蔽失效亦引起結(jié)果偏高。優(yōu)點：無需蒸餾，只需滴定操作，檢測儀器簡單，檢測時間短、檢測步驟方便、檢測效率高，適用于大批量檢測。消除了啤酒本底的影響。缺點：啤酒顏色影響滴定終點顏色的判定，肉

13、眼分辨有影響，控制條件太多。2.3鹽酸副玫瑰苯胺法方法原理：啤酒中游離的SO2被四氯化汞鈉吸收液吸收，生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，再與甲醛和堿性品紅作用，經(jīng)分子重排生成紫紅色的絡(luò)合物13，這個紫紅色的深淺和SO2的濃度成正比，從而根據(jù)測定顏色來確定啤酒中SO2含量。方法步驟：首先配制二氧化硫標準系列溶液，以正己醇為消泡劑，向冷的未脫氣啤酒中加入6種不同濃度的二氧化硫標準使用液（通過二氧化硫儲備液加入汞穩(wěn)定劑經(jīng)稀釋后配制），再分別加入鹽酸副玫瑰苯胺溶液，旋轉(zhuǎn)混合后再加入甲醛溶液定容混勻。保溫一段時間后取出，以未加標樣的顯色液作參比，于550nm測定吸光值，制作校準曲線的回歸方程。以樣品空白作參比，同法測定

14、樣品的吸光度，二氧化硫含量通過校準曲線線性回歸方程計算求得。誤差分析：測定樣品時，以標準的零管作參比液，未考慮啤酒樣品本底的影響，因此會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高。優(yōu)點:操作簡單，靈敏度高，再現(xiàn)性好，為我國標準GBT500934規(guī)定的方法。缺點：操作過程使用了有毒的四氯汞鈉溶液，易對環(huán)境造成汞污染；檢測時間較長；形成的絡(luò)合物易與試樣中干擾物質(zhì)反應(yīng)，進而影響實驗結(jié)果；樣品自身顏色也會對測定結(jié)果造成干擾。該法測得的是游離SO2與部分結(jié)合SO2的總和【15】。鹽酸副玫瑰苯胺比色法鹽酸副玫瑰苯胺法測得的是啤酒中游離SO2與部分結(jié)合SO2的總和，用該法測定樣品時,以標準的零管作參比液,未考慮啤酒樣品本底的影響,因

15、此會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高。為了克服這幾方面的缺點，張曉磊和蔡心堯【9兩位教授對該法進行了改進，在樣品處理時加入氫氧化鈉溶液后已將結(jié)合的SO2釋放出來以游離態(tài)存在，所以測定的結(jié)果是總so2。并且以啤酒作本底繪制工作曲線，樣品的測定中又通過空白的制備而消除了啤酒本底的影響，因此測定結(jié)果更準確。方法原理：啤酒中的SO2包括游離的和結(jié)合的，加入NaOH破壞其結(jié)合狀態(tài)并使之固定，加入h2so4又使SO2游離，游離的SO2被四氯化汞鈉吸收液吸收，生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，再與甲醛和堿性品紅作用，經(jīng)分子重排生成紫紅色的絡(luò)合物【13，這個紫紅色的深淺和SO2的濃度成正比，從而根據(jù)測定顏色來確定啤酒中SO2含量，與標準系列

16、比色定量【16。反應(yīng)方程式如下：1SO2+2NaOHfNa2SO3+H2O（固定SO2）2Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2+H2O（SO2游離）3（HgCl4）2-+SO2+H20f（HgCl2SO3）2-+2C1-+2H+4（HgCl2SO3）2-+HCHO+2H+HgCl2+CH3OSO3H5H2N-h2n-=NH2N+H3CL-N+H3CL-CWHCLTCLqNCL-H3+NN+H3CL-+3CH3OSO3HTHO3SCH2-HN=-NH-CH2-SO3HcX.0-NH-CH2-SO3H+CL-方法步驟：步驟同鹽酸副玫瑰苯胺法，只是在樣品和空白的制備上進行了改進。樣品的制備：

17、吸取汞穩(wěn)定劑及H2SO4溶液于容量瓶中。用加有正己醇的量筒量取冷的未脫氣啤酒至容量瓶中，旋轉(zhuǎn)混合，加入NaOH溶液，旋轉(zhuǎn)混合并保持15s,再加入H2SO4溶液，加水至刻度，混勻。空白的制備：用加有正己醇的量筒量取冷的未脫氣的啤酒至容量瓶中，加入淀粉指示劑，然后用滴管滴加碘溶液，至藍色不褪，再加入少許碘溶液，使碘稍過量，加水至刻度，充分混勻。優(yōu)點：操作較簡捷，且具有較好的回收率與重復(fù)性，可滿足產(chǎn)品質(zhì)量控制分析的要求16，適合從事啤酒生產(chǎn)與質(zhì)檢的單位使用。缺點：操作過程使用了有毒的四氯汞鈉溶液，易對環(huán)境造成汞污染；檢測時間較長；形成的絡(luò)合物易與試樣中干擾物質(zhì)反應(yīng)，進而影響實驗結(jié)果；樣品自身顏色也會

18、對測定結(jié)果造成干擾。2.5通氮蒸餾一滴定亞硫酸測定法方法原理：在酸性條件下通過蒸餾亞硫酸根后，再用堿進行滴定17。用過氧化氫（H202）收集二氧化硫（SOJ,形成方法步驟：將過氧化氫溶液置于收集瓶中，加入混合指示劑（溶液呈紫色），再加入氫氧化鈉溶液，待溶液呈橄欖綠色后，將收集瓶安裝在蒸餾裝置上。燒瓶中加入預(yù)先冷卻的啤酒、乙醇、消泡用硅油和磷酸，之后，快速安裝在蒸餾裝置上，邊通氣邊火焰加熱一段時間。取下收集瓶并將瓶口以去離子水洗滌，而后用氧氧化鈉溶液滴定至溶液呈橄欖綠色，計算亞硫酸含量。優(yōu)點：由于采用了雙重冷凝管，被蒸餾出的水、乙醇、有機酸的量相對減少，所以對測定值不會帶來影響。另外占用空間小，

19、分析時間短，操作簡便。同時避免了蘭金法采用減壓操作容易出現(xiàn)倒流的弊端，改為通氣法18。缺點：亞硫酸是不穩(wěn)定的化合物，自樣品取樣至定量，其過程易產(chǎn)生誤差；定量操作過程中，也容易出現(xiàn)亞硫酸的分解現(xiàn)象；要求快速取樣給操作帶來相當(dāng)難度。2.6分光光度法方法原理：啤酒中的亞硫酸鹽與汞穩(wěn)定劑反應(yīng)，生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，再與甲醛和鹽酸副玫瑰苯胺作用生成紫紅色絡(luò)合物，與標準系列比較定量19。方法步驟：移取汞穩(wěn)定液和硫酸溶液于容量瓶中，加入未除氣的啤酒樣(取樣時加消泡劑)，搖勻，加入氫氧化鈉溶液，搖勻，靜15s，再加入硫酸溶液，定容，同時做空白實驗。吸取一定量定容液至另一容量瓶中，加入顯色劑和甲醛溶液，定容。25C

20、水浴中保溫一段時間，在550nm處以空白樣作比對，測定其吸光度值，標準曲線法定量。優(yōu)點：操作簡捷，靈敏度高，且具有較好的回收率與重復(fù)性。缺點：操作過程使用了有毒的四氯汞鈉溶液，易對環(huán)境造成汞污染；檢測時間較長。2.7化學(xué)分析儀流動注射分析法方法原理:樣品酸化后從游離亞硫酸鹽和不穩(wěn)定的結(jié)合亞硫酸鹽中釋放SO2氣體,樣品加熱到90C時，全部亞硫酸鹽從乙醛一亞硫酸鹽絡(luò)合物中釋放S02，SO2氣體通過聚四氟乙烯膜，與甲醛和副薔薇苯胺鹽酸鹽反應(yīng)，生成副薔薇苯胺鹽酸鹽一甲基磺酸，再與標準曲線比色定量20。方法步驟:分別配制鹽酸、硫酸、甲醛溶液、清洗劑、顯色劑，試劑隨泵在不同接口處導(dǎo)人反應(yīng)體系。取梯度標準使

21、用液，置于測量杯中用以確定標準曲線；以二氧化硫含量較低的除氣啤酒作為基體以扣除背景干擾；取待測樣品經(jīng)充分除氣過濾，收集濾液于測量杯中，進行樣品中二氧化硫含量的測定。優(yōu)點：該方法結(jié)合了空氣分離式連續(xù)流動分析(CFI)的低分散和流動注射分析(FIA)的高速度雙重優(yōu)點，測定結(jié)果準確性高，重復(fù)性好，與其余二氧化硫檢測方法相比有無法比擬的優(yōu)越性21。檢測過程自動化，只需人工進行樣品處理和試劑配制，大大提高了檢測效率。以二氧化硫含量低的除氣啤酒作為基體可以有效扣除背景干擾，可謂其獨特優(yōu)勢。缺點:相對造價成本較高。流通計時電位分析法方法原理:溶解的二氧化硫或亞硫酸氫鹽的電化學(xué)檢測基礎(chǔ)是將金電極調(diào)整到一個合適

22、的電位，才能于金電極上對二氧化硫進行吸附收集。下一步驟，是將沉積的二氧化硫進行化學(xué)氧化。在計時電位模式下,這個氧化過程是在恒定電流下進行的，再通過監(jiān)控電極的電位以繪制計時電位的響應(yīng)曲線。快速讀取的位勢值通過一個通道計算器進行實時處理，這樣可以得到一個峰值型號以取代波形的模式。峰值區(qū)域和樣品中的二氧化硫含量成正比22。方法步驟：在堿化的樣品溶液中將游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化成亞硫酸鹽陰離子。在酸化的溶液中，通過一個半滲透膜將釋放出的二氧化硫及時分離出來，再通過一個電解液輸送到測量池中，最后通過溶出計時電位法進行測量。電化學(xué)檢測在一個裝備353c型三相電極的電化學(xué)分析電腦上進行。數(shù)據(jù)處理和分析軟

23、件使用的是Windows版本的vcrsinn2.2。工作和輔助電極分別是E-T/AX金電極絲和鉑電極絲。內(nèi)置標準電極是在飽和KC1中的銀一銀氯化物電極。誤差分析：二氧化硫的沉積可能會受到許多因素的阻礙，會使得檢測結(jié)果偏低。優(yōu)點：操作簡單、檢測時間短、重現(xiàn)性好、靈敏度高，對環(huán)境友好。缺點：二氧化硫的沉積可能會受到許多因素的阻礙，尤其是高氯離子含量的存在；相對造價成本比較高。啤酒中二氧化硫含量測定方法展望目前我國二氧化硫含量測定主要采用碘量法、堿滴定法和比色法，新的檢測方法如熒光法、化學(xué)發(fā)光法、電化學(xué)和酶法也有應(yīng)用，還有一些新的分離檢測技術(shù)，如流動注射、離子色譜、氣體擴散膜分離、毛細管電泳和各類傳

24、感器的發(fā)展也十分迅速11。這些新型檢測方法具有操作簡單、檢測時間短、重現(xiàn)性好、靈敏度高等優(yōu)點，但是相對造價成本都較高。所有的檢測方法都有他們的優(yōu)缺點，合理選擇檢測方法必須根據(jù)自己的目的、考慮環(huán)境因素和經(jīng)濟狀況。對于一些大型企業(yè)和檢測機構(gòu)來說，他們對檢測結(jié)果要求比較高，要求非常精確，并且有很強的經(jīng)濟后盾，一些新型的方法比較適合他們。雖然檢測方法越來越簡單，但是所有的檢測方法都或長或短得做一整套的實驗才能得出測定結(jié)果，希望未來能夠發(fā)明一種像溫度計一樣的檢測儀器，不需要做實驗，只需通過簡單的測量就能得出結(jié)果。參考文獻：管敦儀.啤酒工業(yè)手冊(修訂版)1北京.中國輕工業(yè)出版社,1998,14(6).王德

25、良，張五九.趙滌飛二氧化硫與啤酒抗氧化性J.釀酒,2003,(01):3134.李紅，吳永陽，張五九啤酒抗氧化指標的研究J啤酒科技，2004,9(8):17一21.劉雨瀟，林智平，王會軍談SO2在啤酒中的作用與變化J.啤酒科技，2003,15(5):60一63.DofourHetal.J.Proceedingsofthe23thEBCM.1991，209.張曉磊，蔡心堯.比色法測定啤酒中二氧化硫的含量J啤酒工業(yè)，26(5):37一40.陳勇桂.淺談副玫瑰苯胺法測定啤酒中二氧化硫J.啤酒，1996,113(2):25.王亞楠.代謝控制提高啤酒風(fēng)味穩(wěn)定性的研究D.天津:天津科技大學(xué)，2002.KanedaH.etal.J.AgricJ.Food.Chem，1994，42:2428一2432.胡國棟.食品與發(fā)酵工業(yè)，1987，(3):7072.李梅，謝彬.碘量法在啤酒分析中的應(yīng)用.啤酒科技，北京，2004，(12):3233.王麗麗，紀淑娟，李順食品中二氧化硫及亞硫酸鹽的作