葡萄酒中金属离子的测定及其对葡萄酒品质的影响

徐 晶，韩东轩，董英杰，李 明

（1.通化师范学院食品科学与工程学院，通化134002；2.通化师范学院长白山本土冰葡萄酒酿造与质量控制吉林省校企联合技术创新实验室，通化134002)

葡萄酒是以葡萄或葡萄汁为原料，经过酵母发酵酿造而成的酒精饮料，其酒精度介于啤酒和白酒之间。葡萄酒中含有很多微量金属元素，有些微量金属元素对葡萄酒的稳定性、花色苷及色度等产生影响[1],从而影响葡萄酒的品质。本文采用火焰原子吸收光谱法测定了Fe2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+5种金属离子在葡萄酒中的含量，并结合紫外-可见光谱法考察了金属离子对葡萄酒的颜色的影响，同时测定了金属离子对葡萄酒pH的影响。

1 材料与方法

1.1 主要材料

葡萄酒：由通化师范学院与企业联合研制。

1.2 主要试剂

Fe2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+标准储备液，浓度均为1000μg/mL（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；浓硝酸（优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司）；盐酸（优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司）；氯化钙（分析纯，天津致远化学试剂有限公司）；氯化亚铁（分析纯，辽宁泉瑞试剂有限公司）；氯化铜（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；氯化锌（分析纯，辽宁泉瑞试剂有限公司）；氯化锰（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.3 主要仪器

原子吸收分光光度计（AA2200s型，安徽皖仪科技股份有限公司）；铁、钙、铜、锌、锰空心阴极灯（AS-1型，均产自北京有色金属研究总院）；紫外可见分光光度计（UV-2600型，日本岛津株式会社）；分析天平（梅特勒-托利多有限公司）；PHS-3C型酸度计（上海雷磁仪器厂）

1.4 试验方法

1.4.1 金属离子系列标准溶液的配制

用火焰原子吸收分光光度法测量葡萄酒中钙、铜、铁、锌、锰离子含量。按照表1配制金属离子标准使用液，其中钙、铜、锰标准储备液用0.5%HNO3缓冲液制备标准使用溶液；铁、锌标准储备液用2%HCl缓冲液制备标准使用溶液[2]。

表1 标准系列溶液浓度

1.4.2 样品处理

采用湿法消化法对葡萄酒样品进行前处理。取20mL葡萄酒溶液置于100 mL锥形瓶内，打开通风橱，在电热板上除去酒精的味道后，加入60mL硝酸，加热至溶液淡黄色或者无色，冷却后加入去离子水定容至100mL容量瓶中[3]。

1.4.3 样品测定

用火焰原子吸收分光光度法测定葡萄酒样品中各金属离子的吸光度，平行测定3次，取平均值。按照表2设定火焰原子吸收光谱法测定金属离子的测定条件[4]。

表2 各离子原子吸收测定条件

1.4.4 金属离子对葡萄酒颜色的影响

将葡萄酒稀释10倍，利用紫外-可见分光光度计在200～900nm波长内扫描酒样。按照表3取不同量的金属离子储备液加入5mL葡萄酒样品中，定容至50mL[5]，用紫外-可见分光光度计测量样品吸光度，观察吸光度的变化。

1.4.5 金属离子对葡萄酒pH的影响

分别取50mL葡萄酒样品置于烧杯中，按照表3中的添加量加入不同浓度梯度的CaCl2、FeCl2、CuCl2、ZnCl2、MnCl2，用pH计测定溶液pH值。

表3 葡萄酒中金属离子添加量

2 结果与分析

2.1 金属离子标准曲线及相关系数

按1.4.3原子吸收测定条件，测定表1中各标准系列溶液的吸光度，得各金属离子的线性方程和相关系数见表4。可见，在测定条件下，各离子线性关系良好，相关系数均大于0.99。

表4 金属离子标准曲线线性方程及相关系数

2.2 样品中金属离子含量

按1.4.3测定条件测定葡萄酒样品中五种金属离子的吸光度，结果见表5。可见，在葡萄酒中含有这五种金属离子，其中Ca2+含量最高，为13.4595μg/mL，其后依次为Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+。葡萄酒中金属离子除来源于葡萄本身外，也与其生境中土壤含量、降水量及农药的施用有关，在酿造过程中使用的容器和设备也可能带入金属离子。

表5 样品中各离子的吸光度及所含浓度

2.3 金属离子对葡萄酒颜色的影响

添加金属离子后，葡萄酒无肉眼可见的明显颜色变化，用葡萄酒的紫外-可见图谱变化作为葡萄酒色度变化的依据。在200～900nm波长范围内扫描葡萄酒 样品，有三 处 吸收峰，分别 是216.00、264.00、747.00nm，如图1所示，所对应的吸光度分别为4.335、4.007、0.066。在这三个吸收峰对应波长处，测定加入不同浓度离子时葡萄酒样品的吸光度，结果见图2-4。由图可知，在216.00nm和264.00nm处，金属离子Fe2+、Cu2+、Ca2+、Mn2+的加入对葡萄酒吸光度无显著影响，而Zn2+的加入会显著降低葡萄酒的吸光度，但葡萄酒吸光度降低程度与Zn2+浓度无显著正相关。在747.00nm处，Fe2+将增大葡萄酒吸光度，Ca2+、Cu2+、Zn2+将降低葡萄酒吸光度，Mn2+加入对葡萄酒吸光度基本无影响。

图1 葡萄酒吸收光谱曲线

图2 波长216.00nm金属离子对葡萄酒吸光度的变化

图3 波长264.00nm金属离子对葡萄酒吸光度的影响

图4 波长747.00nm金属离子对葡萄酒吸光度的影响

2.4 金属离子对葡萄酒pH的影响

不同添加量金属离子对葡萄酒pH的影响见图5。可见，随着金属离子的加入，葡萄酒pH下降，五种金属离子中Mn2+对pH影响最小，Zn2+次之，对葡萄酒pH影响最大的是Fe2+，当Fe2+浓度增加到0.16%时，葡萄酒pH由3.20下降到2.13，相当于氢离子浓度增大10倍以上。

图5 不同浓度金属离子的葡萄酒pH的影响

3 结论

金属离子对葡萄酒颜色无显著影响，但影响葡萄酒的紫外-可见吸收光谱。在葡萄酒紫外-可见吸收光谱的三个吸收峰处，Zn2+能显著降低葡萄酒在216.00 nm和264.00nm处吸光度，而对747.00nm处的吸光度影响较小；Fe2+、Cu2+、Ca2+对216.00 nm和264nm处吸光度无显著影响，但对747.00 nm处吸光度有影响，Fe2+将增大葡萄酒吸光度，Ca2+、Cu2+将降低葡萄酒吸光度；Mn2+对葡萄酒在三个吸收峰处的吸光度几乎无影响。

葡萄酒pH随金属离子浓度增大而下降，不同金属离子引起葡萄酒pH下降的程度不同，其引起葡萄pH下 降 程 度 由 大 到 小 顺 序 是Fe2+＞Ca2+＞Cu2+＞Zn2+＞Mn2+。