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、化學分析儀流動注射分析法及流通計時電位分析法等。啤酒風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味穩(wěn)定性,除在生產(chǎn)過程中盡量防止氧的攝入外,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,在國外早已應用于啤酒行業(yè)。
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??梢哉J為,10~15mg/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。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。
1 直接碘量法
方法原理:啤酒中的SO2包括游離的和結合的,加入NaOH破壞其結合狀態(tài)并使之固定,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。
2 甲醛—碘量法
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,并探討了不同環(huán)境下的佳分析條件。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,佳分析條件為: pH 為3~4,甲醛用量為SO2 含量的2~4倍,掩蔽時間為4min,溫度25~33℃,該法的檢出限為2×10- 5 g/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V1;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反應生成IO- ,進而自身歧化成IO3- 和I- ,多消耗碘液,使測定結果偏高;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,肉眼分辨有影響,控制條件太多。
3 鹽酸副玫瑰苯胺法
方法原理:啤酒中游離的SO2被四鈉吸收液吸收,生成穩(wěn)定的絡合物,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,因此會導致測定結果偏高。
優(yōu)點: 操作簡單,靈敏度高,再現(xiàn)性好,為我國標準GB/T5009.34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;形成的絡合物易與試樣中干擾物質(zhì)反應,進而影響實驗結果;樣品自身顏色也會對測定結果造成干擾。該法測得的是游離SO2與部分結合SO2 的總和。
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