变色酸法如何测定白酒中的甲醇
关键词：变色酸 白酒 甲醇 吸光度 氮吹仪 色谱仪
摘要：
对白酒中甲醇的快速检测方法作了研究表明，甲醇在酸性磷酸溶液中被高锰酸钾氧化生成甲醛，在浓硫酸作用下，甲醛与变色酸结合生成蓝紫色络合物，通过吸收光谱扫描确定572nm为吸收峰，建立以浓度为横坐标、吸光度值为纵坐标的标准曲线方程，探讨了氧化时间、氧化剂用量、反应温度、硫酸浓度等反应条件参数，对泸州老窖和高梁酒作了样品检测。
1：前言
甲醇是白酒中对人体有毒有害的物质，国标中规定甲醇的含量不能超过0.4 mg/ml，近年来因用工业酒精勾兑白酒造成白酒中的甲醇含量超标，引起的中毒事件时有发生。因此，对白酒中甲醇含量的快速检测显得十分重要。目前，国内外对甲醇的危害及甲醇的检测方法均有研究。对白酒中甲醇的检测，尤其是快速检测非常重视。目前常用的白酒中甲醇的检测方法包括：气相色谱法、铬变酸比色法、二硝基苯肼法、品红—亚硫酸比色法、变色酸比色法。气相色谱检测灵敏度高，但需要昂贵的仪器设备和较高的分析检测费用，铬变酸比色法线性范围较小，二硝基苯肼法试剂用量大且二硝基苯肼毒性较强。品红亚硫酸钠比色在水浴中的时间较长且该方法的检测限度为200ug/ml,检测限度过高,不利于检测.变色酸法检测时间较短,反应灵敏,检测下限低.因此以此为基础对该方法进行进一步研究。
2：实验部分
2.1：仪器与试剂
双光束紫外可见分光光度计，型号：UV-759CRT
高锰酸钾—磷酸溶液：称取3g高锰酸钾，加入15ml磷酸（85%）与70ml水的混合液中，溶解后加水至100ml。
草酸硫酸溶液：称取7克含2分子水的草酸，溶解于硫酸中至100ml。
变色酸显色剂：称取0.100g变色酸溶解于20ml蒸馏水中，如未溶解完全，过滤除去沉淀。
甲醇标准溶液：称取1.000g甲醇。置于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度（10mg/ml）。
甲醇标准使用液：吸取10.0 ml甲醇标准溶液，置于100ml容量瓶中，加水至刻度（1.0mg/ml）。
2.2：实验方法
2.2.1：原理
甲醇在酸性磷酸溶液中，易被高锰酸钾氧化，生成甲醛： 所生成的甲醛在浓硫酸溶液中与变色酸结合，呈蓝紫色。其呈色强度与甲醇含量成正比。过量的高锰酸钾可能产生紫色干扰，因此要用硫酸草酸还原溶液去除高锰酸钾。
2.2.2：实验操作
用移液管吸取不同浓度的甲醇标准溶液5ml于试管中，摇匀，加入0.5ml高锰酸钾，氧化5分钟，再加入草酸硫酸溶液除去过量高锰酸钾，去除紫色干扰。当颜色消失后再加入1—2滴草酸硫酸溶液，然后依次加入0.5%变色酸1ml，4ml浓硫酸，加入浓硫酸时应注意缓慢加入，以防止分层.沸水浴中加热10分钟。
3：结果与讨论
3.1：甲醇、甲醛、甲酸
图1:甲醇、甲醛、甲酸全光谱的叠加
从图1中可以看出，300nm—900nm时，其扫描曲线是一致的。基本没有吸收。300nm以下，甲醇和甲醛的吸光度依旧下降，甲酸则出现吸光度增加，在210nm处达到高吸收峰。以此可以定性检测氧化时是否出现甲酸。
3.2：高吸收峰所对应波长的确定
图2:反应产物吸光度扫描
从图2可以看出，吸光度在波长为572nm时达到高值，可以确定该吸光度所对应的波长为572nm。在该波长下测定的吸光度准确。
3.3：标准曲线
上面已经确定了变色酸法生成物质在572nm处有高吸收峰，因此在该波长处测定该物质的吸光度。先配制已知浓度为10ug/ml、50ug/ml、100ug/ml、150ug/ml、200ug/ml的标准溶液，经过一系列反应后，将最后的产物在紫外光度仪下进行扫描、测量。
图3:光谱扫描图
表1:标准曲线绘制数据记录表
|
浓度（ug/ml） |
10 |
50 |
100 |
150 |
200 |
|
A值（吸光度） |
0.07 |
0.329 |
0.592 |
0.821 |
1.015 |
图4:标准曲线
3.4：氧化时间
图5:光谱扫描图
现配置浓度为100ug/ml的溶液，按照过程依次加入反应物质，只是氧化时间分别为3min、5min、7min、9min、12min，经过反应后测定产物吸光度、扫描。从上图可以看出，该反应氧化5min时达到高吸收值，且在210nm处没有出现吸收峰，可定性认为没有甲酸生成。
表2:氧化时间曲线绘制记录表
|
氧化时间（min） |
0 |
3 |
5 |
7 |
9 |
12 |
|
A（吸光度） |
0 |
0.726 |
0.805 |
0.761 |
0.696 |
0.796 |
图6:氧化时间曲线
3.5：氧化剂用量
先配制浓度为50ug/ml的标准溶液，然后按氧化剂用量为0.1ml、0.3ml、0.5ml、0.7ml、0.9ml分别加入各管，氧化时间为5min，然后依照过程反应，最后在572nm处测定其吸光度。从上面的曲线可以看出，当氧化剂用量为0.5ml时吸光度达到高值。
表3:氧化剂用量曲线测定数据记录表
|
外界条件及不变因素 |
50ug/ml 沸水浴100℃ 室温18℃ |
|
氧化剂用量（ml） |
0 |
0.1 |
0.3 |
0.5 |
0.7 |
0.9 |
|
A值（吸光度） |
0 |
0.340 |
0.559 |
0.659 |
0.626 |
0.529 |
图7:氧化剂用量曲线
3.6：反应温度
配制50ug/ml、100ug/ml的标准溶液各四支，然后通过过程进行反应，最后将各反应依次在100℃（沸水浴）、70℃（恒温水浴）、18℃（室温）、2℃（冰浴）中进行反应，10min后，沸水中的变成深紫色，恒温水浴变成紫色，室温下变成淡紫色，冰浴中为淡黄色。1h后，室温、恒温水浴中的颜色变深，但可用目视比较，比沸水浴的浅，冰浴中的几乎不变颜色。因此选用100℃（沸水浴）进行反应。
3.7：硫酸浓度
配制1+2、1+5的硫酸，然后在用标准溶液反应，加入硫酸时换成1+2、1+5和浓硫酸，经过10min沸水浴后，可以看到：加入浓硫酸变成紫色，而加入1+2、1+5的硫酸依然为淡黄色。颜色没有显著变化。沸水浴半小时，颜色依旧没有变化。所以采用浓硫酸进行反应。
3.8: 结果分析
通过对以上因素的探讨，对用变色酸法测甲醇含量做出了改进，改进后的方法如下：白酒中的甲醇在酸性磷酸环境下，用高锰酸钾氧化5min，草酸硫酸溶液去除高锰酸钾的紫色干扰，再向试管中加入1ml变色酸，摇匀。沿壁缓慢加入4ml浓硫酸。最后在沸水浴中10min.取出冷却后测定吸光度值。注意：变色酸要现配现用，高锰酸钾要保存在棕色瓶中，放置时间不宜过长。
4: 样品测定
在纯甲醇中加入乙醇后作校对，由于没有无甲醇的乙醇，因此利用甲醇标准曲线进行检测换算，只加乙醇的吸光度为0.219，利用公式y = 0.0049x + 0.0609，其甲醇为32ug/ml。修正后标准曲线
表4:标准曲线修正数据表
|
浓度（ug/ml） |
32 |
42 |
82 |
132 |
182 |
232 |
|
吸光度（Abs） |
0.219 |
0.223 |
0.259 |
0.313 |
0.37 |
0.437 |
图8:修正后标准曲线
此时通过公式y=0.001x+0.176，可计算甲醇被稀释后的含量。要求原酒中含量，再乘以稀释倍数。对泸州老窖和高粱酒中甲醇的平行测定,取其平均值泸州老窖甲醇浓度为24ug/ml, 高粱酒中甲醇浓度为22ug/ml。再乘以稀释倍数10,则泸州老窖原酒中甲醇浓度为240ug/ml, 高粱酒原酒中甲醇浓度为220ug/ml.低于国标中规定的0.4mg/ml,因此这两种白酒合格。
表5:样品测定数据记录表
|
|
泸州老窖（45度） |
高粱酒（60度） |
|
测定次数 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
Abs |
0.195 |
0.207 |
0.198 |
0.195 |
0.198 |
0.201 |
|
稀释后样品浓度(ug/ml) |
19 |
31 |
22 |
19 |
22 |
25 |
|
酒中甲醇平均浓度(ug/ml) |
240 |
220 |
|
结论 |
合格 |
合格 |
5：结论
通过对变色酸法测定白酒中甲醇的研究,对现有的方法进行了优化:氧化时间定为5min、氧化剂用量为0.5ml、反应温度为100℃、硫酸浓度为98%。上述条件的改进有助于提高实验的精确度和增加实验的重现性。
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