STANOVENÍ SIŘIČITANŮ VE VÍNĚ

STANOVENÍ SIŘIČITANŮ VE VÍNĚ CÍLE ÚLOHY: seznámit se s principy izotachoforézy a jodometrické titrace kvantitativně stanovit siřičitany v bílém víně oběma metodami POUŽITÉ VYBAVENÍ: Chemikálie: ITP 10mM HCl, 20mM glycylglycin, 0,1% hydroxypropylmethyl celulosa (HPMC), 10mM kyselina vinná. JODOMETRIE H 2 SO 4 o koncentraci 180 g.l -1, 4M NaOH, škrobový maz, 0,02M I 2, Chelaton 3 o koncentraci 30 g.l -1, formaldehyd o koncentraci 10 g.l -1, Na 2 SO 3 o koncentraci 1 g.l -1. Přístroje: ITP elektroforetický analyzátor EA 102, ph-metr, mikropipety, analytické váhy, ultrazvuková lázeň. Pomůcky: ITP injekční stříkačka 5 ml (4x), injekční stříkačka s plastovým nástavcem 10 ml (k odsávání elektrolytů a promývání), chemická lžička, lodička, 50ml kádinka (2x), 25ml odměrná baňka (3x), 100ml odměrná baňka, 250ml odměrná baňka (3x), pipetovací balónek, 10ml pipeta nedělená. JODOMETRIE 100ml titrační baňka (6x), 50ml kádinka (2x), 10ml pipeta nedělená, 20ml pipeta nedělená, 30ml pipeta nedělená, 50ml pipeta nedělená, 10ml pipeta dělená, 25ml byreta, plastová nálevka, pipetovací balónek. SCHÉMA PRACOVNÍHO POSTUP: 1. ITP 1.1. Popis přístroje 1.2. Postup stanovení ITP 1.3. Vyhodnocení ITP 1.4. Příprava elektrolytů 2. Jodometrie 2.1. Postup jodometrického stanovení 2.2. Vyhodnocení jodometrického stanovení 3. Charakteristika siřičitanů 1

4. Příprava vzorků 5. Vyhodnocení analýzy 1. ITP Izotachoforéza je elektromigrační metoda, která využívá různou pohyblivost iontů v elektrickém poli. Při izotachoforéze je vzorek dávkován mezi vedoucí a koncový elektrolyt. Po připojení stejnosměrného napětí k systému se udržuje konstantní proud a dochází k separaci jednotlivých částic na základě jejich odlišné pohyblivosti. Rychlejší částice se dostanou na začátek dělící směsné zóny, kdežto méně pohyblivé částice se zadržují. Po chvíli dojde k ustavení rovnovážného stavu, v němž jsou již částice odděleny a pohybují se všechny stejnou rychlostí. Tento proces znázorňuje obrázek 1. Obr. 1: Separace směsi složek A a B V rovnováze mají jednotlivé zóny v důsledku samozaostřovacího efektu velmi ostrá rozhraní a koncentrace jednotlivých iontů uvnitř zóny je konstantní. Tato koncentrace závisí na pohyblivosti iontu, ale také na koncentraci a typu vedoucího elektrolytu. Výsledkem izotachoforézy je časový záznam zvaný izotachoforegram, který udává závislost signálu detektoru na čase. 1.1. Popis přístroje Separační jednotka se skládá z 6 částí, které jsou zobrazeny na obrázku 2. 1 Dávkovací ventil 2 První kolona (předseparační) s vodivostním detektorem 3 Spojení kolon tvořené blokem spojení kolon, plnicím blokem a elektrodovou nádobou pro první kolonu 2

4 Druhá kolona (analytická) s vodivostním detektorem a UV detekční celou připojenou optickými vlákny k detektoru 5 Elektrodový systém tvořený plnícím blokem a elektrodovou nádobkou pro analytickou kolonu 6 Lišta Obr. 2: Separační jednotka EA 102 1.2. Postup stanovení ITP Před samotnou analýzou je třeba promýt celý systém analyzátoru destilovanou vodou. Poté se rezervoár TE naplní koncovým elektrolytem a rezervoáry CE 1 a CE 2 elektrolytem vedoucím. Spodní kolonu propláchneme vedoucím elektrolytem pomocí dvou injekčních stříkaček. Dávkování vzorku, ale také promývání horní kolony, se provádí dávkovacím kohoutem, který má tři polohy (obrázek č. 3). Je-li kohout v poloze A, je horní kolona uzavřena, v poloze B dochází k průtoku koncového elektrolytu kolonou a v poloze C je systém připraven k analýze. Vzorek je dávkován injekční stříkačkou, zatímco je kohout v poloze A, posunutím do polohy B se nechá odtéct malé množství koncového elektrolytu. Následně se otočí kohout do polohy C a zahájí se analýza. Přístroj EA 102 je připojen k počítači s příslušným softwarem ITPPro32, který zachycuje a zpracovává daný signál. 3

Obr. 3: Polohy dávkovacího kohoutu 1.3. Vyhodnocení ITP K vyhodnocení analýzy se využívá metoda přídavku standardu. Délka zóny s příslušnou hodnotou RSH faktoru se srovnává s délkou zóny po přídavku standardu. K výpočtu koncentrace analytu ve vzorku se používá následující vztah: kde: c x je koncentrace analytu ve vzorku [mg.l -1 ] l x je délka zóny ve vzorku [s] c s je koncentrace roztoku standardu [mg.l -1 ] V s je objem přídavku standardu [l] V vz je objem vzorku [l] l x.s je délka zóny po přídavku standardu [s] 1.4. Příprava elektrolytů Vedoucí elektrolyt: 10mM HCl + 20mM glycylglycin + 0,1% HPMC (ph = 3,0). Do kádinky na 100 ml naplněné asi 50 ml destilované vody napipetujeme tolik koncentrované HCl, aby její výsledná koncentrace po převedení do 250 ml odměrné baňky byla 10 mm, přidáme vypočítanou navážku 20 mm glycylglycinu. Po rozpuštění přidáme 20 ml 0,1% HPMC (hydroxypropylmethyl celulosa) a roztok kvantitativně převedeme do odměrné baňky na 250 ml a doplníme destilovanou vodou po rysku. Koncový elektrolyt: 10mM kyselina vinná. Koncový elektrolyt připravíme navážením kyseliny vinné do 100 ml odměrné baňky, doplníme destilovanou vodou po rysku. 2. Jodometrie Stanovení jodometrickou titrací je založeno na vratné reakci mezi jodem a jodidem podle rovnice: 4

Hodnota redoxního potenciálu této reakce je 0,53 V, což odpovídá přibližně středním hodnotám potenciálů běžných soustav. To je důvod, proč lze roztokem jodu mnohé látky oxidovat a oproti tomu jodidem redukovat látky s oxidačními schopnostmi. Jodometrická titrace siřičitanů ve víně se provádí pomocí 0,02M roztoku jodu, který je potřeba standardizovat pomocí odměrného roztoku thiosíranu sodného. Jako indikátor se používá roztok škrobu. Ke stanovení siřičitanu ve víně je potřeba vzorek okyselit, aby došlo k uvolnění volného siřičitanu. Celkové siřičitany se uvolní po alkalizaci vzorku pomocí NaOH. Protože víno obsahuje mnoho jiných látek, které mohou být oxidovatelné jodem, je potřeba provést korekci na tyto interferenty. Korekce se provádí vyvázáním siřičitanů formaldehydem a následným ztitrováním zbylých látek roztokem jodu. 2.1. Postup jodometrického stanovení K 50 ml nezředěného vína přidáme 1 ml roztoku Chelatonu 3, 5 ml škrobu a 3 ml kyseliny sírové. Takto upravený vzorek titrujeme odměrným roztokem jodu do modrého zbarvení (V 1 ). Do stejného roztoku přidáme dále 8 ml roztoku hydroxidu sodného a směs necháme 5 minut stát. Poté roztok opět okyselíme 10 ml kyseliny sírové a ztitrujeme roztokem jodu do modrého zbarvení (V 2 ). Pro vyvázání veškerého siřičitanu z vína do roztoku přidáme ještě 20 ml roztoku hydroxidu sodného a opět necháme stát 5 minut. Nakonec roztok okyselíme dalšími 30 ml kyseliny sírové a naposledy ztitrujeme (V 3 ). Ze součtu těchto dvou spotřeb spočítáme množství vázaných siřičitanů ve víně. Víno je velmi složitá matrice, která obsahuje také látky oxidovatelné jodem, a proto je třeba provést korekci na tyto interferenty. K 50 ml nezředěného vína přidáme 1 ml Chelatonu 5 ml škrobu a 5 ml formaldehydu a roztok necháme stát 30 minut. Poté okyselíme 3 ml kyseliny sírové a titrujeme roztokem jodu do modrého zbarvení (V 4 ). Z rozdílu první a čtvrté spotřeby vypočteme množství volných siřičitanů ve víně. Celkové siřičitany ve víně stanovíme ze součtu volných a vázaných siřičitanů (V 1 + V 2 + V 3 V 4 ) 2.2. Vyhodnocení jodometrického stanovení Výsledná koncentrace siřičitanů se vypočítá pomocí následující rovnice a analytických vztahů: 5

kde: je látkové množství roztoku jodu [mol] je molární koncentrace odměrného roztoku jodu [mol.l -1 ] je spotřeba odměrného roztoku [l] je látkové množství siřičitanů [mol] je molární koncentrace analytu [mol.l -1 ] je spotřeba odměrného roztoku [l] 3. Charakteristika siřičitanů Siřičitany jsou anorganické soli kyseliny siřičité. Používají se v potravinářství jako konzervanty a antioxidanty. Hlavní použití siřičitanů bývá k inhibici růstu octových a mléčných bakterií a kvasinek u vín, a to jak při jejich výrobě, tak při síření sudů k jejich uchovávání. Podle současné legislativy je v České republice povoleno užívat při zpracování potravin celkem 8 přídatných látek, souhrnně nazývaných siřičitany. Jde o: E 220 oxid siřičitý SO 2 E 221 siřičitan sodný Na 2 SO 3 E 222 hydrogensiřičitan sodný NaHSO 3 E 223 disiřičitan sodný NaS 2 O 5 E 224 disiřičitan draselný KS 2 O 5 E 226 siřičitan vápenatý Ca SO 3 E 227 hydrogensiřičitan vápenatý CaH 2 S 2 O 6 E 228 hydrogensiřičitan draselný KHSO 3 4. Příprava vzorků Pro analýzu pomocí ITP se 20 ml vzorku čistého vína napipetuje do odměrné baňky na 100 ml a doplní destilovanou vodou po rysku. Pro jodometrickou titraci se vzorek vína neředí. Titrujeme vždy 50 ml vína. Titrace i korekce jodem oxidovatelných látek se provádí třikrát. 6

5. Vyhodnocení analýzy Při vyhodnocení obsahu siřičitanů ve vzorku vína v protokolu do závěru uvedeme: a) Vyhodnocení stanovení siřičitanů izotachoforeticky, hodnoty nalezeného množství v mg.l -1. b) Vyhodnocení stanovení siřičitanů jodometricky, hodnoty nalezeného množství v mg.l -1. c) Porovnání hodnot získaných pomocí ITP s hodnotami získanými jodometricky, zdůvodnění nepřesností a zhodnocení případných problémů během měření. 7