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Prof. Dr. Dr. W. DIE~AII~, Universiti~ts-Institut fiir Lebensmittelchemie, Frankfur t a. M., Georg Voigtstr. 16

Aus dem Universi t~ts-Inst i tut fiir Lebensmittelehemie Franldur t a. M. und dem Ins t i tu t fiir Obst- und Gemiiseverwertung Geisenheim/l~hg.

Die polarographisehe Bestimmung yon 1-Aseorbins~iure im Wein*

Von

W. ])IEM&IR~ J. KOCH und D. HESS**

Mit 1 Textabbildung

(Eingegangen am 14. Juli 1960)

Das klassisehe Verfahren zur Bestimmung yon Aseorbins~ure beruht auf der Titration mit 2,6-Diehlorphenol-indophenol Each TILL~A~S 21. Diese Methode mit all ihren Modifikationen2,1t, 15 ist beim Wein infolge der st6renden Wirkung der freien sehwefligen S~ure nieht anwendbar. Auch die Titration mit N-Bromsueein-

* F i i r die Untersuchungen wurden Mittel des Bumdeserni~hrungs-Ministeriums zur Verffigung gestellt, wofiir auch an dieser Stelle bestens gedankt sei.

** Die Arbeit stellt einen Aussehnitt dar aus der Dissertation yon D. HESS: IJber den Einflul~ yon schwefliger S~ure und 1-Aseorbinsi~ure bei der Weinbereitung (Universiti~t Frankfurt am Main 1960).

1961 Bestimmung yon 1-Ascorbins~ure im Wein 331

imid ~6 ist aus dem gMehen Grund hierfiir nicht brauchbar. Durch Zusatz yon Aceton oder FormMdehyd, wie es yon MAPSO~ m empfohlen wird, kana man den durch die freie schweflige S~ure bedingten Fehler zwar verringern, jedoch nieht vollstgndig eliminieren. Die papierchromatographisehe Methode zur Bestimmung yon Ascorbin- s~ure 2~ ist bei biologisehem, insbesonders beigef~rbtemMateriM, prinzipiell unsicher a.

Zur Bestimmung yon Ascorbinsaure in Fruchts~tften empfehlen DAMASC~X~. 2, CurTIs ~ und SITa~a~IAI~ ~~ elektrometrische ~ethoden, P O ~ T A ~s schl~gt ein spektrMphotometrisches Verfahren auf Grund der verschiedenen Absorptionswerte vonAscorbinsaurelSsungenbei verschiedenen ptt-Werten vor. Scm~L~ u. Mitarb. ~s kuppelnAscorbinsaure mit diazotiertem 4-~ethoxy-2-nitranilin und photometrieren die entstehende Farbung.

Zur Bestimmung yon Ascorbins/~ure im Wein fiihrten Mi)LL]~R u. KI~ETZDORN 12 die 3~ethode yon F w ~ u. EB~nA~ vein, wobei sie stets etwas zu hohe Werte erhielten. KIELHSFEI~ U. AIJ'SIANN s blockierten die stSrende freie schweflige Saure im Wein mit Acetaldehyd und bestimmten die Ascorbinsaure dana jodometrisch.

Nachdem die Polarographie immer breiteren Eingang in die moderne AnMytik geIunden hat und zur Bestimmung yon Ascorbinsaure mit~els einer anodisch polarisierten Quecksflber-Tropfelektrode in der Pharmazie ~ und in biologischem Material~~ ~ herangezogen wird, erschien diese Methode auch zur Ascorbinsaure- bestimmung im Wein geeignet.

I n dem norma len pH-Bereich yon Wein (p~ 3 ,0--3 ,5) b i lde t sich bei der anod i schen O x y d a t i o n -con Ascorbins/~ure ke ine vermeBbare S~ufe aus, d a das H a l b s t u f e n p o t e n t i a l m i t vergr6Ber ter Acid i t i / t i m m e r pos i t ivere W e r t e er re icht , so dag sich der Grenzs t rom n ich t mehr r ich t ig ausb i lden k a n n und d ie Stufe sehr flaeh in den E n d s t r o m i ibergeht . Die in dem Verfahren yon S c g A n ~ u. Mi t a rb . 17 angegebene Pufferung a u f pH 5,33

(zwei Teile Aee ta tpuf fe r p g 5,33 au f e inen Tell P f l anzenex t r ak t ) is t jedoeh geeignet , zu e iner vermel3baren S tu fenb i ldung zu gelangen. W i r geben zur E rh6hung der Empf ind l i ehke i t zu e inem Tell Puffer l6sung zwei Teile Wein . D e r pi~-Werb b le ib t dabe i gewahr t . Kle inere S e h w a n k u n g e n im p g - W e r t s t6ren i ibr igens n icht , denn bei p~ 5,33 u n d p ~ 4,34 werden fi ir gleiche K o n z e n t r a t i o n e n an Aseorbin- sgure die gleiehen S tufenh6hen gefunden.

Wesen t l i ch ist , w o r a u f auch SC~ARREa sehon hingewiesen hat , die v6ll ige Ver t re i -

T~belle 1. Die Abhiingigkeit der Stu/enhShe yon der JOauer des Durchteitens yon Stick- sto// (200 Blasen/min, ge- ziihlt in einer vorgeschalteten

Waschflasche) Konzentration der Ascor-

binsgurel6sung: 45 rag/1

StufenhShe Dauer in Zentimeter

in Minuten (Empfindlichkei~ E = ll,O0)

0 I 2,5 5

10

8,0 6,10 5,65 5,60 5,60

bung des gel6sten Sauerstoffs aus der Unte rsnchungs l6sung du tch Ein le i t en yon Stickstoff . Wie Tab. 1 zeigt, geni igen hierft ir 5 rain.

Es muB d~fiir Sorge ge t ragen werden, dab die Ascorb insgure dnrch Zusa tz yon N a t r i u m o x M a t vor der O x y d a t i o n gesehi~tzt wird. AndernfMls s ind be im Ver t re iben des Sauerstoffs mi t St ickstoff erhebl iche Ver lus te zu beobach t en (Tab.2) .

332 W. DIE,SAm, J. Koc~ und D. HEss Bd. 178

Freie schweflige Sgure stSrt die polarographische Bestimmung yon Aseorbins/~ure, da sie im gleiehen Sparmungsbereich wie Aseorbins/~ure oxydiert wird und ihre Stufe daher die yon der Ascorbins/~ure abh/~ngige

Stufe iiberlagert. Es is~ Tabelle 2. Veri~nderungen des Ascorbinsiiuregehaltes bei 10 min langem Durchleiten yon Stickstoff (200 Blasen/min) in Abwesenheit und in Gegenwart

yon Natriumoxalat

LSsungsmittel

Ascorbinstiure in :Mflligramm/Liter

vor [ naoh

dem Einleiten yon Stickstoff

Acetatpuffer PH 5,33

Acetatpuffer PH 5,33 + 1~ Natriumoxalat

418 439 433 458

369 382 432 460

Tabelle 3. JDer Einflufi yon f~thanol bei der titri- metrischen und polarographischen Bestimmung yon

Ascorbinsdiure

L6sungsmittel

Acetatpuffer pK 5,33 10 Vol- ~ alkoholischer Acetatpuffer PK 5,33

gefunden

titrimetrisch rag/1

Ascorbins~ure

60 (100~

55 (920/0)

polarographisch StufenhShe

in Zentimeter

5,9 (100~

4,8 (81,5~

gefunden werden konnt% ist anzunehmen, dab l~eduktone enthalten.

jedoch m6glieh, die freio schweflige S/iure durch Zusatz einer ausreichen- den Menge yon Acet- aldehyd, die ihrerseits in dem fragliehen Span- nungsbereich nicht oxy- dier~ wird, quantitativ abzubinden. Die Ansbil- dung einer Stufe konnte danach nicht mehr be- obaehtet werden.

AnBer freier schwef- liger S/~ure st6ren, was auch yon FICEUDE 6 be- st/itigt wird, Reduktone, die ein ghnliehes 0xy- dationspotential auf- weisen wie Aseorbin- s/~ure. So ergab Re- duktons/iure in dem fragliehen Spannnngs- bereich eine gut aus- gebildete Stufe: Da in aseorbinsaurefreien Wei- nen jedoeh keine Sgufe ausgebaute Weine keine

Bei der Aufstellnng der Eichkurve mug schlieBhch boriicksichtigt werden, dab Athanol den Diffnsionsstrom verkleinert. Da die Acidit/~t dot Ascorbins/iure nicht auf der Carboxylgruppe beruht, sondern auf der Endiolgruppierung z, diirfte die Veresterung einer Enolgruppe dutch Athanol fiir den beobachteten EinflnB verantwortlich sein. Diese Ver- esterung macht sieh bei der polarographisehen Bestimmung noch dent- lieher bemerkbar als bei der titrimetrischen (Tab. 3).

Dies is~ darauf zuriickzufiihren, dab sich bei jeder Veresterung ein bestimmtes Gleichgewicht einstellt. StSrt man dieses, indem man die ungebundene AscorbinsKure titrimetrisch oxydierL so wird ein Tell der gebundenen Ascorbins/iure wieder in Freiheit gesetzt. Anscheinend ist

1961 Bestimmung von l-Aseorbins~nre im Wein 333

die Geschwindigkeit der En te s t e rung nicht sehr groB, sonst miiBte m a n

schlieBlich die gesamte Ascorbinsiiure wiederfinden. Bei der polaro-

graphischen Me,bode hingegen is~ der Stoffumsatz der~rt gering, dab das Estergleichgewicht n ich t oder nu r unwesent l ich be- einflul3~ wird.

U n t e r Bert icksichtigung die- ser F a k t o r e n konn te in einer ModellSsung* mi t dem Ex- t rak tgeh~l t u n d der Ionen-

k o n z e n t r ~ i o n yon Wein yore p~ 3,5 mi t unterschiedl ichem Ascorbins/~uregehalt eine Eich- kurve aufgestell t werden (Abb. 1), die einen gradl in igen Verlauf zeigt. Zu ihrer Uber- pr i i fung in Wein wurden die ~ e t h o d e yon MffLL~ ~ u n d eine jodometr ische Me~hode her~ngezogen (T~b. 4).

Bei k le inen Ascorbinsgure- konzen t r~ t ionen (bis 20 mg/1)

100

I

~g5

/

/ //

/

2 ~ 6 8 era /0

Abb. 1. Eichkurve zur polarographischen Bestim- mung yon 1-Ascorbins~ture in Wein. Empfindlichkei~

g = 1]20

Tabelle 4. Vergleich der polarographisehen mit der Mi~llerschen und einer ]odometrischen Methode zur Bestimmung yon Ascorbinsdiure in Wein

Wein Nr.

mg/l Ascorbins~iure, gefunden nach

�9 ~oido- l~olaro- ~LLEI~ me h* graphisch

1,5 -- 0 11,5 11,0 13,0 -- 12,0 15,9 -- 16,5 18,5 18,2 34,6 32,7 37,2 36,5

nach dem ffeien Wein.

Differenz rag/1

Wein ~r.

mg/1 Ascorbinsi~ure, gefunden nach

--1,5 --0,5 --1,0 +0,6 --0,3 --1,9 --0,7

igffLLER jodo- polaro- metrisch* graphisch

40,6

9 10 11 12 13 14

2 1 , 2

35,3 51,9 68,9

45,2

54,1 72,0

41,0

49,0 67,5 20,5 34,5 50,0 68,0

Differenz rag/1

--3,8 bzw. +0,4

--5,1 --4,5 --0,7 --0,8 --1,9 --0,9

* Berechnet aus der Ver~nderung des jodometrisch ermittelten Blindwertes 4 Zusatz yon Aseorbins~ure zu einem urspriinglieh ascorbins/~ure-

* Zusammensetzung des Modellweines: 9 g Weins~ure; 9 g Glycerin; 1 g Kalium- dihydrogenphosphat; 1 g Ammoniumsulfa~; 0,5 g Natriumchlorid und 90 miX,hanoi werden zu 1 1 golSst, der pR-Wert wird mit n Natronlauge elektrometrisch auf 3,5 eingestellt.

334 W. DIE~AII~ eta]. : Bestimmung yon 1-Ascorbins~ure im Wein Bd. 178

b e s t e h t e ine gu~e U b e r e i n s t i m m u n g zwi sehen den p o l a r o g r a p h i s c h e n

u n d den n a c h ~[ULLER e r m i t t e l t e n Wert, en. Be i h 6 h e r e n K o n z e n t r ~ t i o -

n e n w e r d e n p o l ~ r o g r a p h i s c h bis zu 5rag/1 Ascorbins/~ure wen ige r ge-

f unden . D~ j e d o c h die M e t h o d e n a c h M O L L ~ e twas zu hohe W e r t e

l iefer t , d i i r f t en die po l~ rog r~ph i sch b e s t i m m t e n W e r t e e x ~ k t e r sein. D~s

best /~t igt a u c h de r Ve rg l e i ch m i t d e m j o d o m e t r i s c h e n Ver f~hren . Die

D~fferenzen b e t r ~ g e n h ie rbe i n u r 1 - - 2 mg/1. D ie po l~ rog r~ph i sche

M e t h o d e e r sche in t d e m n ~ c h zu r B e s t i m m u n g y o n Ascorbins/s im

W e i n gee igne t .

Arbeitsweise Pu]/erI6sung 2It 5,33. 150 ml 2 n Essigs~ure + 750 ml 2 n ~Natriumacetat +

100 ml 2~ Acetaldehydl5sung. Die LSsung wird mit Natriumoxalat bis zur S~ttigung versetzt.

Ver]ahren. 15 ml der Pufferl5sung werden in einem 50 ml-Er]enmeyer-Kolben, aus dem man die Luft mit Kohlens~ure verdr~ngt hat, mit 30 ml Wein aus der frisch entkorkten Flasehe versetzt und ~uf 20 ~ C temperiert.

Das Polarographiergef~l~ ~, in einem W~sserbad auf 20~ temperiert, wird mit der gepufferten Untersuehungsl5sung gefiillt und es wird 5 rain lang sauerstofffreier Stickstoff (200 Blasen/min) durehgeleitet. Dann polarographiert man bei anodiseh polarisierter Quecksilber-Tropfelektrode von -- 0,1 bis +0,25 V. Der zu vermessende Diffusionsstrom ist der Konzentration an AseorbinsSure proportional und kann ~n Hand der Eichkurve ausgewertet werden.

Zusammenhssung U n t e r B e r f i c k s i c h t i g u n g des E inf lusses y o n S~uers toff , f re ie r schwef-

h g e r S/~ure u n d ~ t h a n o l w i r d eine g e e i g n e t e M e t h o d e zu r po l a rog r~ph i -

s chen B e s t i m r n u n g y o n Aseorbins/~ure in W e i n a n g e g e b e n .

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Prof. Dr. Dr. W. DImIAIR, Universiti~ts-Institut f/ir Lebensmittelchemie, Frankfurt a.M., Georg Voigtstra~e 16

Department of Nuclear Engineering, Kansas State University, Manhattan, Kansas

Trivalent Molybdenum as Volumetric Reducing Agent for Admixed Oxidizing Agents

By S. Z. ~-VIIKHAIL and. J . J . STEWART

With 10 Figures in the Text

(Received August 15, 1960)

The use of lower va lency molybdenum as volumetr ic reducing agent has lately assumed noticeable importance. I n invest igat ing the appli- cabili ty of quinquevalent molybdenum as volumetr ic reducing agent, TotIRKY, FAI~AI~, and EL-S~IA~Y 5 have shown tha t it was successfully applied for the determinat ion of ferric, dichromate, vanadate , eerie, iodate and bromate, either alone or in mixtures of two and three together. GAI'5~I~:o a used t r ivalent mo lybdenum to reduce ni tro and nitroso groups to amino compounds and extended this me thod to the determina- t ion of pieric acid and eupferron.

FARAIt and MIKmtIL 1 found tr ivalent molybdenum to be a suitable volumetr ic reducing agent for the determinat ion of eerie, dichromate, ferric and vanada te as well as b romate and iodate, t i t rat ions being carried in either hydrochloric or sulphuric acid media.

As far as we know the only trial to use t r ivalent mo lybdenum as a t i t ran t for a mixture of two oxidizing agents was done by I~AI~INETTE and YUTE~A 4 who used a combinat ion of potassium permangana te and eerie sulphate in phosphoric acid media as oxidizing agents; however, serious discrepancies were lacking interpretat ion. I t seemed desirable, therefore, to under take a fur ther s tudy to invest igate whether or not two or three oxidizing agents admixed could be determined consecutively in hydrochloric or sulphuric acid media with t r ivalent molybdenum.

Experimental a) Preparation and Standardization o~ Mo H~ Reducing Agent

Trivalent molybdenum solutions were prepared from ammonium mo]ybdate by the Fv~AN 2 method based on reduction through mercury in 9N hydi'ochloric acid. The molybdate solution was added to the reducing bottle containing 25 to