電位滴定法測定香醋中還原糖含量的不確定度評定

崔麗偉，莊軍輝，胡平，舒友琴

(河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450046)

香醋不僅可以用于提味增香，同時具有保健功能，適量飲用香醋，可以消除疲勞，調(diào)節(jié)血液酸堿平衡，促進(jìn)消化吸收，軟化血管，增加血液循環(huán)，延緩衰老，香醋中的還原糖會增加甜味，減輕醋酸的刺激，提高醋質(zhì)稠厚度，促進(jìn)醋的口感更加柔和，還原糖作為重要檢驗指標(biāo)影響著香醋的口感、風(fēng)味和品質(zhì)等[1,2]。GB/T 18623—2011則依據(jù)還原糖含量的高低將鎮(zhèn)江香醋依次分為特釀級、特級、優(yōu)級、一級、二級[3]。采用電位滴定法測定香醋中還原糖含量經(jīng)濟(jì)可靠，然而所有檢測由于受到實驗過程中各種因素的影響，導(dǎo)致每次測定數(shù)據(jù)可能與真值偏離。依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》建立電位滴定法測定香醋中還原糖含量的不確定度評定方法，分析不確定度的主要影響因素，保證實驗結(jié)果準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)[4]。

1 材料與方法

1.1 材料

市售香醋1、市售香醋2、市售香醋3、精釀老陳醋3年陳釀)、陳醋、米醋。

1.2 材料處理

準(zhǔn)確稱取香醋30 g(陳醋準(zhǔn)確稱取50 g)置于500 mL容量瓶中，加入100 mL水，緩慢加入乙酸鋅溶液10 mL和亞鐵氰化鉀溶液10 mL，加水溶解后定容至500 mL，混勻，靜置30 min，過濾，棄去初濾液，后續(xù)濾液備用。

1.3 實驗方法

吸取堿性酒石酸銅甲、乙液各5.00 mL，置于100 mL滴定杯中，加入玻璃珠2粒，加入蒸餾水(測定香醋樣品時，加入蒸餾水40 mL；測定陳醋、白醋樣品時，加入蒸餾水20 mL)，在2 min內(nèi)加熱至沸，在磁力攪拌器作用下，用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液或預(yù)處理樣液進(jìn)行滴定，達(dá)到突躍點時，記錄滴定體積。醋樣中還原糖含量的測定流程見圖1。

圖1還原糖測定流程圖
Fig.1Flowchartofdeterminationofreducingsugar

1.4 數(shù)學(xué)模型

按照下式計算試樣中的還原糖含量。

式中：ms為配制1 L葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液所需葡萄糖的量，g(ms=1.000 g)；V0為滴定到達(dá)終點所消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；C為試樣中還原糖含量，g/dL；V1為滴定到達(dá)終點所消耗醋樣的體積，mL；m為稱取醋的質(zhì)量，g；ρ為醋樣密度，g/cm-3。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度的來源

電位滴定法的不確定度來源主要為分析天平的稱量、葡萄糖純度、容量瓶的定容、滴定管的校準(zhǔn)及葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品的重復(fù)性標(biāo)定[5，6]。電位滴定法測定還原糖含量的不確定度來源見圖2。

圖2 電位滴定法測定還原糖含量的不確定度來源Fig.2 The uncertainty source for determination of reducing sugar content by potentiometric titration

2.2 不確定度的評定

2.2.1 配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度c

2.2.1.1 葡萄糖稱量時的不確定度分量ms

2.2.1.2 無水葡萄糖純度的不確定度分量

實驗選用的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)試劑含量為100%±0.05%，按均勻分布計算，則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.1.3 定容不確定度分量u(V1000)

定容的不確定度分量主要是由葡萄糖定容到1000 mL容量瓶中產(chǎn)生的，由溫度變化與容量瓶自身所產(chǎn)生的。

a.校準(zhǔn)容量瓶的不確定度

1000 mL容量瓶在20 ℃下校準(zhǔn)，實驗室溫度為25 ℃，體積為(1000±0.4) mL，按三角形分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

1000 mL容量瓶在20 ℃下校準(zhǔn)，實驗室溫度為25 ℃，溫差造成不確定度的產(chǎn)生，液體膨脹系數(shù)比玻璃膨脹系數(shù)較大，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，故溫度引起的體積變化為：5×2.1×10-4×1000=1.05 mL，按均勻分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

c.合成各分量

2.2.1.4 合成各分量

=0.000694。

2.2.2 標(biāo)定堿性酒石酸銅甲、乙液的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度V0

2.2.2.1 吸取5 mL酒石酸銅甲液的不確定度

a.校準(zhǔn)吸量管的不確定度

5 mL吸量管在20 ℃下校準(zhǔn)，體積應(yīng)為(5±0.015) mL，按三角形分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

5 mL吸量管在20 ℃下校準(zhǔn)，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，故溫度引起的體積變化為：5×2.1×10-4×5=0.0053 mL，按均勻分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

c.合成各分量

2.2.2.2 吸取5 mL酒石酸銅乙液的不確定度

同上，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.2.3 用20 mL滴定管葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定的不確定度

a.校正20 mL滴定管的不確定度

20 mL滴定管在20 ℃下校準(zhǔn)，體積應(yīng)為(20±0.035) mL，按三角形分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

20 mL滴定管在20 ℃下校準(zhǔn)，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，故溫度導(dǎo)致的體積變化為：5×2.1×10-4×20=0.021 mL，按均勻分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

c.合成各分量

2.2.2.4 堿性酒石酸銅溶液重復(fù)性標(biāo)定的不確定度

堿性酒石酸銅溶液重復(fù)標(biāo)定3次，評定引入的不確定度。

2.2.2.5 合成各分量

=0.0152。

2.2.3 醋樣前處理的不確定度

2.2.3.1 醋樣稱量時的不確定度分量(m)

2.2.3.2 定容不確定度分量u(V500)

定容的不確定度分量主要是由葡萄糖定容到500 mL容量瓶中產(chǎn)生的，由溫度變化與容量瓶自身所產(chǎn)生的。

a.校準(zhǔn)容量瓶的不確定度

500 mL容量瓶在20 ℃下校正，體積應(yīng)為(500±0.25) mL，按三角形分布計算，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

c.合成各分量

=0.32 mL，

=6.4×10-4。

2.2.3.3 合成各分量

=0.000643。

2.2.4 滴定堿性酒石酸甲、乙液所消耗醋樣的不確定度V1

2.2.4.1 吸取5 mL酒石酸銅甲液的不確定度

2.2.4.2 吸取5 mL酒石酸銅乙液的不確定度

2.2.4.3 用20 mL滴定管醋樣滴定消耗的不確定度

2.2.4.4 醋樣重復(fù)性滴定的不確定度

a.市售香醋1

b.市售香醋2

c.市售香醋3

d.精釀老陳醋

e.陳醋

2.2.4.5 合成各分量

a.市售香醋1

=0.017。

b.市售香醋2

=0.0098。

c.市售香醋3

=0.004465。

d.精釀老陳醋

=0.02828。

e.陳醋

=0.03527。

2.2.5 計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

a.市售香醋1

=0.023。

u(c)=u×c=0.023×1.67=0.038。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋1還原糖擴(kuò)展不確定度為：U(c)=k×u(c)=2×0.038=0.076 g/dL。市售香醋1中還原糖含量C為(1.67±0.076) g/dL。

b.市售香醋2

=0.018。

u(c)=0.018×4.22=0.07596。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋2還原糖擴(kuò)展不確定度為：U(c)=k×u(c)=2×0.07596=0.1519 g/dL。市售香醋2中還原糖含量C為(4.22±0.1519) g/dL。

c.市售香醋3

=0.0159。

u(c)=0.0159×1.345=0.0214。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋3還原糖擴(kuò)展不確定度為： U(c)=k×u(c)=2×0.0214=0.0428 g/dL。市售香醋3中還原糖含量C為(1.345±0.0428) g/dL。

d.精釀老陳醋

=0.032。

u(c)=0.032×0.99=0.03168。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，精釀老陳醋的還原糖的擴(kuò)展不確定度：U(c)=k×u(c)=2×0.03168=0.06336 g/dL。

精釀老陳醋中還原糖含量C為(0.99±0.06336) g/dL。

e.陳醋

=0.0384。

u(c)=0.0384×0.6703=0.0257。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，陳醋的還原糖擴(kuò)展不確定度：U(c)=k×u(c)=2×0.0257=0.0514 g/dL。陳醋中還原糖含量C為(0.6703±0.0514) g/dL。

3 結(jié)論

通過實驗分析可知，不確定度分量對還原糖含量測定結(jié)果的影響大小依次為：滴定堿性酒石酸銅溶液消耗醋樣體積>標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液體積>配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度>醋樣前處理，其中對實驗結(jié)果影響較大的不確定度來源主要為醋樣重復(fù)滴定與堿性酒石酸銅的重復(fù)標(biāo)定。因此，在實際操作中，需保證重復(fù)性操作的一致性，盡可能減少平行實驗帶來的誤差，可通過多次平行實驗的方法，另外需提高滴定操作的嚴(yán)謹(jǐn)性，以此增加實驗的準(zhǔn)確度與精密度。