小麥粉脂肪酸值測定的不確定度分析

林 秀， 謝婷婷， 林 滉， 鄭 琳

(福建省糧油質(zhì)量監(jiān)測所，福建 福州 350012)

1 引 言

測量不確定度是對檢測數(shù)據(jù)品質(zhì)高低評價的一項重要指標，是表征賦予被測量值分散性的非負參數(shù)，測量結(jié)果的可靠性極大程度上取決于其不確定度的大小[1～4,16]。因此，附有不確定度說明的測量結(jié)果才是完整并且有意義的[5，6]。

脂肪酸值是指在滴定100 g待測樣品時，所需要的干基KOH的質(zhì)量,以mg/100 g表示。脂肪酸值是反映糧食中游離脂肪酸含量多少的量值指標，小麥粉等糧谷在儲藏過程中，受溫度、水分等外界環(huán)境影響，脂肪易氧化或水解為游離脂肪酸，隨著游離脂肪酸含量的增加，小麥粉品質(zhì)逐漸劣化。因此，通過脂肪酸值的測定，可以判斷小麥粉儲存品質(zhì)的變化情況?，F(xiàn)行GB/T 5510—2011《糧油檢驗 糧食、油料脂肪酸值測定》是小麥粉產(chǎn)品標準所推薦的檢測方法[7～10]，標準中有苯提取法和石油醚提取法，后者主要適用于花生、大豆、油菜籽、芝麻、葵花籽等脂肪酸值的測定，小麥粉中的脂肪酸值測定需采用苯提取法。

本文根據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[11]，對影響苯提取法測定小麥粉脂肪酸值過程中的各因素產(chǎn)生的不確定度進行分析評定，為小麥粉中脂肪酸值檢測數(shù)據(jù)的準確性提供參考。

2 材料與方法

2.1 試劑與儀器

電子分析天平(AB204-S，梅特勒-托利多儀器有限公司);電子天平(JJ500，常熟市雙杰測試儀器廠);超純水機(Ultra Clear TWF UV TM，德國);數(shù)顯測速振蕩器(HY-4A，江蘇省金壇市正基儀器有限公司)；數(shù)顯式電熱恒溫干燥箱(101-1SA，上海陽光實驗儀器有限公司)；堿式滴定管(北玻玻璃儀器廠)；小麥粉(市售)；氫氧化鉀溶液標準物質(zhì)(GBW(E)081612-1，標準值：0.501 5 mol/L,北京海岸鴻蒙標準物質(zhì)技術有限責任公司)；苯、無水乙醇、95%乙醇(分析純，國藥集團試劑有限公司)。

2.2 實驗方法

2.2.1測定方法

依據(jù)GB/T 5510—2011《糧油檢驗 糧食、油料脂肪酸值測定》中苯提取法；GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[12]。

2.2.2 測定原理

混合均勻的樣品用苯溶劑振蕩提取出游離脂肪酸，以酚酞作指示劑，用氫氧化鉀標準滴定溶液滴定，根據(jù)小麥粉干基質(zhì)量、稀釋倍數(shù)及消耗的氫氧化鉀標準滴定液體積數(shù)計算試樣的脂肪酸值。

2.2.3 測定步驟

稱取混合均勻的小麥粉樣品約10 g(精確至0.01 g)于250 mL具塞磨口錐形瓶中，用移液管移取50.00 mL苯溶劑，加塞輕輕搖動幾秒后，打開塞子放氣；再蓋緊瓶塞將其放置往返振蕩器上，振搖30 min，取下傾斜靜置1～2 min后過濾。棄去最初幾滴濾液，收集清晰濾液25 mL以上于比色管中，蓋塞備用。用移液管移取上述濾液25.00 mL至 150 mL 錐形瓶內(nèi)，加入事先配制好的0.04%酚酞乙醇溶液25 mL，搖混均勻，立即用氫氧化鉀標準滴定液滴定至微紅色，觀察30 s不褪色為止。記錄所耗用的標準滴定溶液的體積(V1)。

2.2.4 數(shù)學模型

依據(jù)GB/T 5510—2011， 數(shù)學模型為：

式中：Ak為脂肪酸值，mg/100g；V1為滴定試樣所消耗的標準滴定溶液體積，mL；V0為滴定空白所消耗的標準滴定溶液體積，mL；c為標準滴定溶液的摩爾濃度，mol/L；56.1為氫氧化鉀摩爾質(zhì)量，g/mol；50為提取試樣用苯溶劑體積，mL；25為用于滴定的提取液體積，mL；100為換算為100g干試樣質(zhì)量，g；m為小麥粉樣品的稱樣質(zhì)量，g；ω為小麥粉樣品的水分百分含量，%。

3 結(jié)果與分析

3.1 測量不確定度的主要來源及評定

3.1.1 樣品均勻性引入的不確定度

本試驗依據(jù)GB/T 5491—1985《糧食、油料檢驗扦樣、分樣法》[13]規(guī)定，將樣品混合均勻后隨機取樣，可認為樣品是充分均勻的、具有代表性，由此可忽略不計其產(chǎn)生的不確定度。

3.1.2 樣品前處理引入的相對不確定度分量urel(A)

(1) 小麥粉樣品稱量時，由天平引入的不確定度urel(m)

稱量所使用的電子天平檢定證書上標明最大稱量誤差為0.01 g，按矩形分布處理，其標準不確定度為：

試驗稱樣量為10.00 g，則相對不確定度為：

(2) 提取試樣用苯溶劑的體積引入的不確定度urel(VS)

用50.00 mL單線移液管移取50.00 mL苯溶劑浸提樣品后，再用25.00 mL單線移液管移取25.00 mL濾液待滴定。

(b) 25 mL移液管的相對不確定度。根據(jù)JJG 196—2006規(guī)定，25 mL A級單標線移液管的容量允許差為±0.030 mL，其標準不確定度計算與50 mL移液管的相同，因此，

urel(V25)=0.000 48

(3) 移液管使用時溫度與校正溫度不同引起的不確定度urel(t)

因此，樣品在前處理過程中引起的相對不確定度為：

=0.001 03

3.1.3 氫氧化鉀標準滴定溶液所引入的不確定度urel(c)

(1) 氫氧化鉀標準儲備液的相對不確定度urel(c0)

已知廠家購入氫氧化鉀標準儲備液的標準值為0.501 5 mol/L，擴展不確定度為0.2%(K=2)，因此

(2) 稀釋氫氧化鉀標準滴定液的相對不確定度urel(c1)

將市售氫氧化鉀標準儲備液0.501 5 mol/L用2.00 mL單線移液管移取2.00 mL于100 mL A級容量瓶中，用95%乙醇溶液定容，搖勻，配置成濃度為0.010 03 mol/L標準滴定溶液。

2 mL移液管的相對不確定度

100 mL容量瓶的相對不確定度為

因此，稀釋氫氧化鉀標準滴定液的相對不確定度

則氫氧化鉀標準滴定溶液所引入的不確定度為

3.1.4 空白試驗消耗標準滴定溶液引入的不確定度urel(V0)

取同一批小麥粉樣品，進行8次重復實驗，其空白試驗的原始數(shù)據(jù)如表1所示，則標準偏差為

因此，空白試驗消耗標準滴定溶液引入的相對不確定度為

表1 空白試驗消耗氫氧化鉀標準滴定液體積的重復測定結(jié)果Tab.1 Repeated determination of the volume of the standard titrant for potassium hydroxide consumption in the blank test mL

3.1.5 滴定時所耗用的氫氧化鉀標準滴定液體積所引入的相對不確定度urel(V1)

(1) 滴定管容量允許帶來的不確定度urel(Vd)

(2) 溫度帶來的不確定度u(t5)

滴定消耗0.010 03 mol/L氫氧化鉀標準滴定溶液體積V1=5.17 mL，則由滴定管使用溫度與校正溫度不同引起的不確定度為：

(3) 肉眼判斷引入的不確定度uE

根據(jù)經(jīng)驗[15]，

uE=0.030 mL

因此，滴定時所耗用的氫氧化鉀標準滴定液體積所引入的相對不確定度為

=0.006 14

3.1.6 小麥粉樣品水分百分含量引入的不確定度urel(ω)

GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》規(guī)定對樣品進行水分含量測定，烘前質(zhì)量m1=3.000 3 g，恒重質(zhì)量m2=2.624 1 g。

(1) 天平校準。稱量所使用的分析電子天平檢定證書上標明最大稱量誤差為0.15 mg，按矩形分布處理，其標準不確定度為

(2) 天平重復性。天平的重復性約為0.5乘以最后一位有效數(shù)字，即

u2(m1)=0.5×0.000 1=0.000 05 g

(3) 天平稱量。樣品在稱量時有兩次稱量過程，應記兩次不確定度，因此

=0.000 14 g

相對不確定度為

水分測定的數(shù)學模型為

計算得，水分含量為

相對合成不確定度為

3.1.7 重復性測定引入的不確定度urel,R

取同一批小麥粉樣品，進行8次重復實驗，其脂肪酸值的原始數(shù)據(jù)如表2所示，則標準偏差為

重復性測定引入的相對不確定度為

3.2 合成不確定度

3.2.1 不確定度分量列表

將各不確定度分量統(tǒng)計分列于表3中，由于樣品水分百分含量引入的相對不確定度遠小于其他分量，故可不計入合成不確定度的計算中。

表2 小麥粉脂肪酸值重復測定結(jié)果Tab.2 Repeated measurement results of fatty acid value in wheat flour

表3 小麥粉脂肪酸值不確定度分量表Tab.3 Uncertainty subscale of fatty acid value in wheat flour

3.2.2 合成標準不確定度

計算合成相對不確定度

本次實驗小麥粉脂肪酸值最終滴定結(jié)果為8次測定結(jié)果的平均值，根據(jù)GB/T 5510—2011標準中對結(jié)果的表示，保留3位有效數(shù)字，即

Ak=54.8 mg/100 g

合成標準不確定度

u=Ak×urel=0.6 mg/100 g

3.3 擴展不確定度

取包含因子k=2，修約采用只進不舍，保留2位有效數(shù)字，則擴展不確定度為

U=k×u=1.2 mg/100 g

3.4 帶有擴展不確定度的報告結(jié)果

小麥粉樣品脂肪酸值為

Ak=54.8 mg/100 g

U=1.2 mg/100 g，k=2

4 結(jié) 論

分析影響小麥粉樣品脂肪酸值不確定度的各個因素，除樣品水分百分含量這一分量以外，空白試驗引入的不確定度>滴定體積引入的不確定度>重復性測定引入的不確定度>氫氧化鉀標準滴定溶液引入的不確定度>樣品前處理引入的不確定度。可見采取苯提取法測定小麥粉中脂肪酸值時，人員的操作水平與標準化程度是測定結(jié)果準確與否的關鍵，并且選用品質(zhì)可靠的玻璃分析儀器也是十分重要的。在實驗測定中，應注重這些方面存在的問題，保證檢驗結(jié)果的穩(wěn)定性、客觀性。