氣相色譜法測定白酒中二元酸二乙酯的不確定度評定

胡惠茗 楊志杰 陳杰 王桂泉 王益鳳 楊娟

摘 要：目的： 建立氣相色譜內(nèi)標法（FID）測定白酒中庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯和壬二酸二乙酯3種二元酸二乙酯含量不確定度的評定方法。方法： 根據(jù)《化學分析測量不確定度評定》和《測量不確定度評定與表示》中的有關(guān)規(guī)定，建立不確定度的數(shù)學模型，系統(tǒng)分析本方法測量結(jié)果的不確定度來源，并對不確定度各個分量進行評估和合成。結(jié)果： 得到庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯和壬二酸二乙酯3種二元酸二乙酯的擴展不確定度，分別為7.53 mg/L、6.53 mg/L、17.84 mg/L。結(jié)論： 影響白酒中庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯和壬二酸二乙酯不確定度的主要因素是重復性、標準品純度和用于吸取內(nèi)標溶液的移液器的精度。

關(guān)鍵詞：測量不確定度;庚二酸二乙酯;辛二酸二乙酯;壬二酸二乙酯;氣相色譜法;白酒

Uncertainty Evaluation of Diethyl Pimelate， Diethyl Suberate and Diethyl Nonanedioate in Baijiu by Gas Chromatography

HU Huiming1， YANG Zhijie2， CHEN Jie1， WANG Guiquan1， WANG Yifeng1，YANG Juan3*

（1.Jiangan County Centre for Food Inspection and Testing， Jiangan 644200， China; 2.Food Inspection and Testing Center， Xuzhou District， Yibin City， Yibin 644600， China; 3.Yibin City Product Quality Supervision and Inspection Institute， Yibin 644000， China）

Abstract： Objective： A method was developed for the evaluation of uncertainty in the determination of diethyl pimelate， diethyl suberate and diethyl nonanedioate in Baijiu by gas chromatography with internal standard （FID）. Method： According to JJF 1059.1—2012， a mathematical model was established for uncertainty evaluation. the uncertainty sources of the measurement results are analyzed systematically， and each component of the uncertainty is evaluated and synthesized. Result： the expanded uncertainty of diethyl pimelate、diethyl suberate and diethyl nonanedioate was determined as 7.53 mg/L、6.53 mg/L、17.84 mg/L. Conclusion： The main factors affecting the uncertainty of diethyl pimelate、diethyl suberate and diethyl nonanedioate in Baijiu are the repeatability， purity of the reference substance and the accuracy of the pipette used to absorb the internal standard solution.

Keywords： measurement of uncertainty; diethyl pimelate; diethyl suberate; diethyl nonanedioate; gas chromatography; Baijiu

中國白酒歷史悠久，工藝獨特，被列為世界著名的六大蒸餾酒之一[1]。白酒中98%是乙醇和水，2%是一些微量物質(zhì)，而白酒的獨特風味主要來源于這些微量物質(zhì)。白酒中的微量呈味成分尤其是白酒中的酯類對白酒的風味和質(zhì)量有較大影響，是判斷白酒質(zhì)量的重要依據(jù)之一，各種香型的白酒對這些呈香成分的含量都有一定的要求，且國家標準對其檢測也推薦了相應的方法[2-4]。十二香型白酒中，傳統(tǒng)豉香型白酒中酯類物質(zhì)含量較其他香型白酒低，而二元酸二乙酯是豉香型白酒中重要的微量物質(zhì)，并已成為國家標準《豉香型白酒》規(guī)定例行檢驗的指標之一[5-6]。

測量不確定度是用以表征測量過程中各項誤差綜合影響測量結(jié)果分散程度的一個誤差限，它不僅包括計量器具的不確定度，也包括環(huán)境及操作人員等因素引起的不確定度[7]。不確定度是與被測量值的分散性、與測量結(jié)果相關(guān)性的參數(shù)，其數(shù)值大小反應了結(jié)果的準確性，與結(jié)果的判定相關(guān)[8-10]。目前使用較多的二元酸二乙酯含量檢測方法是氣相色譜法，本試驗使用氣相色譜法測定并評定白酒中二元酸二乙酯含量檢測的不確定度，以期為測量結(jié)果提供科學、準確的依據(jù)[11]。通過掌握白酒中二元酸二乙酯含量測量的關(guān)鍵控制點，提供降低不確定度的有效方式，保障測定結(jié)果的準確性，為白酒中二元酸二乙酯進一步相關(guān)研究提供基礎技術(shù)支撐[12-15]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

庚二酸二乙酯（97%），阿拉丁公司;辛二酸二乙酯（98%），阿拉丁公司;壬二酸二乙酯（90%），麥克林公司;乙酸正丁酯（99.5%），天津市光復精細化工研究所;無水乙醇（HPLC純），成都市科隆化學品有限公司;實驗室用水為賽多利斯超純水。69DDB524-23D5-4E00-AADA-28334FD6324F

GC-2010 Plus型氣相色譜儀（配FID檢測器），日本島津公司;BP211D 電子分析天平（感量0.000 01 g），德國賽多利斯公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 標準溶液配制

（1）二元酸二乙酯混合標準儲備溶液。分別準確稱取0.250 13 g庚二酸二乙酯、0.246 35 g辛二酸二乙酯和0.241 74 g壬二酸二乙酯標準品，用體積分數(shù)為60%乙醇溶液定容到100 mL。得到混合標準儲備溶液中庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯和壬二酸二乙酯濃度依次為2.501 3 mg/mL，2.463 5 mg/mL，2.417 4 mg/mL，該溶液冷藏保存。

（2）內(nèi)標溶液的配制。吸取5 mL乙酸正丁酯標準品溶液，記錄重量4.505 01g，用體積分數(shù)為60%乙醇溶液定容到50 mL。得到乙酸正丁酯溶液為90.10 mg/mL，該溶液冷藏保存。

（3）混合標準工作溶液。用10.0 mL吸量管準確吸取標準儲備溶液10.0 mL，加入100 ?L內(nèi)標乙酸正丁酯溶液混勻后上機測定。

1.2.2 測定過程

取酒樣10.0 mL，加入100 ?L內(nèi)標乙酸正丁酯溶液混勻后，與在標準品相同的條件下進氣相色譜分析，并測定目標峰與內(nèi)標峰面積，得到峰面積之比，再用內(nèi)標法定量。

1.2.3 氣相色譜條件

色譜柱：Agilent DB-WAX柱（30 m×0.250 mm×0.25 ?m）;分流比：30︰1;進樣口溫度：200 ℃;進樣量：0.5 ?L。程序升溫：起始溫度35 ℃，恒溫3 min;以5 ℃/min程序升溫至40 ℃，恒溫3 min;以10 ℃/min程序升溫至100 ℃，以20 ℃/min程序升溫至180 ℃，恒溫13 min。載氣：氮氣，流量為1.0 mL/min（設定為恒線速度模式）;檢測器為FID檢測器，溫度200 ℃;氫氣：40 mL/min;空氣：400 mL/min，尾吹氣：30 mL/min。

1.3 數(shù)學模型建立

酒樣中庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯、壬二酸二乙酯含量計算公式為：

（1）

式中：Y為酒樣中（庚、辛、壬）二酸二乙酯含量，mg/L;C1為標樣中（庚、辛、壬）二酸二乙酯的濃度，g/L;C2為標準工作液中乙酸正丁酯濃度，g/L;A1為標準工作液中（庚、辛、壬）二酸二乙酯峰面積;A2為標準工作液中乙酸正丁酯峰面積;A3為酒樣中（庚、辛、壬）二酸二乙酯峰面積;A4為添加于酒樣中乙酸正丁酯峰面積;m0為酒樣中添加內(nèi)標物乙酸正丁酯的質(zhì)量，mg;V為酒樣的取樣體積，即10.0 mL;10-3為單位換算系數(shù)。

1.4 不確定度來源的識別和分析

根據(jù)（庚、辛、壬）二酸二乙酯含量的檢驗過程可知，在標準工作液中和酒樣中加入的內(nèi)標溶液為同一乙酸正丁酯溶液且加入量相當;參考《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS—GL06：2006）中A3.5，將重復性視為相對影響，可識別出測量過程的不確定度來源：測量重復性產(chǎn)生的不確定度（X）;標準工作液中（庚、辛、壬）二酸二乙酯、乙酸正丁酯濃度引入的不確定度;樣液中乙酸正丁酯重量引入的不確定度;酒樣的取樣量取引入的不確定度。氣相色譜法測定白酒中的（庚、辛、壬）二酸二乙酯時，未經(jīng)任何處理步驟，因此不會引入操作處理中帶來的不確定度。繪制的因果關(guān)系圖見圖1。

2 結(jié)果與分析

2.1 重復性測量引入的不確定度

重復性測量的不確定度主要包含氣相色譜響應值的復現(xiàn)、容量瓶使用、進樣針的進樣等。本文采用的是內(nèi)標法，用自動進樣器進樣0.5 ?L，重復操作進樣6次，得到標準工作液中乙酸正丁酯峰面積與（庚、辛、壬）二酸二乙酯峰面積之比（A2/A1）、樣液中（庚、辛、壬）二酸二乙酯峰面積與乙酸正丁酯峰面積之比（A3/A4）和樣品中（庚、辛、壬）二酸二乙酯含量（Y），將平均值x作為最后的測定結(jié)果，利用公式（2）得到標準差S，利用公式（3）得到重復性相對標準不確定度分量urel（x），結(jié)果見表1，其中C為標樣中（庚、辛、壬）二酸二乙酯的含量（ mg/L）。

合成標準工作液和樣液重復性操作引入的不確定度為：

得到urel（X庚）=0.011 2，urel（X辛）=0.012 8，urel（X壬）=0.017 3。

2.2 標準工作液中（庚、辛、壬）二酸二乙酯、乙酸正丁酯質(zhì)量濃度引入的不確定度

質(zhì)量濃度計算公式為：

（4）

式中：C1為標樣中（庚、辛、壬）二酸二乙酯的濃度，g/L;C2為標樣中乙酸正丁酯濃度，g/L;m為（庚、辛、壬）二酸二乙酯或乙酸正丁酯的質(zhì)量，g;V1為50 mL或100 mL容量瓶的體積，mL;V2為10 mL單標線吸量管或100 ?L移液器的體積，mL;V3為混合標準工作液的總體積，mL。

標準工作液中各質(zhì)量濃度引入的不確定度主要取決于標準品純度P，質(zhì)量m，體積V1和V2的不確定度，V3的不確定度已在重復性操作中考慮到。

2.2.1 純度P引起的不確定度

（庚、辛、壬）二酸二乙酯和乙酸正丁酯均為色譜標準物質(zhì)，庚二酸二乙酯（純度97%），辛二酸二乙酯（純度98%），壬二酸二乙酯（純度90%），乙酸正丁酯（純度99.5%）;按照矩形分布處理，則純度引起的不確定度為：

計算純度引起的相對不確定度：

2.2.2 質(zhì)量m引起的不確定度

標準物質(zhì)采用十萬分之一的天平稱量，根據(jù)檢定證書，其稱量誤差為±0.03 mg，天平稱量兩次（一次凈容量瓶重量，一次稱樣），按照矩形分布，質(zhì)量m的標準不確定度為。相對不確定度分別為：69DDB524-23D5-4E00-AADA-28334FD6324F

2.2.3 體積V1的不確定度

二元酸（庚、辛、壬）二乙酯標準溶液定容至100 mL容量瓶中，100 mL容量瓶A級法定容量允差為±0.10 mL，按照矩形分布換算成標準不確定度為;乙酸正丁酯溶液定容至50 mL容量瓶中，50 mL容量瓶的A級法定容量允差為±0.05 mL，按照矩形分布換算成標準不確定度為。

容量瓶和溶液的溫度與矯正時的溫度不同引起的體積不確定度，其中溫度變化引起的液體膨脹明顯大于容量瓶的體積膨脹，因此，只考慮前者即可。已知水的體積膨脹系數(shù)為β=2.1×10-4/℃，以20 ℃校準時分別為100 mL和50 mL，試驗溫度在（20±5）℃波動，按照矩形分布計算的標準不確定度為：

合成100 mL容量瓶的相對不確定度為：

50 mL容量瓶的相對不確定度為：

2.2.4 體積V2的不確定度

即吸取樣品和標準品用吸取內(nèi)標用100 ?L移液器或10.0 mL單標線吸量管引起的不確定度u（V0.1）或u（V10.0）。10.0 mL A級單標線吸量管的體積允差為±0.01 mL，按照2.2.3節(jié)步驟，計算相對不確定度：urel（V10.0）=0.000 8。

100 ?L移液器校準證書U=2%，按照矩形分布換算成標準不確定度為：

溫度變化引起的體積膨脹，設試驗溫度在（20±5）℃之間波動，按照矩形分布計算的標準不確定度為：

則100 ?L移液器合成標準不確定度為：

2.2.5 合成標準不確定度

合成標準不確定度計算為：

（5）

（庚、辛、壬）二酸二乙酯和乙酸正丁酯標準工作液質(zhì)量濃度引起的相對不確定度分別為urel[C1（庚）]=0.017 9;urel[C1（辛）]=0.011 9;urel[C1（壬）]=0.064 2;urel（C2）=0.012 0。

2.3 酒樣中乙酸正丁酯加入量（m0）引入的不確定度

乙酸正丁酯加入量（m0）按以下公式計算：

（6）

式中：m0為酒樣中添加內(nèi)標物乙酸正丁酯的質(zhì)量，mg;m為乙酸正丁酯的質(zhì)量，g;V1為50 mL容量瓶的體積，mL;V2為100 ?L移液器吸取的體積，mL;103為單位換算系數(shù)。

加入酒樣中與加入標準工作液中的乙酸正丁酯是同一溶液同一操作，因此各分量不確定度與2.2節(jié)相同，計算得到樣液中乙酸正丁酯加入量引起的相對不確定度：urel（m0）=0.012 0。

2.4 酒樣的取樣體積（V）引入的不確定度

在本次試驗中，用10.0 mL的A級單標線吸量管精準吸取10.0 mL加標酒樣進行檢驗，即式（1）中V引起的不確定度。10.0 mL的A級分度吸管的體積允差為±0.01 mL，按照2.2.3節(jié)步驟，計算相對不確定度：urel（V）=0.000 8。

2.5 二元酸（庚、辛、壬）二乙酯含量的合成標準不確定度的計算

根據(jù)（庚、辛、壬）二酸二乙酯含量相關(guān)不確定度的來源關(guān)系，各不確定度分量互不相關(guān)，則酒樣中二元酸（庚、辛、壬）二乙酯含量測定結(jié)果的相對合成標準不確定度urel（Y ）按式（7）計算，標準不確定度按照式（8）進行計算，擴展不確定度（k取值為2，95%置信區(qū)間）按照公式（9）進行計算，結(jié)果見表2。

3 結(jié)論

通過對氣相色譜法測定白酒中庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯和壬二酸二乙酯3種二元酸二乙酯含量的不確定度各個分量的分析和評定，可以看出重復性、標準品純度引起的不確定度是影響庚二酸二乙酯、辛二酸二乙酯和壬二酸二乙酯3種二元酸二乙酯含量測量不確定度的主要因素。由于該試驗過程中無樣品處理過程，因此，在實際操作過程中，可以通過提高操作水平、購買高純度的標準物質(zhì)、提高量取工具的精度來降低測量結(jié)果的不確定度，從而提高測量結(jié)果的準確度。

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