氣相色譜法測定白酒中乙酸含量的不確定度評定

殷輝莉，鄧 晶，施祖灝，苑梅倩

（譜尼測試集團江蘇有限公司，江蘇蘇州 215000）

我國白酒歷史源遠流長。白酒主要由乙醇和水，還有微量的有機酸、酯類、高級醇和酚類等化合物構成。白酒中的微量成分雖少，但決定了白酒的香氣和口味，構成了白酒的不同香型和風格[1]。其中，酸味是白酒的重要口味物質。白酒中的乙酸是酒曲在發(fā)酵過程中微生物利用糖轉化而來，是清香型白酒的主要呈味物質。

目前乙酸的檢測方法主要有氣相色譜法、液相色譜法、分光光度法和離子色譜法[2]。本文依據(jù)《白酒分析方法》（GB/T 10345—2022 ）[3]，用氣相色譜法對白酒中乙酸含量進行測定。按照《測量不確定度政策》（CNAL/AR11：2003）[4]的要求，參考《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS—GL006：2018）[5]，對氣相色譜法測定白酒中乙酸含量的不確定度來源進行分析與評定，確定測試過程中不確定度的主要來源，計算出最終測試結果的擴展不確定度[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

乙醇（HPLC級，純度99.9%）：上海安譜實驗科技股份有限公司；乙酸標準物質（Be Pure，純度≥99.99%）：北京振翔科技有限公司。

氣相色譜儀，配備氫火焰離子化檢測器（Flame Ionization Detector，F(xiàn)ID）：島津GC-2010 Plus；色譜柱：DB-WAX UI（60 m×0.25 mm，0.25 μm），安捷倫科技（中國）有限公司；ME204/02分析天平：瑞士METTLER公司。

1.2 實驗方法

依據(jù)《白酒分析方法》（GB/T 10345—2022 ）測定白酒中的乙酸含量。

1.2.1 樣品處理

取適量樣品于10.00 mL容量瓶中，加入0.1 mL 2-乙基丁酸內標溶液，使用同一樣品定容，充分混勻，使用氣相色譜儀檢測分析。

1.2.2 儀器條件

柱溫：初始35 ℃保持1 min，以5 ℃·min-1升溫至70 ℃，再以4 ℃·min-1升溫至180 ℃，再以15 ℃·min-1升到220 ℃保持6 min；載氣：氮氣；進樣口溫度：250 ℃；流速：0.94 mL·min-1；進樣方式：分流進樣，分流比40∶1，進樣量1.0 μL；檢測器溫度：250 ℃。

1.2.3 標準溶液配制

（1）標準儲備液。稱取0.123 9 g乙酸標準物質于10.00 mL容量瓶中，用50%乙醇定容至刻度，搖勻。配制濃度為12 377.61 mg·L-1的乙酸標準儲備液。避光0～4 ℃保存。

（2）標準中間液的配制。準確移取上述乙酸標準儲備液各 0.05 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.40 mL、0.80 mL、1.00 mL于10.00 mL容量瓶中，并分別加入0.1 mL 2-乙基丁酸內標溶液，用50%乙醇溶液定容，混勻，得到濃度為 61.9 mg·L-1、123.8 mg·L-1、247.6 mg·L-1、495.1 mg·L-1、990.2 mg·L-1和 1 237.8 mg·L-1的乙酸標準工作溶液。

1.2.4 回收率測定

分別稱10.0 mL白酒樣品共6份，于10.00 mL容量瓶中，在白酒樣品中添加乙酸標準溶液，使其乙酸含量為0.2 g·L-1。以下同1.2樣品處理，并測定試樣中乙酸的含量，計算方法的精密度和回收率。

1.2.5 數(shù)學模型的建立

試樣中乙酸含量的計算公式為

式中：X為試樣中乙酸的含量，mg·L-1；C為試樣中乙酸濃度的曲線值，mg·L-1；V為樣液的定容體積，mL；Rec為加標試驗的回收率，%；r為是測量重復性影響因素的修正因子；1 000為換算系數(shù)。

2 不確定度來源分類與分析

乙酸含量測定的不確定度來源主要包括以下4個方面[7]：①樣品定容體積引入的相對不確定度urel(V)；②標準物質引入的相對不確定度urel(P)[8]；③回收率引入的相對不確定度urel(Rec)；④測試重復性引入的相對不確定urel(r)。詳見圖1。合成相對不確定度公式為

圖1 不確定度來源因果分析圖

3 不確定度各分量的評定

3.1 樣品定容體積引入的相對不確定度urel(V)

從實驗用到的量具校準允許誤差和實驗室環(huán)境溫度波動引起的定容體積偏差兩個方面來評定樣品定容體積引入的相對不確定度[9]。

（1）查《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）標準可知單標線A級10.00 mL容量瓶的容量允差（aL）為±0.020 mL[10]，使用10.00 mL容量瓶（A級）1次，取液10.00 mL，計算量具允差引入的相對標準不確定度為

（2）根據(jù)容量瓶校準證書可知，其校準溫度為20 ℃，校準實驗室溫度浮動范圍在5 ℃內，乙醇的體積膨脹系數(shù)為0.75×10-3℃-1。實驗室溫度為（20±5）℃，使用10.00 mL容量瓶（A級）1次取液10.00 mL，則環(huán)境溫度引起的相對不確定度按式（2）計算，計算得urel(VT)=0.002 2。

式中：aT為溫度變化帶來的體積偏差，等于波動的溫度×溶劑膨脹系數(shù)×定容體積[11]；k按矩形分布，取V為定容體積，mL。

根據(jù)上述分量計算試樣定容體積引入的相對不確定度為

3.2 標準物質引入的相對不確定度urel(P)

3.2.1 標準物質純度引入的相對不確定度urel(Ph)

準確稱取0.123 9 g（純度為99.9%）乙酸固體標準物質于10.00 mL容量瓶中，用50%乙醇溶解并定容至刻度，配制成濃度為12 377.61 mg·L-1的乙酸儲備液。

根據(jù)乙酸標準物質證書，乙酸的純度誤差為±0.30%（即99.9%±0.30%）。按照均勻分布計算，由乙酸標準物質純度引入的標準不確定度和相對標準不確定分別為

3.2.2 標準溶液的配制過程引入的相對不確定度urel(Pp)

（1）標準物質稱量引入的相對不確定度urel(Pm)。稱量乙酸標準物質所用的是萬分之一天平，通過天平的校準證書獲得其擴展不確定度為0.2 mg（k=2），則去皮和稱量2次天平的使用所產生的標準不確定度為

標準物質稱取量為123.9 mg乙酸固體標準物質配制標準物質儲備液，則

（2）標準物質溶液稀釋定容引入的相對不確定度urel(PV)。標準溶液的稀釋過程引入的不確定度，通過量具（玻璃量器、移液器）的校準誤差和實驗室溫度波動引起的溶液體積偏差來評定。查《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）和《移液器檢定規(guī)程》（JJG 646—2006）[12]得知最大允許誤差，通過公式（3）計算量具允差帶來的相對標準不確定度urel(PL)，具體數(shù)據(jù)見表1。

式中：aL為玻璃器具校準引起的體積偏差；k按矩形分布，取V為使用體積，mL。

實 驗 溫 度 為（20±5）℃ 時， 乙 醇 在 20 ℃的體積膨脹系數(shù)為 0.75×10-3℃-1，根據(jù)公式（4）計算環(huán)境溫度引起的相對不確定度urel(PT)，具體數(shù)據(jù)見表1。

式中：aT為溫度變化帶來的體積偏差，等于波動的溫度×溶劑膨脹系數(shù)×定容體積[11]；k按矩形分布，取[13]；V為定容體積，mL。

根據(jù)表1計算由配制標準溶液帶來的標準不確定度為

表1 標準溶液配制所用量器及溫度帶入的不確定度

綜上所述，標準溶液的配制過程引入的不確定度urel(Pp)為

3.2.3 最小二乘法擬合標準曲線校準的相對不確定度urel(Cn)

利用標準曲線計算白酒加標樣品中乙酸的含量。依次配制成乙酸標準系列工作溶液：61.9 mg·L-1、123.8 mg·L-1、247.6 mg·L-1、495.1 mg·L-1、990.2 mg·L-1、1 237.8 mg·L-1，每個校準點分別上機分析3次，以標準系列溶液的濃度為橫坐標，3次進樣平均峰面積為縱坐標，采用最小二乘法擬合，得到線性回歸方程Y=114.043 5X-1 992.661。

在白酒樣品中加入乙酸標準物質進行6次測定，平均值為0.188 g·L-1，由校準曲線所帶來的不確定度為

式中：u(C）為待測溶液濃度C（0.188 g·L-1）的測定不確定度；S為殘差的標準偏差；C為樣品加標后檢測平均值，mg·L-1；為不同標準溶液濃度的平均值，為526.07 mg·L-1；B1為擬合曲線中的斜率；P為樣品平行測定6次；n為標準溶液測定6次；Scc為離均差平方和；1 000為轉換系數(shù)。

擬合標準曲線校準的相對不確定度urel(C)計算結果為

綜上所述，標準物質引入的不確定度urel(P)為

3.3 回收率引入的不確定度urel(Rec)

在白酒樣品中添加乙酸標準物質，使其乙酸含量為0.2 g·L-1。進行6次重復性測定，加標回收率及標準偏差見表3。

表3 乙酸加標回收率及其標準偏差

回收率引入的標準不確定度和相對標準不確定度分別為

用t檢驗對回收率進行顯著性檢驗。計算公式為n=6，自由度為5，取P=0.95，查閱t值臨界值分布表，t（0.05,5）=2.571，即當t值大于2.571時，則與100%有顯著性差異，Rec必須在計算公式中采用以修正結果，否則R—與100%無顯著性差異，不需要Rec修正結果。計算結果，乙酸的t值為1.066，因此乙酸回收率因子Rec無須在計算公式中采用。

3.4 測量重復性引入的不確定urel(r)

在白酒樣品中添加乙酸標準物質，使其乙酸含量為0.2 g·L-1，進行6次重復性測定，測定結果分別為 0.196 g·L-1、0.178 g·L-1、0.185 g·L-1、0.174 g·L-1、0.204 g·L-1、0.191 g·L-1，平均值為 0.188 g·L-1，標準偏差S=0.02 g·L-1。

回收率引入的標準不確定度和相對標準不確定度分別為

4 乙酸含量測定的合成標準不確定度及擴展不確定度

乙酸相對標準不確定度分量詳見表4。

表2 標準曲線擬合數(shù)據(jù)

表4 乙酸相對標準不確定度各分量

乙酸測定結果的相對合成不確定度為

乙酸實測結果為

折算合成標準不確定度為

一般情況下，按照慣例，測量結果的擴展不確定度取包含擴展因子k，則擴展不確定度U=ku(X)，在95%置信概率下，k=2，因此，乙酸擴展不確定度為

U=0.031 8×2=0.064 g·L-1

則樣品中乙酸含量測量結果表示為

X=（0.188±0.064）g·L-1