氣相色譜測定濃香型白酒中己酸含量的不確定度評定

黎 川，蘆珊珊，劉 楊

（新疆博爾塔拉蒙古自治州食品藥品檢驗(yàn)所，新疆博樂 833400）

2022年4月1日實(shí)施的《白酒質(zhì)量要求 第1部分：濃香型白酒》（GB/T 10781.1—2021），代替了原有的GB/T 10781.1—2006標(biāo)準(zhǔn)[1]，新標(biāo)準(zhǔn)中用己酸與己酸乙酯含量之和替代了己酸乙酯含量。濃香型白酒的主要成分是酸類和酯類物質(zhì)，其中己酸乙酯是主要的香味物質(zhì)[2]。在濃香型白酒的儲存過程中，香味物質(zhì)會隨著儲存時間的延長出現(xiàn)酸類物質(zhì)增多，酯類物質(zhì)減少的現(xiàn)象[3]，己酸乙酯的水解與己酸的酯化反應(yīng)同時存在于白酒酒體中，二者相互轉(zhuǎn)化最終會達(dá)到一個動態(tài)平衡。因此對己酸進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析具有重要的意義?；诖耍疚囊罁?jù)《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[4]和《化學(xué)分析中測量不確定度評估指南》（RB/T 030—2020）[5]對濃香型白酒中己酸的檢測結(jié)果進(jìn)行不確定度評定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Trace1300型氣相色譜儀（賽默飛公司）；XSE105DU萬分之一電子天平（Mettler-Toledo國際貿(mào)易有限公司）。己酸，2-乙基丁酸（色譜純，含量≥99.5%，aladdin上海生化科技股份有限公司）；無水乙醇（無雜醇油）（優(yōu)級純，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

濃香型白酒中己酸含量按照《白酒質(zhì)量要求 第1部分：濃香型白酒》（GB/T 10781.1—2021）[1]中方法進(jìn)行測定。

1.2.1 溶液配制

稱取己酸0.250 8 g于50 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶液進(jìn)行定容，得到濃度為4.991 g·L-1的己酸標(biāo)準(zhǔn)儲備液。分別準(zhǔn)確吸取0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL和2.00 mL己酸標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液至10 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶液進(jìn)行定容，得到0.249 5 g·L-1、0.499 1 g·L-1、0.748 6 g·L-1和0.998 2 g·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列濃度。

2-乙基丁酸溶液（18.31 g·L-1）：稱取0.457 8 g的2-乙基丁酸置于25 mL容量瓶中，用50%乙醇溶液定容至刻度。

樣品溶液的配制：向10.0 mL濃香型白酒里加入100 μL的2-乙基丁酸內(nèi)標(biāo)，充分搖勻。

1.2.2 儀器條件

載氣：高純氮；色譜柱：TG-WAXMS（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比20∶1；進(jìn)樣量：1 μL；檢測器：氫火焰離子化檢測器（FID）；檢測器溫度：250 ℃；流速：1.0 mL·min-1；柱溫：35 ℃保持1 min，以15 ℃·min-1升至155 ℃，再以3.5 ℃·min-1升至180 ℃，最后以15 ℃·min-1升至210 ℃，保持6 min。

1.3 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)校準(zhǔn)曲線線性回歸方程對濃香型白酒中的己酸濃度進(jìn)行計算，計算公式為

式中：y為己酸和2-乙基丁酸峰面積的之比；x為己酸含量，g·L-1；b為斜率；a為截距。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度來源

由方法和測量模型可知，實(shí)驗(yàn)過程中的不確定度來源主要有樣品重復(fù)性檢測、氣相色譜儀、配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的過程以及標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的擬合等[8]。

2.2 各分量不確定度的評定

2.2.1 樣品重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(A)

對白酒樣品重復(fù)檢測6次，結(jié)果分別是0.046 5 g·L-1、0.048 3 g·L-1、0.047 1 g·L-1、0.046 8 g·L-1、0.047 4 g·L-1和0.046 1 g·L-1。按A類不確定度（n=6）計算得單次測量結(jié)果實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sx。

則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.2 氣相色譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(B1)

根據(jù)校準(zhǔn)證書，U=3%，包含因子k=2，因此其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

urel(B1)=3%/2=0.015

2.2.3 取樣過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(B2)

取樣過程用到的量具有10 mL A級單標(biāo)移液管以及移取內(nèi)標(biāo)所用可調(diào)100 μL的移液器，以上量具所產(chǎn)生的不確定度主要來自容量允差和溫度效應(yīng)。

（1）容量允差。依據(jù)《常用玻璃儀器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）[6]的規(guī)定，10 mL的單標(biāo)A級移液管的最大允差為±0.02 mL，按均勻分布移液管引入的不確定度為

檢定證書提供了100 μL移液器取樣過程中的誤差，為0.3%，按《化學(xué)分析測量不確定度評定》（JJF 1135—2005）[7]中要求的矩形分布，100 μL移液器引入的不確定度為

（2）溫度效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程中使用量具的溫度變化范圍在（20±5）℃，20 ℃乙醇中的膨脹系數(shù)為0.001 09 ℃-1，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，因此50%乙醇水溶液在20 ℃的膨脹系數(shù)為6.5×10-4℃-1（0.001 09×0.5+2.1×10-4×0.5），按均勻分布則10 mL移液管引入的不確定度為

100 μL移液器引入的不確定度為

因此，10 mL單標(biāo)移液管和100 μL的移液器引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為

取樣過程中引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制產(chǎn)生的相對不確定度urel(B3)

（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)。稱取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用的電子分析天平（萬分之一）的最大允許誤差為±0.1 mg，區(qū)間半寬度a=0.5d=0.05 mg，己酸和2-乙基丁酸稱樣量分別為250.8 mg和457.8 mg，按照均勻分布，稱量（己酸）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

稱量2-乙基丁酸引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過程引入不確定度urel(v)。標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中用了1 mL移液管2次，2 mL移液管2次，10 mL容量瓶4次，25 mL容量瓶1次，50 mL容量瓶1次，根據(jù)《常用玻璃儀器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）[6]，按均勻分布計算各計量器引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表1所示。

表1 計量器引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

則計量器引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

標(biāo)準(zhǔn)工作溶液引起的相對標(biāo)準(zhǔn)的不確定度為

2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(B4)

對每個濃度點(diǎn)均重復(fù)檢測兩次，以己酸濃度為橫坐標(biāo)，以己酸和內(nèi)標(biāo)峰面積之比的平均值為縱坐標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=6.503 8x-0.220 6，r2=0.999 89，結(jié)果見表2。由標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸引入的不確定度按以下公式計算。

表2 標(biāo)準(zhǔn)工作系列溶液各峰面積測定結(jié)果

式中：a為標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的截距，a=-0.220 6；b為標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的斜率，b=6.503 8；p為酒樣測定的次數(shù)，p=6；n為標(biāo)準(zhǔn)系列的測定總數(shù)，n=8；為測得樣品中己酸的平均濃度，=0.047 0 g·L-1；xi為標(biāo)準(zhǔn)濃度系列中各個點(diǎn)的己酸濃度，g·L-1；為標(biāo)準(zhǔn)系列中各個濃度點(diǎn)的平均濃度，=0.623 8 g·L-1；s為標(biāo)準(zhǔn)系列各點(diǎn)己酸和內(nèi)標(biāo)峰面積比值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差；yi為標(biāo)準(zhǔn)濃度系列中各個濃度點(diǎn)所對應(yīng)的己酸和2-乙基丁酸峰面積的之比(Ar/As)。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（2）和（3），可得s=0.033 89，則標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(B4)=0.004 74。

2.2.6 合成測量不確定度

合成不確定為

2.3 擴(kuò)展不確定度報告

依據(jù)JJF1059.1—2012[4]規(guī)定，包含概率為95%，包含因子k=2，則相對擴(kuò)展不確定度Urel=2×urel(Y)=0.042，擴(kuò)展不確定度U=0.047 0×0.042=0.002 0 g·L-1。

因此，本實(shí)驗(yàn)測得濃香型白酒里己酸濃度為（0.047 0±0.002 0）g·L-1。

3 結(jié)論

從不確定度各個不同的分量來看，采用氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測定濃香型白酒中己酸濃度的誤差主要是氣相色譜儀的性能引入，其次是標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。因此要按期對儀器進(jìn)行檢定和期間核查，保證檢測儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，以減少不確定度的引入，同時檢驗(yàn)人員必須嚴(yán)格按規(guī)范操作，具有熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能。