分光光度法測定清香型白酒中氰化物的不確定度評定

摘 要：目的：通過評定分光光度法測定清香型白酒中氰化物的不確定度，提高檢測白酒中氰化物的準確度。方法：參照GB 5009.36—2023中分光光度法進行清香型白酒中氰化物測定，依據(jù)JJF 1059.1—2012對測定過程中的測量不確定度進行評定。結果：當氰化物含量（以HCN計）為1.46 mg·L-1時，擴展不確定度為0.15 mg·L-1，標準曲線繪制與標準溶液配制對測量結果影響較大。結論：標準溶液配制要嚴格按照標準規(guī)范、使用高精度的玻璃量器，必要時適當增加標準系列溶液的測試次數(shù)，以降低測量不確定度，獲得更為準確的測量數(shù)據(jù)。

關鍵詞：分光光度法；白酒；氰化物；不確定度

Uncertainty Evaluation of Determination of Cyanide in Qingxiangxing Baijiu by Spectrophotometry

WANG Qinghua， WANG Qingbin

（Shanxi Xinghuacun Fenjiu Distillery Co.， Ltd.， Fenyang 032205， China）

Abstract： Objective： To evaluate the uncertainty of cyanide determination in Qingxiangxing Baijiu by spectrophotometry and improve the accuracy of cyanide detection in Baijiu. Method： The determination of cyanide in Qingxiangxing Baijiu was carried out according to the spectrophotometric method in GB 5009.36—2023， and the measurement uncertainty in the determination process was evaluated according to JJF 1059.1—2012. Result： When the cyanide content （measured by HCN） was 1.46 mg·L-1， the expanded uncertainty was 0.15 mg·L-1， and the drawing of the standard curve and the preparation of the standard solution had a significant impact on the measurement results. Conclusion： The preparation of standard solutions should strictly follow standard specifications and use high-precision glass measuring instruments. If necessary， the number of tests for standard series solutions should be appropriately increased to reduce measurement uncertainty and obtain more accurate measurement data.

Keywords： spectrophotometry; Baijiu; cyanide; uncertainty

我國是酒類產(chǎn)品的生產(chǎn)與消費大國，白酒在釀酒行業(yè)占有重要地位。隨著白酒產(chǎn)業(yè)進入競爭加劇、分化復蘇的新常態(tài)，加強白酒質(zhì)量監(jiān)管、提升白酒品質(zhì)顯得尤為重要[1]。在白酒釀造過程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)中，氰化物對飲酒者的身體健康、生命安全危害較大，在國家相關部門的抽檢中，氰化物的安全風險也較為突出，因此加強白酒中氰化物含量的監(jiān)測十分有意義[2]。在白酒企業(yè)與檢驗檢測機構的日常檢驗中，GB 5009.36—2023[3]中第一法分光光度法仍是白酒中氰化物測定的主要方法，也是仲裁方法。本研究依據(jù)JJF 1059.1—2012[4]規(guī)定的方法程序?qū)Ψ止夤舛确y定清香型白酒中氰化物的測量不確定度進行評定，以期找出影響測定結果準確性的關鍵環(huán)節(jié)和因素，提高清香型白酒中氰化物測定的準確度。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

721可見分光光度計，上海佑科儀器儀表有限公司；DZKW-S-6電熱恒溫水浴鍋，上海科恒實業(yè)發(fā)展有限公司；DB-0AB電熱恒溫加熱板，杭州科菲實驗儀器有限公司；Synergy超純水機，德國Milli-Q公司；常規(guī)玻璃儀器。

水中氰成分分析標準物質(zhì)，50.0 μg·mL-1，中國計量科學研究院；磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉，均為分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司；乙酸、異煙酸、吡唑啉酮、氯胺T，均為分析純，上海麥克林生化科技股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 試劑溶液配制

（1）磷酸鹽緩沖溶液（0.5 mol·L-1）。稱取3.40 g磷酸二氫鉀與3.55 g磷酸氫二鈉，用純水定容至100 mL。

（2）異煙酸-吡唑啉酮溶液。稱取3.0 g異煙酸，加入48 mL氫氧化鈉溶液（20 g·L-1）溶解，再加水200 mL；稱取0.5 g吡唑啉酮，加入40 mL無水乙醇溶解，將兩種溶液合并搖勻，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.2.2 標準溶液配制

（1）CN-標準溶液。準確吸取1.00 mL濃度為50.0 μg·mL-1的水中氰成分分析標準物質(zhì)于50 mL容量瓶中，用氫氧化鈉溶液（2 g·L-1）稀釋定容，配制成氰離子濃度為1.0 μg·mL-1的標準溶液，現(xiàn)用現(xiàn)配。

（2）標準系列溶液。分別吸取0 mL、0.40 mL、0.80 mL、1.20 mL、1.60 mL和2.00 mL濃度為1.0 μg·mL-1的CN-標準溶液于10 mL比色管中，加入氫氧化鈉溶液（2 g·L-1）定容至5 mL，配制成氰化物（以CN-計）含量分別為0 μg、0.40 μg、0.80 μg、1.20 μg、1.60 μg和2.00 μg的標準系列溶液。

1.2.3 樣品分析步驟

吸取1.00 mL清香型白酒試樣于80 mL燒杯中，加入5 mL氫氧化鈉溶液（2 g·L-1），10 min后，放于120 ℃電熱板上加熱至溶液剩余1 mL左右，取下，待恢復到室溫后轉(zhuǎn)移進10 mL比色管中，用氫氧化鈉溶液（2 g·L-1）洗滌燒杯將洗滌液一并轉(zhuǎn)入，并加入氫氧化鈉溶液（2 g·L-1）至5 mL。

向標準系列溶液與試樣溶液中分別滴加2滴酚酞指示液，加入乙酸溶液至紅色褪去，再加入氫氧化鈉溶液（20 g·L-1）調(diào)至近紅色，再加入2 mL磷酸鹽緩沖溶液（0.5 mol·L-1）與0.2 mL氯胺T溶液（20 g·L-1），搖勻放置3 min，加入2 mL異煙酸-吡唑啉酮溶液，加水定容至刻度，加塞振搖混勻，于37 ℃下恒溫水浴40 min，待測。

1.2.4 樣品測定

取標準工作系列與試樣待測液，用1 cm比色皿，以氫氧化鈉溶液（2 g·L-1）為空白試液調(diào)節(jié)零點，分別于波長638 nm處測吸光度，繪制標準工作曲線，由標準工作曲線獲得待測試液中氰化物含量（以CN-計）。

2 結果與分析

2.1 不確定度分析

2.1.1 測量數(shù)學模型建立

根據(jù)測定過程建立數(shù)學模型為

（1）

式中：X為清香型白酒樣品中氰化物含量（以HCN計），mg·L-1；A為酒樣待測液中氰化物（以CN-計），μg；V為吸取酒樣體積，mL；MHCN為HCN摩爾質(zhì)量27.0 g·mol-1；MCN-為CN-摩爾質(zhì)量26.0 g·mol-1；100為換算成酒精度100%vol；W為酒樣實測酒精度42.1%vol；1 000為換算系數(shù)。

2.1.2 不確定度來源分析

結合酒樣處理測定步驟與建立的測量數(shù)學模型，該方法的測量不確定度來源于酒樣測定重復性、標準溶液濃度、標準溶液配制、酒樣移取定容體積和標準曲線繪制等方面。

2.2 測量不確定度評定

2.2.1 酒樣測定重復性引入的不確定度

在期間精密度條件下對某批次清香型白酒中的氰化物含量（以HCN計）進行6次測定，結果分別為1.47 mg·L-1、1.48 mg·L-1、1.43 mg·L-1、1.49 mg·L-1、1.45 mg·L-1和1.44 mg·L-1，測量平均值X為1.46 mg·L-1，標準偏差s為0.023 66 mg·L-1，因此，由酒樣測定重復性引入的標準不確定度和相對標準不確定度為"mg·L-1

2.2.2 標準溶液濃度引入的不確定度

水中氰成分分析標準物質(zhì)編號為GBW（E）080115，批號為231113，標準物質(zhì)證書中給出的相對擴展不確定度為Urel=1%（k=2），則由標準溶液濃度引入的相對標準不確定度為

2.2.3 標準溶液配制引入的不確定度

（1）氰離子標準溶液配制需要用到1 mL分度吸量管（A級）與50 mL單標線容量瓶（A級），由JJG 196—2006[5]可知，兩者的容量允差分別為±0.008 mL、±0.05 mL，由容量允差引入的標準不確定度按均勻分布計算為

（2）

實驗過程中環(huán)境溫度變化為（20±3）℃，水膨脹系數(shù)為2.10×10-4 ℃-1，由溫度波動引入的標準不確定度按均勻分布計算為

（3）

合成得某種玻璃量器引入的標準不確定度和相對標準不確定度分別為

（4）

（5）

根據(jù)公式（2）（3）（4）（5）計算得出氰離子標準溶液配制過程中使用的1 mL分度吸量管引入的相對標準不確定度為urel（V）吸1=0.04 63，50 mL單標線容量瓶引入的相對標準不確定度為urel（V）容50=0.000 68，合成得到該過程中引入的相對標準不確定度為。

（2）標準系列溶液配制過程中，吸取0.40 mL、0.80 mL標準溶液使用1 mL分度吸量管（A級），吸取1.20 mL、1.60 mL、2.00 mL標準溶液使用2 mL分度吸量管（A級），定容使用10 mL比色管，由JJG 196—2006[5]可知，1 mL、2 mL分度吸量管（A級）容量允差分別為±0.008 mL、±0.012 mL，由JJG 10—2005可知，10 mL比色管容量允差為±0.10 mL，實驗過程中環(huán)境溫度變化為（20±3） ℃。

根據(jù)公式（2）（3）（4）計算得到1 mL分度吸量管引入的標準不確定度為urel（V）吸1=0.004 63，2 mL分度吸量管引入的標準不確定度為urel（V）吸2=0.006 97，10 mL比色管引入的相對標準不確定度為urel（V）比10=0.057 85。根據(jù)公式（5）計算得到吸取0.40 mL、0.80 mL、1.20 mL、1.60 mL和2.00 mL標準溶液引入的相對標準不確定度分別為urel（V0.4）吸1=0.011 58，urel（V0.8）吸1=0.005 79，urel（V1.2）吸2=0.005 81，urel（V1.6）吸2=0.004 36，urel（V2.0）吸2=0.003 48，使用10 mL比色管定容5 mL引入的相對標準不確定度為urel（V5）比10=0.011 57，合成得到該過程引入的相對標準不確定度為

綜上，標準溶液配制過程引入的相對標準不確定度為

2.2.4 酒樣移取定容體積引入的不確定度

吸取清香型白酒試樣使用1 mL分度吸量管（A級），酒樣試液最終定容使用10 mL比色管，由2.2.3中計算獲得兩種玻璃量器引入的相對標準不確定分別為urel（V）吸1=0.004 63、urel（V）比10=0.005 78，合成得到酒樣移取定容體積引入的相對標準不確定度為

2.2.5 標準曲線繪制引入的不確定度

用分光光度計對配制的氰化物（以CN-計）含量分別為0 μg、0.40 μg、0.80 μg、1.20 μg、1.60 μg和2.00 μg的標準系列溶液進行測定，測得吸光度值分別為0.020、0.113、0.227、0.341、0.453和0.565。以氰化物（以CN-計）含量為橫坐標，相對應測得的吸光度值為縱坐標，采用最小二乘法擬合線性回歸曲線，線性方程為y=0.283 3x，r2=0.999 1，其中斜率b=0.283 3，截距a=0。根據(jù)測試結果，可得到氰化物線性曲線的標準偏差為

（6）

式中：n為標準系列溶液測定次數(shù)；yi為每個濃度點的吸光度值；xi為標準系列各個濃度點氰化物含量，μg。代入數(shù)據(jù)計算得sR=0.010 05。由標準曲線擬合引入的標準不確定度為

（7）

式中：P為清香型白酒試樣測量次數(shù)，P=6；酒樣中氰化物（以CN-計）平均含量x=0.291 9 μg；標準系列各濃度點平均含量=1.0 μg；（x-）2=0.166 5；。

由此計算得u（q）=0.022 23 μg，相對標準不確定度為。

2.3 合成與擴展不確定度評定

2.3.1 合成不確定度

清香型白酒中氰化物測量過程的各個相對不確定度分量互不相關，使用方和根公式計算相對合成標準不確定度為

則合成標準不確定度為u（X）=urel（X）×X=0.050 9×1.46=0.074 3 mg·L-1。

2.3.2 擴展不確定度

測量結果符合正態(tài)分布，取包含因子k=2，置信概率p=95%，則擴展不確定度為U=k×u（X）=2×0.074 3=0.148 6 mg·L-1。

2.4 不確定度結果報告

分光光度法測定清香型白酒中氰化物（以HCN計）的測量結果為X=（1.46±0.15）mg·L-1，k=2。各個相對標準不確定度分量的貢獻見圖1。

3 結論

對分光光度法測定清香型白酒中氰化物的測量不確定度進行評定，結果表明當氰化物含量（以HCN計）為1.46 mg·L-1時，擴展不確定度為0.15 mg·L-1。通過此次評定得出，標準曲線繪制引入的不確定度分量對測量結果不確定度的貢獻最大，占比42.20%，其次為標準溶液配制引入的不確定度分量，占比36.48%。因此，在清香型白酒中氰化物測定過程中要嚴格按照標準規(guī)范操作、使用高精度的玻璃量器進行標準工作系列配制，也可以適當增加標準系列溶液的測試次數(shù)，以降低測定過程中引入的不確定度，獲得更加準確可靠的測量數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1]劉楊，顧鑫榮，盛麗霞.分光光度法測定白酒中的氰化物含量不確定度的評定[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2020，11（7）：2247-2251.

[2]葉春常，陳桂云，黎穎欣，等.分光光度法測定配制酒中氰化物的不確定度評定[J].釀酒科技，2023（3）：125-130.

[3]國家衛(wèi)生健康委員會，國家市場監(jiān)督管理總局.食品安全國家標準 食品中氰化物的測定：GB 5009.36—2023[S].北京：中國標準出版社，2023.

[4]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國標準出版社，2013.

[5]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.常用玻璃量器：JJG 196—2006[S].北京：中國計量出版社，2007.