董婉婉，聶連芝，郭乾玲，懷閃閃，丁小亮 ，湯有宏，2

（1.安徽古井貢酒股份有限公司，安徽亳州236820； 2.安徽省固態(tài)發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，安徽亳州236820）

不確定度是反映被測(cè)量值的分散性與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[1]。它可以根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)和已有信息來(lái)評(píng)定，具有可操作性。實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試過(guò)程需要經(jīng)歷多個(gè)分析步驟，經(jīng)受多種因素的影響，每種因素引入的誤差都要傳遞和反映到最終的測(cè)定值上。因此，最后結(jié)果不可避免的具有不確定度，而且這種不確定度是測(cè)試過(guò)程中所有不確定度的綜合。淀粉作為釀酒原料中重要的組成成分，它直接反映了釀酒原料的質(zhì)量，通過(guò)對(duì)大米淀粉測(cè)定的實(shí)例，簡(jiǎn)述酸水解法測(cè)定釀酒原糧中淀粉不確定度的評(píng)定方法。

本方法是利用酸水解法進(jìn)行測(cè)定的[1]。因米中的淀粉含量較高,含其他能水解為還原糖的成分較少，故選用了酸水解法進(jìn)行測(cè)定。米中脂肪含量較低，試樣無(wú)需除去脂肪操作，米中淀粉用酸水解成具有還原性的單糖，從而按還原性單糖的方法測(cè)定，并折算成淀粉含量。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

原料：選取生產(chǎn)用大米作為試驗(yàn)對(duì)象。

儀器設(shè)備：電子分析天平（0.0001 g）梅特勒-托利多 AL-204，50 mL酸式滴定管，1000 mL、500 mL、100 mL容量瓶，5 mL、2 mL移液管，10 mL、100 mL量筒。

1.2 淀粉測(cè)定方法

1.2.1 待測(cè)樣品處理

準(zhǔn)確稱(chēng)取大米1.00 g，置于250 mL錐形瓶中，加入2%鹽酸100 mL，瓶口裝上長(zhǎng)玻璃管（約1m），置電爐上微沸水解3 h，取出，迅速用水冷卻至室溫，逐滴加入20%氫氧化鈉溶液中和至pH 6～7(用pH試紙測(cè)定)為止,中和完畢將溶液全部轉(zhuǎn)入500 mL容量瓶中,瓶?jī)?nèi)所留殘余物用蒸餾水沖洗2～3次,一并轉(zhuǎn)入容量瓶中,定容至刻度。最后搖勻,用濾紙過(guò)濾，棄去初濾液20 mL，收集清液，搖勻，待測(cè)。

1.2.2 斐林試液的標(biāo)定（空白滴定）

1.2.2.1 預(yù)備滴定

準(zhǔn)確吸取斐林試液甲、乙液各5 mL于錐形瓶中,加水10 mL，搖勻。在電爐上加熱2 min至沸騰，保持沸騰2 min后加入2～3滴1%次甲基藍(lán)指示液，在沸騰狀態(tài)下繼續(xù)滴定至指示劑顏色剛好消失（滴定操作在3 min之內(nèi)完成）。記下消耗的體積。

1.2.2.2 正式滴定

準(zhǔn)確吸取斐林試液甲、乙液各5 mL于錐形瓶中，加水10 mL，搖勻。預(yù)加比預(yù)備滴定少0.5～1 mL的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，搖勻。在電爐上加熱2 min至沸騰，保持沸騰2 min后加入2～3滴1%次甲基藍(lán)指示液，在沸騰狀態(tài)下繼續(xù)滴定至指示劑顏色剛好消失（滴定操作在3 min之內(nèi)完成）。記下消耗的體積。

1.2.3 大米水解液中淀粉的測(cè)定

1.2.3.1 預(yù)備滴定

準(zhǔn)確吸取斐林試液甲、乙液各5 mL于錐形瓶中，加水10 mL，加D號(hào)米水解液2.00 mL，搖勻。在電爐上加熱2 min至沸騰，保持沸騰2 min后加入2～3滴1%次甲基藍(lán)指示液，在沸騰狀態(tài)下繼續(xù)滴定至指示劑顏色剛好消失（滴定操作在3 min之內(nèi)完成）。記下消耗的體積。

1.2.3.2 正式滴定

準(zhǔn)確吸取斐林試液甲、乙液各5 mL于錐形瓶中，加水10 mL，加D號(hào)米水解液2.00 mL，預(yù)加比預(yù)備滴定少0.5～1 mL的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，搖勻。在電爐上加熱2 min至沸騰，保持沸騰2 min后加入2～3滴1%次甲基藍(lán)指示液，在沸騰狀態(tài)下繼續(xù)滴定至指示劑顏色剛好消失（滴定操作在3 min之內(nèi)完成）。記下消耗的體積。同時(shí)做平行試驗(yàn)。

2 建立數(shù)學(xué)模型

式中：X(%)——D號(hào)米中淀粉含量；

V0——空白正式滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液體積，mL；

V1——待測(cè)樣品正式滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液體積，mL；

m——大米質(zhì)量，g；

500——大米水解液總體積，mL；

0.9——還原糖(以葡萄糖計(jì))折算成淀粉的換算系數(shù)。

根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析，釀酒原糧中淀粉測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

式中：ur（m）——質(zhì)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

ur（V）——體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3 不確定度來(lái)源分析

淀粉測(cè)定不確定度來(lái)源主要有以下幾方面：由于測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致測(cè)量的不確定度是由許多分量組成，因此仔細(xì)分析測(cè)量全過(guò)程，找出不確定度的來(lái)源，是正確評(píng)定不確定度的基礎(chǔ)，現(xiàn)以大米淀粉含量測(cè)量為嘗試不確定度的評(píng)定。

ur（m）質(zhì)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度有：

（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度ur（m1）；

（2）待測(cè)樣品處理引入的不確定度ur（m2）；

（3）斐林試液的標(biāo)定（空白滴定）引入的不確定度ur（m3）；

（4）待測(cè)樣品重復(fù)性測(cè)定引入的不確定度ur（m4）；

（5）取樣體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）。

因此，釀酒原糧中淀粉測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表1 玻璃器具標(biāo)準(zhǔn)偏差

玻璃器具標(biāo)準(zhǔn)偏差：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用了一系列玻璃量具，按照J(rèn)JG 196—2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[3]的要求，均有相應(yīng)的最大允差，按照矩形分布評(píng)定，，相對(duì)不確定度分量見(jiàn)表1。

4 不確定度分量的評(píng)定[4]

4.1標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度ur（m1）分析

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法：葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液ρN=0.1%g/L。

取分析純葡萄糖（C6H12O6，優(yōu)級(jí)純，在150℃下烘干至恒重），準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0005 g無(wú)水葡萄糖，加水溶解后定容至1000 mL。

配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度,記為ur（m11）：

配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度來(lái)自3個(gè)方面：(1)葡萄糖的稱(chēng)量不確定度ur(m(N))；(2)配制1000 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的不確定度ur(V(N))；(3)配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液用葡萄糖純度的不確定度ur(ρ(N))。

4.1.1葡萄糖的稱(chēng)量不確定度u（rm（N））

ur（m（N））來(lái)自3個(gè)分量：

（1）天平的測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m重復(fù)性）：重復(fù)測(cè)量重復(fù)性誤差為0.0000g，故u（m重復(fù)性）=0.0002 g。

（2）天平的量化誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m天平量化）：電子天平說(shuō)明書(shū)中確認(rèn)其讀數(shù)精度為0.0001 g，按均勻分布考慮。

天平校準(zhǔn)示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：該天平校準(zhǔn)證書(shū)標(biāo)明其示值誤差為±0.0001 g，按均勻分布考慮。

因此稱(chēng)量葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

稱(chēng)量葡萄糖1.0005 g的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

ur（m（N））=0.816×10-4÷1.0005=0.816×10-5。

4.1.2 配制1000 mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的不確定度ur（V(N)）

1000 mL容量瓶引起的相對(duì)不確定度ur（V(N)），ur（V(N)）來(lái)自3個(gè)分量：

（1）容量瓶的容量引起的不確定度u（V(N)1）

1000 mL容量瓶的容量允許偏差為±0.40 mL，按均勻分布有：

（2）估讀誤差 u（V(N)2）

估讀產(chǎn)生的誤差為0.005×1000 mL=5 mL，按均勻分布，則有：

（3）容量瓶溫度變化引起的不確定度u（V(N)3）

設(shè)溫度變化為±5℃，20℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

1000 mL容量瓶引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

ur（V（N））=u（V（N））÷V=2.96÷1000=0.0030。

4.1.3 配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液用葡萄糖純度的不確定度ur(ρ(N))

按供應(yīng)商目錄所給定純度為99.8%，將不確定度視為矩形分布，按均勻分布轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：。

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：ur(ρ(N)(=0.0012÷99.8%=0.00115。

將以上3項(xiàng)合成得到配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.2待測(cè)樣品處理引入的不確定度ur（m2）

待測(cè)樣品處理引入的不確定度來(lái)自以下兩個(gè)方面：(1)待測(cè)樣品的稱(chēng)量不確定度ur（m（N））；(2)待測(cè)樣品轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶引入的體積不確定度ur（V(N)）。

4.2.1待測(cè)樣品的稱(chēng)量不確定度u（rm（N））

待測(cè)樣品的稱(chēng)量不確定度ur（m（N））來(lái)自3個(gè)分量：

（1）天平的測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m重復(fù)性）：重復(fù)測(cè)量重復(fù)性誤差為0.0000 g，故u（m重復(fù)性）=0.0002 g。

（2）天平的量化誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m天平量化）：電子天平說(shuō)明書(shū)中確認(rèn)其讀數(shù)精度為0.0001 g，按均勻分布考慮。

（3）天平校準(zhǔn)示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：該天平校準(zhǔn)證書(shū)標(biāo)明其示值誤差為±0.0001 g，按均勻分布考慮。

因此待測(cè)樣品稱(chēng)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

兩次稱(chēng)量待測(cè)樣品1.0136 g、1.0187 g的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

稱(chēng)量待測(cè)樣品的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2.2 待測(cè)樣品轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶引入的體積不確定度ur（V(N)）

500 mL容量瓶引起的相對(duì)不確定度ur（V(N)），ur（V(N)）來(lái)自3個(gè)分量：

（1）容量瓶的容量引起的不確定度u（V(N)1）

500 mL容量瓶的容量允許偏差為±0.25 mL，按均勻分布有：

（2）估讀誤差 u（V(N)2）

估讀產(chǎn)生的誤差為0.005×500 mL=2.5 mL，按均勻分布，則有：

（3）容量瓶溫度變化引起的不確定度u（V(N)3）

設(shè)溫度變化為±5℃，20℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

500 mL容量瓶引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

ur（V（N））=u（V（N））÷V=1.48÷500=0.0030。

將以上兩項(xiàng)合成得到待測(cè)樣品處理引入的不確定度：

4.3 斐林試液的標(biāo)定（空白滴定）引入的不確定度ur（m3）（表2）

表2 斐林試液的標(biāo)定數(shù)據(jù)表 (mL)

斐林試液的標(biāo)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，計(jì)算結(jié)果如下，斐林試液的3次平行標(biāo)定測(cè)量的平均值：V=20.47 mL。

根據(jù)貝塞爾公式標(biāo)準(zhǔn)偏差：

計(jì)算得出：斐林試液的3次平行標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s(x)=0.0005。

n次測(cè)量的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差：

斐林試液的3次平行標(biāo)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

ur（m3）=0.0003÷20.47=1.42×10-5。

4.4待測(cè)樣品重復(fù)性測(cè)定的不確定度ur（m4）

重復(fù)測(cè)定待測(cè)樣品中淀粉含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，平行測(cè)定10次，得到含量的平均值X(%)=69.82，質(zhì)量m=1.0162 g。

表3 待測(cè)樣品淀粉含量測(cè)量值

根據(jù)貝塞爾公式標(biāo)準(zhǔn)偏差：

計(jì)算得出：平行測(cè)定10次D號(hào)米中淀粉含量的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s(x)=0.1458。

n次測(cè)量的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差：

待測(cè)樣品中淀粉重復(fù)測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

ur（m4）=0.0461÷1.0162=0.0454。

4.5取樣體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）

取樣體積V引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，按4.1.2計(jì)算，由表1可知，2.00 mL的移液管引入的相對(duì)不確定度：ur(V)=0.0045，5.00 mL的移液管引入的相對(duì)不確定度：ur(V)=0.0051，50.00 mL的酸式滴定管引入的相對(duì)不確定度：ur(V)=0.0030。

取樣體積V引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)自以下40個(gè)方面：

取待測(cè)溶液時(shí)需10次使用2.00 mL移液管，取斐林試液20次使用5.00 mL移液管，滴定操作時(shí)10次使用50.00 mL酸式滴定管，按4.1.2計(jì)算，由表3可知，合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

5 淀粉測(cè)定不確定度分析結(jié)果[5]

淀粉測(cè)定不確定度分析結(jié)果見(jiàn)表4。

6 合成不確定度

將上述不確定度分量合并，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

表4 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

7 擴(kuò)展不確定度

取包含因子K=2，則擴(kuò)展不確定度為U=k×u（x）=0.04×2=0.08。

8 結(jié)論

8.1 該待測(cè)樣品中淀粉測(cè)定結(jié)果為69.82%±0.08%，擴(kuò)展不確定度u=0.08，它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（X）=0.08乘以包含因子k=2而得到。

8.2 測(cè)量不確定度評(píng)定，重點(diǎn)在于找出影響測(cè)定的各個(gè)因素，建立滿(mǎn)足測(cè)量不確定度評(píng)定所需要的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)可發(fā)現(xiàn)各因素對(duì)不確定度的影響大小，并加以改進(jìn)，從而提高分析質(zhì)量。

8.3 本法對(duì)釀酒原料中淀粉含量檢測(cè)結(jié)果的不確定度進(jìn)行了快速評(píng)定,此測(cè)量不確定度的主要來(lái)源為標(biāo)準(zhǔn)溶液、待測(cè)樣品處理、斐林試液的標(biāo)定、待測(cè)樣品重復(fù)性測(cè)量、取樣體積引入的不確定度，針對(duì)其分量應(yīng)采取相應(yīng)措施，如選擇精度高的量器，增加待測(cè)樣品測(cè)定次數(shù)，分析過(guò)程中人員應(yīng)有高度的責(zé)任心，提高分析實(shí)驗(yàn)水平，以確保分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和嚴(yán)密性，盡可能降低測(cè)量的不確定度。從而保證檢測(cè)質(zhì)量,而且對(duì)檢測(cè)結(jié)果的正確判定、減少工作中質(zhì)量事故的發(fā)生具有十分重要的指導(dǎo)意義[6]。

[1]謝結(jié)珍.不確定度評(píng)定在水泥檢測(cè)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2016(41)：47-49.

[2]張?jiān)?付莉.酸水解-斐林試劑滴定法測(cè)定大米淀粉含量的研究[J].食品工業(yè)科技,2017,38(20)：256-259.

[3]全國(guó)流量容量計(jì)量技術(shù)委員會(huì).常用玻璃量器檢定規(guī)程：JJG 196—2006[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社,2007.

[4]全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[5]聶連芝,張良東,王錄.白酒工業(yè)廢水中氨氮的測(cè)定不確定度因素的探討[J].釀酒,2017,44(5)：64-68.

[6]謝結(jié)珍.不確定度評(píng)定在水泥檢測(cè)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2016(41)：47-49.