左惠君，都 蕓，左惠蕓，邱怡筠，張露月

（1.煙臺(tái)市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東煙臺(tái) 264000；2.江南大學(xué)生物工程學(xué)院，江蘇無錫 214122）

測(cè)量不確定度可以合理地表征被測(cè)量值的分散性[1]。通過測(cè)量不確定度可以了解到被測(cè)量值在什么范圍內(nèi)，同時(shí)還可以定量說明一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)?zāi)芰λ絒2-3]。RB/T 214—2017《檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定能力評(píng)價(jià)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)通用要求》[4]中明確規(guī)定檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)需要建立評(píng)定測(cè)量不確定度的程序，在出現(xiàn)臨界值、內(nèi)部質(zhì)量控制或客戶要求時(shí)，應(yīng)報(bào)告檢驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)量不確定度[5]。由此可見，測(cè)量不確定度的評(píng)定對(duì)于檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)保證所出具數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性是十分重要的[6]。

酯類物質(zhì)是形成白酒香氣的主要成分，可在不同程度上增加酒的香氣并決定香氣的品質(zhì)。白酒中的酯類物質(zhì)一部分是酵母菌、細(xì)菌、霉菌的胞內(nèi)代謝產(chǎn)物，一部分來源于發(fā)酵后期酸和醇在釀酒微生物的作用下的酯化反應(yīng)，是形成酒體不同香氣和不同濃郁程度的主要因素[7-9]。乙酸乙酯是構(gòu)成清香型白酒主體復(fù)合香氣的主要物質(zhì)。它的含量對(duì)判定清香型白酒的品質(zhì)和質(zhì)量等級(jí)有很重要的意義，也是實(shí)驗(yàn)室中最常檢測(cè)的理化項(xiàng)目之一[10-12]。本文參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10345—2007《白酒分析方法》[13]，采用氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測(cè)定清香型白酒中乙酸乙酯含量。并按照J(rèn)JF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[14]對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析，通過數(shù)學(xué)模型的建立系統(tǒng)分析了各不確定度來源，并對(duì)各個(gè)分量進(jìn)行評(píng)估和合成，為清香型白酒的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果評(píng)定提供一定的參考和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

樣品：市售白酒樣品。

儀器設(shè)備：Agilent 7890B 型氣相色譜儀配FID檢測(cè)器，美國安捷倫科技有限公司；AR224CN 型萬分之一精密分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；10～100 μL 可調(diào)量程移液器，Eppendorf 艾本德中國有限公司。100 mL、10 mL A 級(jí)容量瓶、1 mL A 級(jí)單標(biāo)吸量管，天津市天科玻璃儀器制造有限公司。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

a.乙酸乙酯儲(chǔ)備液[2 %（v/v）]配制：用天平準(zhǔn)確稱量2 mL 乙酸乙酯（色譜純）于100 mL 量瓶中（準(zhǔn)確至0.000 1 g），用60%乙醇溶液定容至刻度，標(biāo)準(zhǔn)品濃度為c儲(chǔ)。

b.內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯溶液[2 %（v/v）]：吸取乙酸正戊酯（色譜純）2 mL，用60 %乙醇溶液定容至100 mL，濃度為c內(nèi)0。

c.混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：吸取乙酸乙酯儲(chǔ)備液1.00 mL移入100 mL 容量瓶中，加入內(nèi)標(biāo)溶液1.00 mL，用60%乙醇溶液稀釋至刻度。

1.3 測(cè)定步驟

氣相參數(shù)調(diào)至最佳，穩(wěn)定后混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣6 次，以乙酸乙酯與乙酸正戊酯（內(nèi)標(biāo)）峰面積比的平均值做校正因子f。

吸取樣品10.0 mL 于10 mL 容量瓶中，加入內(nèi)標(biāo)溶液100 μL，混勻后，在與f 值測(cè)定相同的條件下進(jìn)樣，測(cè)定，做6 個(gè)平行。其中，第1 個(gè)平行樣品進(jìn)樣6次，計(jì)算樣品峰面積比測(cè)量重復(fù)性，以前2次測(cè)定平均值為1 號(hào)樣品測(cè)得值，后5 個(gè)樣品只平行測(cè)定2 次，測(cè)定平均值為樣品測(cè)得值。檢測(cè)流程圖見圖1。

圖1 檢測(cè)流程圖

2 測(cè)量模型及測(cè)量不確定度分析

根據(jù)內(nèi)標(biāo)法原理，標(biāo)準(zhǔn)溶液校正因子：

樣品中乙酸乙酯的計(jì)算公式：

I為內(nèi)標(biāo)在樣品中的濃度：

式中：c標(biāo)——混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中乙酸乙酯的濃度，g/L；

c內(nèi)——混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯的濃度，g/L；

A標(biāo)——混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中乙酸乙酯的峰面積；

A內(nèi)——混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯的峰面積；

c儲(chǔ)——配制的乙酸乙酯儲(chǔ)備液的濃度，g/L；

c內(nèi)0——配制的內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯溶液的濃度，g/L；

v標(biāo)——配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)乙酸乙酯吸取體積，mL；

v內(nèi)——配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯吸取體積，mL；

v定——混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的定容體積，mL；

A樣——酒樣中乙酸乙酯的峰面積；

A內(nèi)-樣—酒樣中內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯的峰面積；

v樣——吸取酒樣的體積，mL；

v內(nèi)-樣——酒樣中加入內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯溶液的體積，mL。

將公式（1）（2）（4）代入公式（3）得：

可得測(cè)量模型，X=F（c儲(chǔ)，v標(biāo)，v內(nèi)，v內(nèi)-樣，v樣，

由此可知，樣品中乙酸乙酯測(cè)量結(jié)果不確定度主要來源于乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液濃度、配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)吸取乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液體積及內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯溶液的體積、吸取樣品體積及加入內(nèi)標(biāo)溶液體積、校正因子測(cè)定時(shí)乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰面積比以及樣品中乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰面積比這7 部分。與內(nèi)標(biāo)乙酸正戊酯儲(chǔ)備液濃度、混合標(biāo)準(zhǔn)溶液定容體積及樣品加內(nèi)標(biāo)后體積之和都無關(guān)，這也是內(nèi)標(biāo)法的特點(diǎn)之一，這3 個(gè)因素可不予評(píng)定。根據(jù)測(cè)量模型，各不確定度分量分析因果圖見圖2。

3 不確定度評(píng)定

3.1 測(cè)量重復(fù)性

按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)一酒樣中的乙酸乙酯進(jìn)行6次測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 酒樣中的乙酸乙酯測(cè)定結(jié)果

測(cè)量重復(fù)性不確定度：

3.2 乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液引入的不確定度

乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液不確定度主要是由標(biāo)準(zhǔn)品的純度、標(biāo)準(zhǔn)品的稱量質(zhì)量、定容體積引入。

3.2.1 乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品純度P的不確定度

乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品證書表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)P=99.7%，U=0.2%，K=2。

純度P的相對(duì)不確定度為：

圖2 不確定度分量分析因果圖

3.2.2 乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品稱量質(zhì)量m的不確定度

乙酸乙酯儲(chǔ)備液配制時(shí)，用萬分之一天平進(jìn)行了兩次稱量，稱量得2 mL 乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量m 為1.8657 g。查天平檢定證書可知，天平的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2 mg，天平的重復(fù)性為極差，用極差系數(shù)C（6次）=2.53求標(biāo)準(zhǔn)偏差[14]。

稱量引起的相對(duì)不確定度為：

3.2.3 乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品定容體積引入的不確定度

乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品的定容使用的是A 級(jí)100 mL容量瓶，按照檢定規(guī)程其最大允差為±0.10 mL[15]，按照均勻分布，其不確定度為：=0.0577 mL。

定容過程中，溫度波動(dòng)也會(huì)對(duì)定容體積造成影響。根據(jù)《新編酒精密度濃度和溫度常用數(shù)據(jù)表》[16]中表Ⅱ“酒精溶液密度與溫度和體積濃度關(guān)系表”，60%vol酒精在20 ℃左右的密度見表2。

表2 60%vol酒精在不同溫度下的密度

根據(jù)表2 計(jì)算得60%vol 酒精溶液體積膨脹系數(shù):8.8×10-4/℃，明顯大于玻璃的膨脹系數(shù)。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化為20 ℃±2 ℃，溫度波動(dòng)按均勻分布k=，故溫度變化引起的不確定度為：

合成100 mL容量瓶引起的相對(duì)不確定度：

綜上，合成乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液引入的相對(duì)不確定度為：

3.3 配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，吸取乙酸乙酯儲(chǔ)備液1.00 mL及加入內(nèi)標(biāo)溶液1.00 mL引入的不確定度

實(shí)驗(yàn)室使用A 級(jí)1 mL 單標(biāo)吸量管，最大允差為±0.007 mL[15]，按照均勻分布，其引入的相對(duì)不確定度為ur(V標(biāo))=ur(V內(nèi))==0.00404。

3.4 酒樣測(cè)定時(shí)取樣量和加入內(nèi)標(biāo)溶液引入的不確定度

酒樣取樣采用A 級(jí)10 mL 單標(biāo)吸量管直接取樣，其最大允差為±0.020 mL[15]，因此按照均勻分布，酒樣取樣量引入的相對(duì)不確定度為：

向酒樣中加入100 μL 內(nèi)標(biāo)溶液是使用100 μL移液器，根據(jù)JJG 646—2006[17]可知，其量取100 μL時(shí)容量允許誤差為2%，可直接按均勻分布得出相對(duì)不確定度，加入內(nèi)標(biāo)溶液引入的相對(duì)不確定度為：

3.5 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰面積比重復(fù)性引入的不確定度

氣相色譜儀器的重復(fù)性會(huì)對(duì)每次測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，因此校正因子測(cè)定時(shí)由此引入的不確定度應(yīng)考慮在內(nèi)[18-19]。本次測(cè)定使用的內(nèi)標(biāo)法，可以消除進(jìn)樣體積、操作條件波動(dòng)等很多因素的影響[20-21]，因此單純采用氣相色譜儀檢定報(bào)告中的重復(fù)性數(shù)據(jù)并不能真實(shí)表達(dá)這一不確定度分量。所以，在此次研究中，將峰面積比作為一個(gè)整體，通過平行測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果來計(jì)算不確定度。配制好加入內(nèi)標(biāo)溶液的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液后，待色譜儀基線穩(wěn)定，用自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣，平行測(cè)定6 次，記錄乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰的峰面積，用其比值計(jì)算出校正因子，結(jié)果見表3。

表3 校正因子測(cè)定時(shí)乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰面積比

表4 樣品中乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰面積比

3.6 樣品測(cè)定時(shí)乙酸乙酯和內(nèi)標(biāo)峰面積比重復(fù)性引入的不確定度

吸取樣品加入內(nèi)標(biāo)溶液混勻后，在與校正因子f 值測(cè)定相同的條件下用自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣，測(cè)定。第1 個(gè)樣品平行進(jìn)樣6 次，計(jì)算其重復(fù)性，以前2 次測(cè)定平均值為1 號(hào)樣品測(cè)得值。結(jié)果見表4。

實(shí)驗(yàn)過程中，一個(gè)樣品一般平行測(cè)定兩次，以前2 次平均值7.6466 計(jì)算，2 次測(cè)量重復(fù)性相對(duì)不確定度為0.00091。

3.7 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由評(píng)定過程可知，各不確定度輸入量之間相互獨(dú)立，因此，合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u(X)=ur(X)×X=0.0131×2.42=0.032 g/L。

3.8 擴(kuò)展不確定度及不確定度報(bào)告

取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=k×u(X)=2×0.032=0.064≈0.07 g/L

白酒中乙酸乙酯含量的結(jié)果：X=（2.42±0.07）g/L；k=2，各類相對(duì)不確定度主要分量及貢獻(xiàn)見圖3。

圖3 各不確定度分量值圖

4 結(jié)果與討論

采用氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測(cè)定清香型白酒中乙酸乙酯含量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析，得出該測(cè)定方法的擴(kuò)展不確定度為0.064 g/L。通過內(nèi)標(biāo)法測(cè)量模型推算可知，樣品中乙酸乙酯的含量測(cè)定與內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液濃度無關(guān)，與混合標(biāo)準(zhǔn)溶液定容體積無關(guān)，與樣品加內(nèi)標(biāo)后體積之和無關(guān)。

從圖3 可看出，由體積所引起的不確定度是影響乙酸乙酯含量測(cè)量不確定度的主要因素，其他不確定度分量大致相當(dāng)。用100 μL 移液器向酒樣中加入內(nèi)標(biāo)溶液時(shí)引入的相對(duì)不確定度為0.0115，是最大的影響因素。近年來，移液器由于方便快捷而在實(shí)驗(yàn)室普遍使用，這也提醒我們對(duì)移液器的規(guī)范使用和定期檢定維護(hù)是十分重要的。根據(jù)內(nèi)標(biāo)法的特點(diǎn)，以峰面積比為整體進(jìn)行評(píng)定可以看出氣相色譜儀的重復(fù)性對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響還是比較小的，這也是內(nèi)標(biāo)法定量相較于外標(biāo)法定量的優(yōu)勢(shì)之一?？傊趪?yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作的基礎(chǔ)上，選用精度高的計(jì)量器具是降低不確定度很好的途徑。