黃 南，項睿潔，陳 雙，王 輝，孟 奇，陳小麗，應(yīng)楊鋌

（浙江公正檢驗中心有限公司，浙江杭州 311500）

赤砂糖的質(zhì)量分級中重要的指標(biāo)之一為總糖分，而總糖分則是由蔗糖分與還原糖分組成，還原糖分測量值的準(zhǔn)確性為重要的一環(huán)[1]，通過評定赤砂糖樣品還原糖分測定的不確定度，能夠清晰合理地評定出影響結(jié)果準(zhǔn)確性的各種檢驗因素，從而保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性和合理性。

1 測量方法簡述

1.1 方法依據(jù)

測量方法參照QB/T 2343.2—2013 赤砂糖試驗方法中的要求進行測定。

1.2 方法原理

按蘭-艾農(nóng)恒容法測定。用赤砂糖糖液滴定一定量的費林氏試劑，滴定前加入預(yù)測的水量以保持最終量恒定（75 mL）。根據(jù)所用赤砂糖樣液的量，通過換算可得還原糖的含量。

1.3 試劑與儀器設(shè)備

AR224CN 型電子天平（精度值0.001 g），奧豪斯儀器（常州） 有限公司產(chǎn)品；50 mL 酸式滴定管（A 級），10 mL 單標(biāo)線移液管（A 級）；200 mL 容量瓶[2]。

1.4 試驗方法

1.4.1 樣品處理

稱取赤砂糖樣品26 g（可視樣品還原糖含量高低增減樣品質(zhì)量，精確至0.001 g） 于100 mL 燒杯中，加水適量溶解后移入200 mL 容量瓶中。于容量瓶中向每1 g 樣品中添加50 g/L 的草酸鉀溶液2.0 mL，充分搖勻后用超純水定容至刻度，馬上過濾[1]。

1.4.2 配置標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化糖液

準(zhǔn)確稱取購買的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)蔗糖（純度99.9%）23.75 g，用大約120 mL 超純水溶解、然后轉(zhuǎn)移至250 mL 的容量瓶中，再于通風(fēng)柜中將9.0 mL 濃鹽酸加入其中，搖勻，室溫下靜置8 d，再以超純水定容至刻度。移取此溶液100～1000 mL 容量瓶中，不斷振搖的同時加入濃度為1 mol/L 的NaOH 溶液，直至pH 值達(dá)3.0 為止，加入2 g 苯甲酸（可用較高溫度的水溶解后再加入），使溶液均勻并恢復(fù)至室溫后稀釋定容至刻度。該溶液即為質(zhì)量濃度10 g/L 的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化糖液。移取該標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化糖液50～200 mL 的容量瓶中，加酚酞指示劑5 滴，不斷振搖的同時滴入濃度為0.5 mol/L 的NaOH 溶液，直至出現(xiàn)淺紅色且不褪色為止，加水定容至刻度，充分搖勻。該溶液即為質(zhì)量濃度2.5 g/L 的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化糖液[3]。

1.4.3 標(biāo)定費林氏溶液

費林氏乙液、甲液分別以10.0 mL 胖肚移液管移至250 mL 錐形瓶中，再將15 mL 超純水加入其中，將39 mL 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化糖液（2.5 g/L） 從酸式滴定管中加入該錐形瓶中，晃動至均勻。置于電爐上加熱煮沸2 min，再滴入2～3 滴亞甲基藍(lán)指示液。糖液維持沸騰狀態(tài)，此時仔細(xì)地繼續(xù)滴加轉(zhuǎn)化糖液，直到藍(lán)色恰恰消失，則是終點，滴定的過程中溶液應(yīng)一直置于電爐加熱維持沸騰，而滴定的終點控制在指示劑加入后的1 min 以內(nèi)。加入此次試驗所配置費林氏溶液濃度結(jié)果較為準(zhǔn)確，那么滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化糖液（2.5 g/L） 的體積剛好為40 mL[2]。

1.4.4 測定樣品

（1） 預(yù)滴定。分別取2 支10 mL 胖肚移液管，首先移取費林乙液10 mL 于錐形瓶內(nèi)，再移取甲液10 mL 于該乙液中，搖勻。滴定管裝滿樣品溶液，調(diào)零，從滴定管中預(yù)加入約25 mL 樣液于錐形瓶中，然后加入超純水15 mL，搖勻，置于放有石棉網(wǎng)的電爐上進行加熱，煮至沸騰并保持2 min。此時加入2～3 滴指示劑（亞甲基藍(lán)），滴定至藍(lán)色剛好消失，是為終點。將滴定所耗用的配制糖液體積V（mL）如實記錄。加水量= 75 mL -（配制糖液的耗用量+20 mL） 式中20 mL 為費林氏溶液的量。

（2） 正式滴定。費林氏乙液、甲液各10 mL 按序移取至錐形瓶內(nèi)，加入預(yù)滴定時所得的加水量，樣液裝滿滴定管，調(diào)零，將比預(yù)滴定耗用量少大概1 mL 的樣液從滴定管中放出，搖勻。與預(yù)滴定相同的滴定步驟，煮沸2 min，滴至終點。滴定時可以輕輕搖動錐形瓶，但是切不可離開電爐，使溶液持續(xù)沸騰，以避免錐形瓶中因為空氣的進入而使亞甲基藍(lán)被氧化，最終導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差。

1.5 測量模型的構(gòu)建

式中：r——還原糖分，%；

f——校正系數(shù)（由G 查表2 得校正系數(shù)f）；

K——費林氏溶液濃度校正系數(shù)；

W2——每100 mL 配制糖液中含樣品質(zhì)量，g/100 mL；

V——滴定耗用配制糖液，mL。

2 結(jié)果與分析

赤砂糖中還原糖分含量測定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（X）來源主要有以下幾項：①樣品稱量引入的不確定度Ur（m）；②定容引入的不確定度Ur（200），其中有定容容器本身體積的誤差、檢驗人員讀數(shù)誤差、實驗室溫度的影響；③標(biāo)定費林氏溶液的不確定度Ur（F）；④10 mL 單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ur（V10）；⑤滴定操作的不確定度Ur（V）。

2.1 赤砂糖的稱樣量m 不確定度評定

稱樣量m 不確定度主要來源如下：①重復(fù)性稱量；②天平稱量不準(zhǔn)確；③天平的變動性。

2.1.1 重復(fù)性稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量Ur（m）

對稱樣量m 采取6 次重復(fù)稱量。

樣品赤砂糖6 次重復(fù)測量結(jié)果見表1。

表1 樣品赤砂糖6 次重復(fù)測量結(jié)果

采用貝塞爾公式計算，重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

2.1.2 天平允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量UB1（m）

天平計量檢定證書標(biāo)明其稱量的最大允差為±0.5 mg。假定為均勻分布，包含因子換算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.1.3 天平變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量UB2（m）

由天平的檢定證書可知其變動性為0.1 mg，區(qū)間半寬度a2（m）=0.1 mg，假定為均勻分布，包含因子，換算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.1.4 稱樣量m 的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（cm）

以上所述3 個分量互無關(guān)聯(lián)，相互獨立。所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以表示為：

其相對不確定度為：

2.2 樣品定容不確定度評定

容量瓶配置樣品溶液，其不確定度主要來源于重復(fù)性、最大允差及試驗溫度的影響。

2.2.1 重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA（200）

對容量瓶進行重復(fù)定容試驗，從而計算出因為定容變動而產(chǎn)生的不確定度。

200 mL 容量瓶6 次定容測定結(jié)果見表2。

表2 200 mL 容量瓶6 次定容測定結(jié)果

采用貝塞爾公式計算，重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

2.2.2 容量瓶允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量UB1（200）

實驗室所用200 mL 容量瓶為A 級，其允差為±0.15 mL[4]，假設(shè)服從三角分布，則包含因子k1（200）=。換算標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.3 溫度系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量UB2（200）

一般在室溫20℃時進行檢定與校準(zhǔn)，試驗溫度為20±4 ℃。因為玻璃的體積膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體，因此計算液體就可以了。2.1×10-4/℃是水的體積膨脹系數(shù)[4]，因此體積上的變化為±（200×4×2.1×10-4） =±0.168 mL。設(shè)為均勻分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.4 樣品定容的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc（200）

其相對不確定度為：

2.3 標(biāo)定費林氏溶液的不確定度評定

2.3.1 蔗糖含量P 引入的不確定度分量U（P）

采用的蔗糖含量為：

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定證書未對不確定度有其他說明，因此假設(shè)為均勻分布。其區(qū)間半寬度ap=0.0005，包含因子，所以標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

換算成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度則：

2.3.2 葡萄糖稱樣量引入的不確定度分量Ur（m蔗）

葡萄糖稱樣量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定方法與評定稱樣量m 相同。因此，U（m蔗）=0.299 mg。

其相對不確定度為：

2.3.3 定容蔗糖引入的不確定度分量Ur（1000）

A 級1000 mL 容量瓶的允差為±0.40 mL，1000 mL容量瓶標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示為：

該不確定度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ur（1000）：

所以其相對不確定度為：

2.3.4 重復(fù)標(biāo)定引入的不確定度分量Ur（標(biāo)）

對費林氏溶液進行6 次標(biāo)定的測定結(jié)果見表3。

表3 對費林氏溶液進行6 次標(biāo)定的測定結(jié)果

采用貝塞爾公式計算，標(biāo)準(zhǔn)不確定度UA（標(biāo)）為：

其相對不確定度為：

2.3.5 費林氏溶液標(biāo)定的合成不確定度

2.4 10 mL 單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

取樣體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度查JJG 196—2006《常用玻璃量器》得10.0 mL 移液管的允許誤差為±0.020 mL[2]，按矩形分布處理，屬于B 類評定[5]，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

試驗溫度20±4 ℃。2.1×10-4/℃是水的體積膨脹系數(shù)，因此體積上的變化為±（10×4×2.1×10-4）=±0.0084 mL。設(shè)為均勻分布，，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

10 mL 單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ur（V10）：

2.5 滴定操作過程的不確定度評定

以下3 個方面為滴定操作不確定度的主要來源：①重復(fù)性滴定；②酸式滴定管本身的不確定度；③滴定時的溫度。

2.5.1 重復(fù)性引入的不確定度分量UA（V）

保持此次6 次重復(fù)滴定條件與日后實際情況一致，使用50 mL 酸式滴定管進行6 次重復(fù)滴定試驗。

50 mL 酸式滴定管6 次滴定的測定結(jié)果見表4。

表4 50 mL 酸式滴定管6 次滴定的測定結(jié)果

采用貝塞爾公式計算，標(biāo)準(zhǔn)不確定度UA（V）為：

2.5.2 酸式滴定管允差引入的不確定度UB1（V）

此次試驗選用50 mL 滴定管為A 級，允差為±0.05 mL[4]，假設(shè)其服從均勻分布，包含因子k1（V）=，因此標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.5.3 溫度系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量UB2（V）

試驗溫度20±4 ℃，2.1×10-4/℃是水的體積膨脹系數(shù)，因此體積上的變化為±（50×4×2.1×10-4）=±0.042 mL。設(shè)為均勻分布，，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.5.4 滴定操作的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc（V）

其相對不確定度為：

2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

赤砂糖中還原糖分R 按下式計算，根據(jù)蔗糖分計算而得G 為3.0，由G 查蘭- 艾農(nóng)恒容法測定還原糖校正系數(shù)表可得下式f 為0.929。

各個不確定度分量互不關(guān)聯(lián)，換算成相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合成不確定度為：

取包含因子k=2，赤砂糖中還原糖分的擴展不確定度：

赤砂糖中還原糖分的含量R 為5.29%±0.036%。

3 結(jié)論

通過蘭-艾農(nóng)恒容法測定赤砂糖還原糖分的各不確定度分量來源逐一進行分析和量化，評定出測定結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴展不確定度，為同類方法測量結(jié)果的不確定度評定提供一種參考模式。在此次試驗情況下，測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.018%，0.036%為最終所求的擴展不確定度，試驗樣本赤砂糖中還原糖分結(jié)果可以表示為5.29%±0.036%。影響蘭-艾農(nóng)恒容法測定還原糖分檢測準(zhǔn)確性的主要因素為滴定操作。