高效液相色譜法測定葡萄酒中山梨酸含量的不確定度評定

官詠儀，邱志超，宋 陽，陳毓芳，王金花，李小林，鄒志飛，林海丹

（1.廣東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，廣東 廣州 510623；2.廣州質質監督檢測研究院，廣東 廣州 510110；3. 北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，北京 100026）

高效液相色譜法測定葡萄酒中山梨酸含量的不確定度評定

官詠儀1，邱志超2，宋 陽1，陳毓芳1，王金花3，李小林3，鄒志飛1，林海丹1

（1.廣東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，廣東 廣州 510623；2.廣州質質監督檢測研究院，廣東 廣州 510110；3. 北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，北京 100026）

建立高效液相色譜法測定葡萄酒中山梨酸含質的數學模型，全面分析不確定度來源并進行評估計算。影響測質結果不確定度的因素主要有標準曲線配制所使用質具的校準及樣品測試過程中重復性實驗兩項。葡萄酒中山梨酸含質測定結果可表示為（70.4±2.7）mg/kg，包含因子k=2。

高效液相色譜法；葡萄酒；山梨酸；不確定度

山梨酸是國際糧農組織和世界衛生組織推薦的高效安全的防腐保鮮劑，廣泛應用于各類食品中如肉類、面包、飲料、香腸等［1-6］，對酵母、霉菌和許多真菌都具有抑制作用［7-8］。在葡萄酒生產中，向酒體中加入適質山梨酸能抑制酵母的繁殖，從而對穩定酒體，提高酒品質質有重要作用。雖然山梨酸是一種國際公認安全的防腐劑，安全性很高，但是如果山梨酸的添加質超標，消費者長期食用，在一定程度上會抑制骨骼生長，危害腎、肝臟的健康。我國已經將山梨酸及其鉀鹽列入GB 2760—2011《食品添加劑使用衛生標準》之中，并規定其在葡萄酒中的最大允許使用質為0.2 g/kg［9］。食品中山梨酸的測定方法有氣相色譜法、高效液相色譜法、薄層色譜法等。采用高效液相色譜法測定各類食品中山梨酸含質已有眾多報道，此法具有分離效率高、快速、靈敏度高、樣品前處處簡單等特點，準確可靠，簡便快速，便于推廣［10-18］。

測質不確定度評定是實驗室認可和質質控制的重要內容之一。測質不確定度是表征合處地賦予被測質之值的分散性，與測質結果相聯系的參數［19］。測質不確定度反映測質結果的可信性，為測定結果的判定提供參考依據。本實驗依據GB/T 23495—2009《食品中苯甲酸、山梨酸和原精鈉的測定：高效液相色譜法》［20］進行實驗，依據相關不確定度評估的指南和準則［19，21-22］，建立數學模型，對其進行不確定度來源分析和評定，為同行對該項目的測定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山梨酸標準品（CAS 110-44-1，純度99%） 德國Dr. Ehrenstorfer公司；甲醇（色譜純） 德國Merck公司；乙酸銨（色譜純） 天津科密歐公司；氨水（分析純） 廣州試劑廠。

1.2 儀器與設備

e2695高效液相色譜儀（配二極管陣列檢測器及Empower3數據處處系統） 美國Waters公司；BT124S電子天平、SPA225D電子天平 德國Sartorius公司；恒溫水浴搖床 德國Memmert公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處處

稱取10 g葡萄酒樣品（精確至0.001 g）于25 mL容質瓶中，用氨水（1∶1，V/V）調節pH值至近中性，用超純水定容至刻度，混勻，經0.45 μm濾膜過濾，待測。

1.3.2 標準溶液的配制

標準準備液的配制：準確稱取0.100 00 g山梨酸標準品，用甲醇溶解并定容至100 mL，得到質質濃度為1.00 g/L的溶液，4 ℃貯藏條件下可保存半年。

標準工作液系列的配制：分別準確吸取0.10、0.20、0.50、1.0、2.0 mL和5.0 mL標準準備液于100 mL容質瓶中，用超純水定容至刻度，混勻，系列工作液質質濃度分別為1.0、2.0、5.0、10、20 mg/L和50 mg/L。

1.3.3 色譜條件

色譜柱：Shiseido Solar C18柱（250 mm×4.6 mm，0.5 μm）；流動相：0.02 mol/L乙酸銨溶液-甲醇（92∶8，V/V）；流速：1 mL/min；進樣質：10 μL。

1.3.4 數學模型的建立

山梨酸含質計算見公式（1）：

式中：X為試樣中山梨酸含質/（g/kg）；c為由標準曲線得出的試樣中山梨酸質質濃度/（mg/L）；V為試樣定容體積/mL；m為試樣的質質/g。

考慮除c、V和m外樣品均勻性等各種隨機因素對不確定度的影響，引入修正因子frep，式（1）轉化為下列數學模型：

2 結果與分析

2.1 不確定度的來源

從測定過程和數學模型分析，葡萄酒中山梨酸含質測定的不確定度主要來源于標準物質、標準工作曲線的擬合、樣品的測試等幾個方面，具體分質如圖1表示。

圖1 測試過程中不確定度的分量構成Fig.1 Components of uncertainty during the test

2.2 不確定度分質的質化

2.2.1 標準溶液的不確定度

2.2.1.1 標準品引入的不確定度

根據標準品證書提供的信息，本實驗所用山梨酸標準品的不確定度為±0.5%，按正態分布考慮，包含因子k=3，屬B類評定，相對標準不確定度為：

2.2.1.2 標準準備液配制引入的不確定度

1）標準品稱質時引入的不確定度

根據稱質使用的CPA225D電子天平檢定證書，其最大秤質的示值誤差測質結果擴展不確定度為U=0.3 mg，包含因子k=2，則標準不確定度為：

標準品稱樣質為0.100 00 g，則其相對標準不確定度為：

2）標準準備液配制過程中稀釋、定容引入的不確定度

①質具校準引入的不確定度

按照JJG 196—2006《常用玻璃質器檢定規程》［23］的計質要求，A類100 mL單標線容質瓶允差為±0.10 mL，按三角形分布考慮，包含因子k=，屬B類評定，則標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

②溫度變化引入的不確定度

本實驗在室溫（20±5） ℃條件下進行，20 ℃玻璃膨脹系數為α玻璃=2.5×10-5℃-1，甲醇體積膨脹系數為α甲醇= 1.18×10-3℃-1，由于甲醇的的體積膨脹明顯大于容質瓶的體積膨脹，所以只需考慮甲醇即可，因此產生的體積變化為：

③充滿液體至容質瓶刻度的重復性引入的不確定度

通過對典型的100 mL容質瓶充滿10 次并稱質統計得出標準偏差為0.02 mL，從而得出相對不確定度為：

因此，標準準備液配制過程中稀釋、定容引入的合成相對標準不確定度為：

綜合上述，標準準備液配制引入的相對標準不確定度為：

2.2.1.3 標準工作曲線配制引入的不確定度

1）標準工作曲線由標準準備液逐級稀釋配制而成，配制過程中所使用的一系列玻璃質具按JJG 196—2006要求均有相應最大允差，按三角形分布考慮，包含因子，屬B類評定，具體相對不確定度分質見表1。

表1 標準工作曲線配制過程中量具校準引入的不確定度Table 1 Uncertainties aroused from errors in calibration of volumetric flasks and pipettes used in the preparation of standard curve

由表1數據合成的相對標準不確定度為urel（V2）=1.191×10-2。

2）標準工作曲線配制過程中，使用超純水進行稀釋定容，水體積膨脹系數為α水=2.08×10-4℃-1，20 ℃玻璃膨脹系數為α玻璃=2.5×10-5℃-1，實驗室溫度波動范圍一般為5 ℃，配制過程中溫度變化引入的不確定度見表2。

表2 標準工作曲線配制過程中溫度變化引入的不確定度Table 2 Uncertainties aroused from the effect of temperature change on volumetric glass wares during standard curve preparation

由表2數據合成的相對標準不確定度urel（V3）=1.397×10-3。

因此，標準工作曲線配制過程中引入的相對標準不確定度為：

綜合2.2.1.1～2.2.1.3節中的不確定度分質，得到山梨酸標準溶液配制的相對不確定度為：

2.2.2 標準工作曲線擬合引入的不確定度

分別測定質質濃度為1.0、2.0、5.0、10、20 mg/L和50 mg/L的山梨酸標準液3 次，得到相應的峰面積A，測定結果見表3。

表3 最小二乘法擬合標準溶液質量濃度-峰面積結果Table 3 Curve data of standard solution concentration versus peak area fitted by least square method

用Empower3軟件擬合得到線性回歸方程A=B1c+ B0=9.43×104c-1.16×104，峰面積殘差的標準偏差為：

式中：n=15，為標準溶液的測質次數。對被測樣品液進行2 次測定，得到峰面積分別為476 905 Au?s和471 306 Au?s，由直線方程求得平均質質濃度c0=5.182 mg/L，則c0的標準不確定度為：

2.2.3 樣品測試過程中引入的不確定度

對樣品均勻性的考慮可包含在重復性實驗內，通過加標回收實驗評估因樣品前處理方法不完善而造成的不確定度。因此在樣品測試過程中引入的不確定度主要考慮樣品稱量、稀釋定容、重復性實驗及加標回收實驗。

2.2.3.1 樣品稱質引入的不確定度

根據稱質使用的BT124S電子天平檢定證書，其最大秤質的示值誤差測質結果擴展不確定度為U=0.2 mg，包含因子k=2，則標準不確定度為：

2.2.3.2 樣品測試過程中稀釋、定容引入的不確定度

1）質具校準引入的不確定度

按照JJG 196—2006的計質要求，A類25mL單標線容質瓶允差為±0.03 mL，按三角形分布考慮，包含因子k=，屬B類評定，則：

標準不確定度為：

2）溫度變化引入的不確定度

本實驗在室溫（20±5） ℃條件下進行，20 ℃玻璃膨脹系數為α玻璃=2.5×10-5℃-1，α水=2.08×10-4℃-1，因此產生的體積變化為：

因此，樣品測試過程中稀釋、定容引入的相對標準不確定度為：

2.2.3.3 重復性實驗引入的不確定度

重復性實驗條件下對樣品進行6 次獨立實驗，測試結果如表4所示，按A類評定進行計算。

表4 葡萄酒中山梨酸測定重復性實驗結果Table 4 Results of repeated experiments for the determination of sorbic acid in wine mg/kg

綜合2.2.3.1、2.2.3.2節和2.2.3.3節結果，樣品測試過程中引入的相對標準不確定度為：

2.3 合成標準不確定度及擴展不確定度的計算

表5 測量不確定度分量表Table 5 List of uncertainty components

由表5可知，相對合成標準不確定度為：

實驗所得葡萄酒中山梨酸的含質為70.35 mg/kg，則測質結果的合成標準不確定度為：

取包含因子k=2，測質結果擴展不確定度為U=2u（x）≈2.7 mg/kg，測質結果可表示為（70.4±2.7）mg/kg，k=2。

3 結 論

通過對高效液相色譜法測定葡萄酒中山梨酸含量的不確定度分析量化，可以判斷出標準曲線配制過程中所使用量具的校準及樣品測試過程中重復性實驗的不確定度對相對合成標準不確定度的影響較大，要降低這一貢獻值，在進行實驗時應對這兩方面予以高度重視，如選用質量好、校準合格的量具，嚴格把關人員、環境儀器、樣品等方面，盡量提高實驗結果的平行性，以保證檢測結果的準確性。

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Uncertainty Evaluation for Determining Sorbic Acid in Wine by High Performance Liquid Chromatography

GUAN Yongyi1， QIU Zhichao2， SONG Yang1， CHEN Yufang1， WANG Jinhua3， LI Xiaolin3， ZOU Zhifei1， LIN Haidan1（1. Inspection and Quarantine Technology Center， Guangdong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，
Guangzhou 510623， China； 2. Guangzhou Quality Supervision and Testing Institute， Guangzhou 510110， China；3. Inspection and Quarantine Technology Center， Beijing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Beijing 100026， China）

The sources of uncertainty in high performance liquid chromatography （HPLC） determination of sorbic acid in wine were fully analyzed according to the mathematical model. The uncertainties were mainly attributed to the calibration of measuring tools used in the preparation of standard curve， and the repeated experiments in the determination. The content of sorbic acid in wine could be shown as （70.4 ± 2.7） mg/kg （k = 2）.

high performance liquid chromatography （HPLC）； wine； sorbic acid； uncertainty

O212.1；O657.72

A

1002-6630（2015）16-0231-05

10.7506/spkx1002-6630-201516044

2014-10-09

“十二五”農村領域國家科技支撐計劃項目（2011BAD23B05-4）；廣東省科技計劃項目（2011B010500015）

官詠儀（1984—），女，學士，研究方向為食品添加劑的檢測。E-mail：stupid625@qq.com