啤酒中雙乙酰測定的不確定度評估

田玉紅 ，陳　嶸 ，尹　花

(1.啤酒生物發酵工程國家重點實驗室，山東青島 266061； 2.青島啤酒股份有限公司科研中心，山東青島 266061)

雙乙酰是啤酒發酵過程中酵母代謝產生的一種副產物，在啤酒中的閾值為0.15 mg/L。當雙乙酰含量超過閾值時，會使啤酒產生令人不愉快的餿飯味，嚴重影響啤酒的風味和口感。雙乙酰在啤酒中的含量與還原程度是啤酒成熟的重要標志。在《GB 4927—2008啤酒》[1]中，規定了優質淡爽型啤酒雙乙酰的含量需控制在0.1 mg/L以下。在《GB/T 4928—2008啤酒分析方法》[2]中，給出了蒸餾法測定雙乙酰的過程。

測量不確定度是表征合理地賦予被測量值的分散性與測量結果相聯的參數[3]。作為一種科學方法，不確定度有效評定了測量結果。本研究對啤酒中雙乙酰測定過程中的不確定度主要來源進行了分析，建立數學模型并對引入的不確定度分量進行評定，為啤酒企業質量控制及檢驗報告的合理性提供科學依據。

1　材料與方法

1.1　材料、試劑及儀器

材料、試劑：啤酒，市售；鄰苯二胺、鹽酸、正己醇均為分析純。

儀器設備：純水儀，Milli-Q Plus；紫外分光光度計，Amersham Biosciences Ultrospec 2100pro型；10 mm石英比色皿；帶有加熱套管的雙乙酰蒸餾器。

1.2　測量原理與方法

1.2.1　雙乙酰的檢測原理

用蒸汽將雙乙酰蒸餾出來，與鄰苯二胺反應，生成2,3-二甲基喹喔啉，在波長335 nm處測其吸光度。由于其他聯二酮類都具有相同的反應特征，另外蒸餾過程中部分前驅物質要轉化成聯二酮，因此上述測定結果為總聯二酮含量，以雙乙酰表示。

1.2.2　檢測步驟

取未除氣的待測酒樣100 mL（取樣時加消泡劑正己醇），于蒸餾器內進行蒸餾，收集鎦出液至25 mL容量瓶中，定容。分別吸取10 mL鎦出液于兩支干燥的比色管中，第1支管中加入鄰苯二胺溶液（1%，現用現配）0.5 mL，第2支管不加，作為空白樣。蓋塞，搖勻，置于暗處反應20 min。暗處反應結束后，于第1支管中加4 mol/L鹽酸溶液2 mL，于第2支管中加4 mol/L鹽酸溶液2.5 mL，蓋塞混勻。在335 nm下，以空白樣做參比，用10 mm石英比色皿測定樣品的吸光度。按照雙乙酰的吸收系數2.4計算即可。

2　結果與分析

2.1　數學模型

其中：X——雙乙酰含量，mg/L；

A——樣品吸光度；

2.4——吸光度與雙乙酰含量的換算系數；

rep——總重復性因子，由重復性實驗所得，表示測量結果間一致性的參數。

2.2　不確定度來源分析

根據檢測步驟，雙乙酰測定的不確定度來源主要包括取樣體積帶來的不確定度、蒸餾后定容引入的不確定度、加鄰苯二胺反應時引入的不確定度、加鹽酸反應時引入的不確定度、分光光度計測量時引入的不確定度以及測量重復性引入的不確定度。

2.3　不確定度分量的評定

2.3.1　制樣過程中的不確定度（表1）

制樣過程中的不確定度主要由取樣、定容及加入反應物時的體積引入。檢測過程中容量瓶及移液管經鑒定均為A級，按照JJG 196—2006《常用玻璃量具鑒定規程》[4]，用最大允差計算不確定度，假設為均勻分布進行計算。標準情況下溫度為20℃，水在20℃時的膨脹系數為2.1×10-4/℃，實驗室溫度的波動為±3℃。

體積引入的合成相對標準不確定度為：

2.3.2　利用分光光度計測量過程中儀器產生的不確定度

由分光光度計說明書可知，該儀器的光度不準確度為±0.3%，假設為正態分布，則95%置信概率時的相對標準不確定度Ucrel(s)=0.3%/1.96=0.00153。

2.3.3　測量重復性引入的不確定度

表1　樣品制備過程中器具引入的體積不確定度

在重復性條件下，對同一啤酒樣品進行5次單獨測量，測量結果分別為0.035 mg/L、0.033 mg/L、0.034 mg/L、0.036 mg/L、0.035 mg/L，5次測量的平均值為0.0346 mg/L，依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[5]中極差法求得重復性測量的不 確 定 度 為 U(r)=R/C=（0.036-0.033）÷ 2.33=0.00129，其中R為5次測量的極差，C為5次測量的極差系數。按照正態分布，在95%置信概率時的標準不確定度為0.00129÷1.96=6.57×10-4，相對標準不確定度為Ucrel(r)=6.57×10-4÷0.0346=0.0190。

2.4　合成相對標準不確定度

該測量過程中的不確定度分量歸納見表2。

表2　各分量的相對標準不確定度

測量結果的合成相對標準不確定度為：

2.5　擴展不確定度

按置信概率95%，取包含因子K=2，則擴展不確定度U（x）=2×Ucrel（x）×0.0346=0.0068 mg/L。

2.6　不確定度報告

該啤酒樣品中雙乙酰含量為0.0346 mg/L±0.0068 mg/L，K=2。

3　結語

通過分光光度法測定啤酒中雙乙酰的全過程各分量不確定度的評定，可知測定雙乙酰的不確定度的最大貢獻者是樣品的制樣過程。制樣過程中，體積引入的不確定度最大。不確定度評估過程有效評定了測量結果，為啤酒企業質量控制及檢驗報告的合理性提供了科學依據。

參考文獻：

[1]全國食品工業標準化技術委員會.啤酒：GB 4927—2008[S].北京：中國標準出版社,2009.

[2]全國食品工業標準化技術委員會.啤酒分析方法：GB/T 4928—2008[S].北京：中國標準出版社,2009.

[3]中國合格評定國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南：CNAS—GL06:2006[S].北京：中國計量出版社,2006.

[4]全國流量容量計量技術委員會.常用玻璃量器鑒定規程：JJG 196—2006[S].北京：中國計量出版社,2007.

[5]全國法制計量管理計量技術委員會.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.