電位滴定法測定香醋中還原糖含量的不確定度評定

崔麗偉，莊軍輝，胡平，舒友琴

(河南牧業經濟學院 食品與生物工程學院，鄭州 450046)

香醋不僅可以用于提味增香，同時具有保健功能，適量飲用香醋，可以消除疲勞，調節血液酸堿平衡，促進消化吸收，軟化血管，增加血液循環，延緩衰老，香醋中的還原糖會增加甜味，減輕醋酸的刺激，提高醋質稠厚度，促進醋的口感更加柔和，還原糖作為重要檢驗指標影響著香醋的口感、風味和品質等[1,2]。GB/T 18623—2011則依據還原糖含量的高低將鎮江香醋依次分為特釀級、特級、優級、一級、二級[3]。采用電位滴定法測定香醋中還原糖含量經濟可靠，然而所有檢測由于受到實驗過程中各種因素的影響，導致每次測定數據可能與真值偏離。依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》建立電位滴定法測定香醋中還原糖含量的不確定度評定方法，分析不確定度的主要影響因素，保證實驗結果準確、嚴謹[4]。

1 材料與方法

1.1 材料

市售香醋1、市售香醋2、市售香醋3、精釀老陳醋3年陳釀)、陳醋、米醋。

1.2 材料處理

準確稱取香醋30 g(陳醋準確稱取50 g)置于500 mL容量瓶中，加入100 mL水，緩慢加入乙酸鋅溶液10 mL和亞鐵氰化鉀溶液10 mL，加水溶解后定容至500 mL，混勻，靜置30 min，過濾，棄去初濾液，后續濾液備用。

1.3 實驗方法

吸取堿性酒石酸銅甲、乙液各5.00 mL，置于100 mL滴定杯中，加入玻璃珠2粒，加入蒸餾水(測定香醋樣品時，加入蒸餾水40 mL；測定陳醋、白醋樣品時，加入蒸餾水20 mL)，在2 min內加熱至沸，在磁力攪拌器作用下，用葡萄糖標準溶液或預處理樣液進行滴定，達到突躍點時，記錄滴定體積。醋樣中還原糖含量的測定流程見圖1。

圖1還原糖測定流程圖
Fig.1Flowchartofdeterminationofreducingsugar

1.4 數學模型

按照下式計算試樣中的還原糖含量。

式中：ms為配制1 L葡萄糖標準溶液所需葡萄糖的量，g(ms=1.000 g)；V0為滴定到達終點所消耗葡萄糖標準溶液的體積，mL；C為試樣中還原糖含量，g/dL；V1為滴定到達終點所消耗醋樣的體積，mL；m為稱取醋的質量，g；ρ為醋樣密度，g/cm-3。

2 結果與分析

2.1 不確定度的來源

電位滴定法的不確定度來源主要為分析天平的稱量、葡萄糖純度、容量瓶的定容、滴定管的校準及葡萄糖標準溶液與樣品的重復性標定[5，6]。電位滴定法測定還原糖含量的不確定度來源見圖2。

圖2 電位滴定法測定還原糖含量的不確定度來源Fig.2 The uncertainty source for determination of reducing sugar content by potentiometric titration

2.2 不確定度的評定

2.2.1 配制葡萄糖標準溶液濃度的不確定度c

2.2.1.1 葡萄糖稱量時的不確定度分量ms

2.2.1.2 無水葡萄糖純度的不確定度分量

實驗選用的葡萄糖標準試劑含量為100%±0.05%，按均勻分布計算，則相對標準不確定度為：

2.2.1.3 定容不確定度分量u(V1000)

定容的不確定度分量主要是由葡萄糖定容到1000 mL容量瓶中產生的，由溫度變化與容量瓶自身所產生的。

a.校準容量瓶的不確定度

1000 mL容量瓶在20 ℃下校準，實驗室溫度為25 ℃，體積為(1000±0.4) mL，按三角形分布計算，則標準不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

1000 mL容量瓶在20 ℃下校準，實驗室溫度為25 ℃，溫差造成不確定度的產生，液體膨脹系數比玻璃膨脹系數較大，水的膨脹系數為2.1×10-4，故溫度引起的體積變化為：5×2.1×10-4×1000=1.05 mL，按均勻分布計算，則標準不確定度為：

c.合成各分量

2.2.1.4 合成各分量

=0.000694。

2.2.2 標定堿性酒石酸銅甲、乙液的葡萄糖標準溶液的不確定度V0

2.2.2.1 吸取5 mL酒石酸銅甲液的不確定度

a.校準吸量管的不確定度

5 mL吸量管在20 ℃下校準，體積應為(5±0.015) mL，按三角形分布計算，則標準不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

5 mL吸量管在20 ℃下校準，水的膨脹系數為2.1×10-4，故溫度引起的體積變化為：5×2.1×10-4×5=0.0053 mL，按均勻分布計算，則標準不確定度為：

c.合成各分量

2.2.2.2 吸取5 mL酒石酸銅乙液的不確定度

同上，相對標準不確定度為：

2.2.2.3 用20 mL滴定管葡萄糖標準溶液滴定的不確定度

a.校正20 mL滴定管的不確定度

20 mL滴定管在20 ℃下校準，體積應為(20±0.035) mL，按三角形分布計算，則標準不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

20 mL滴定管在20 ℃下校準，水的膨脹系數為2.1×10-4，故溫度導致的體積變化為：5×2.1×10-4×20=0.021 mL，按均勻分布計算，則標準不確定度為：

c.合成各分量

2.2.2.4 堿性酒石酸銅溶液重復性標定的不確定度

堿性酒石酸銅溶液重復標定3次，評定引入的不確定度。

2.2.2.5 合成各分量

=0.0152。

2.2.3 醋樣前處理的不確定度

2.2.3.1 醋樣稱量時的不確定度分量(m)

2.2.3.2 定容不確定度分量u(V500)

定容的不確定度分量主要是由葡萄糖定容到500 mL容量瓶中產生的，由溫度變化與容量瓶自身所產生的。

a.校準容量瓶的不確定度

500 mL容量瓶在20 ℃下校正，體積應為(500±0.25) mL，按三角形分布計算，則標準不確定度為：

b.溫度變化的不確定度

c.合成各分量

=0.32 mL，

=6.4×10-4。

2.2.3.3 合成各分量

=0.000643。

2.2.4 滴定堿性酒石酸甲、乙液所消耗醋樣的不確定度V1

2.2.4.1 吸取5 mL酒石酸銅甲液的不確定度

2.2.4.2 吸取5 mL酒石酸銅乙液的不確定度

2.2.4.3 用20 mL滴定管醋樣滴定消耗的不確定度

2.2.4.4 醋樣重復性滴定的不確定度

a.市售香醋1

b.市售香醋2

c.市售香醋3

d.精釀老陳醋

e.陳醋

2.2.4.5 合成各分量

a.市售香醋1

=0.017。

b.市售香醋2

=0.0098。

c.市售香醋3

=0.004465。

d.精釀老陳醋

=0.02828。

e.陳醋

=0.03527。

2.2.5 計算合成標準不確定度

a.市售香醋1

=0.023。

u(c)=u×c=0.023×1.67=0.038。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋1還原糖擴展不確定度為：U(c)=k×u(c)=2×0.038=0.076 g/dL。市售香醋1中還原糖含量C為(1.67±0.076) g/dL。

b.市售香醋2

=0.018。

u(c)=0.018×4.22=0.07596。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋2還原糖擴展不確定度為：U(c)=k×u(c)=2×0.07596=0.1519 g/dL。市售香醋2中還原糖含量C為(4.22±0.1519) g/dL。

c.市售香醋3

=0.0159。

u(c)=0.0159×1.345=0.0214。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋3還原糖擴展不確定度為： U(c)=k×u(c)=2×0.0214=0.0428 g/dL。市售香醋3中還原糖含量C為(1.345±0.0428) g/dL。

d.精釀老陳醋

=0.032。

u(c)=0.032×0.99=0.03168。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，精釀老陳醋的還原糖的擴展不確定度：U(c)=k×u(c)=2×0.03168=0.06336 g/dL。

精釀老陳醋中還原糖含量C為(0.99±0.06336) g/dL。

e.陳醋

=0.0384。

u(c)=0.0384×0.6703=0.0257。

在95%置信水平下，取包含因子k=2，陳醋的還原糖擴展不確定度：U(c)=k×u(c)=2×0.0257=0.0514 g/dL。陳醋中還原糖含量C為(0.6703±0.0514) g/dL。

3 結論

通過實驗分析可知，不確定度分量對還原糖含量測定結果的影響大小依次為：滴定堿性酒石酸銅溶液消耗醋樣體積>標定堿性酒石酸銅溶液消耗葡萄糖標準溶液體積>配制葡萄糖標準溶液濃度>醋樣前處理，其中對實驗結果影響較大的不確定度來源主要為醋樣重復滴定與堿性酒石酸銅的重復標定。因此，在實際操作中，需保證重復性操作的一致性，盡可能減少平行實驗帶來的誤差，可通過多次平行實驗的方法，另外需提高滴定操作的嚴謹性，以此增加實驗的準確度與精密度。