原子吸收分光光度法測(cè)定葡萄酒中鐵含量的不確定度評(píng)定

蔣祥飛，張 利

（安徽古井貢酒股份有限公司，安徽亳州 236820）

葡萄酒中含有鐵，鐵對(duì)葡萄酒將會(huì)產(chǎn)生不良影響，鐵是一種催化劑，它能加速葡萄酒的氧化和衰敗過(guò)程，使酒的穩(wěn)定性下降，產(chǎn)生渾濁，沉淀。因此，控制葡萄酒中的鐵含量是質(zhì)量控制必須的措施之一。葡萄酒中鐵含量的測(cè)定方法為GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9 鐵（原子吸收分光光度法），對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程的不確定度來(lái)源進(jìn)行了分析評(píng)定[2]。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

1.1.1 樣品

葡萄酒酒樣：赤霞珠西拉干紅葡萄酒，市售，生產(chǎn)日期：2016年08月16日，保質(zhì)期：10年。

1.1.2 試劑及耗材

本方法中所用水應(yīng)符合GB/T 6682—1992 中二級(jí)水規(guī)格，所用試劑為優(yōu)級(jí)純。

硝酸溶液：量取8 mL硝酸，稀釋至1000 mL。

鐵標(biāo)準(zhǔn)貯備液：按GB/T 602配制。

鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液：吸取10.00 mL鐵標(biāo)準(zhǔn)貯備液于100 mL 容量瓶中，用硝酸溶液（1.2.1）稀釋至刻度，此溶液每1毫升含10 μg鐵。

鐵標(biāo)準(zhǔn)系列：吸取鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL、10.00 mL分別于7個(gè)100 mL容量瓶中，用硝酸溶液稀釋至刻度，混勻。該系列用于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制。

1.1.3 儀器設(shè)備

原子吸收分光光度計(jì)：備有鐵空心陰極燈。

1.2 試驗(yàn)方法原理

原理：將處理后的試樣導(dǎo)入原子吸收分光光度計(jì)中，在乙炔-空氣火焰中，試樣中鐵被原子化，基態(tài)原子鐵吸收特征波長(zhǎng)（248.3 nm）的光，吸收量的大小與試樣中鐵原子濃度成正比，測(cè)其吸光度，求得鐵含量。

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9鐵（原子吸收分光光度法）。

1.3 分析步驟

1.3.1 試樣制備

用硝酸溶液準(zhǔn)確稀釋樣品至5～10 倍，搖勻，備用。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

置儀器于合適的工作狀態(tài)，調(diào)波長(zhǎng)至248.3 nm，導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，以零管調(diào)零，分別測(cè)定其吸光度。以鐵的含量對(duì)應(yīng)吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

1.3.3 試樣的測(cè)定

將試樣導(dǎo)入儀器，測(cè)其吸光度，然后根據(jù)吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得鐵的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 數(shù)學(xué)模型

式中：X——樣品中鐵的含量，mg/L；

A——試樣中鐵的含量，mg/L；

F——樣品稀釋倍數(shù)。

2.2 不確定度來(lái)源

根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析及方法[2]簡(jiǎn)述，可得出原子吸收分光光度法檢測(cè)葡萄酒中鐵含量不確定度來(lái)源主要來(lái)自于以下幾方面：

（1）標(biāo)準(zhǔn)使用液引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ）；

（2）試樣制備定容體積引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）；

（3）樣品重復(fù)性引入的不確定度ur（X）；

（4）試劑空白試驗(yàn)重復(fù)性檢測(cè)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（K）。

則有：

2.3 不確定度的評(píng)定

2.3.1 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（rρ）

鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 mg/L）。

鐵標(biāo)準(zhǔn)中間液（10.00 mg/L）：準(zhǔn)確吸取鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 mg/L）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加硝酸溶液（0.5%）至刻度，混勻。

鐵標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：吸取鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 m、4.00 mL、5.00 mL、10.00 mL分別于7個(gè)100 mL容量瓶中，用硝酸溶液稀釋至刻度，混勻。該系列用于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制。

2.3.1.1 鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 mg/L）引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ0）

鐵標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書上給出了相對(duì)擴(kuò)展不確定度為0.5%，K=2，則有：

ur（ρ0）=0.005/2=0.0025

2.3.1.2 鐵標(biāo)準(zhǔn)中間液配制引起的不確定度ur（ρ1）

鐵標(biāo)準(zhǔn)中間液（10.00 mg/L）引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ1）來(lái)自于3 個(gè)分量：鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 mg/L）引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ0）、1 mL移液管引起的相對(duì)不確定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引起的相對(duì)不確定度ur（V2）。

2.3.1.2.1 1 mL移液管引起的相對(duì)不確定度ur（V1）

來(lái)自兩個(gè)分量：

①移液管的容量引起的不確定度u（V11）

1 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管的容量允許偏差為±0.01 mL，按均勻分布有：

②移液管溫度變化引起的不確定度u（V12）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

1 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

ur（V1）=u（V1）/V1=0.0058/1=0.0058

2.3.1.2.2 100 mL容量瓶引起的相對(duì)不確定度ur（V2）

來(lái)自兩個(gè)分量：

①容量瓶的容量引起的不確定度u（V21）

100 mL 容量瓶的容量允許偏差為±0.40 mL，按均勻分布有：

②容量瓶溫度變化引起的不確定度u（V22）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

100 mL 容量瓶引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

ur（V2）=u（V2）/V2=0.649/100=8.37×10-4

所以鐵標(biāo)準(zhǔn)中間液（10.00 mg/L）引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ1）為：

2.3.1.3 鐵標(biāo)準(zhǔn)系列溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ2）

鐵標(biāo)準(zhǔn)系列溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)自于3 個(gè)分量：鐵標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ1）、10 mL 移液管引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）和100 mL 容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）。

2.3.1.3.1 鐵標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

ur（ρ1）=6.37×10-3（見2.3.1.2）

2.3.1.3.2 10 mL 移液管引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）

來(lái)自兩個(gè)分量：

a.移液管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V31）

10 mL A級(jí)移液管的容量允許偏差為±0.020 mL，按均勻分布有：

b.移液管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V32）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

10 mL 移液管引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

ur（V3）=u（V3）/V3=0.0130/8=0.0016

2.3.1.3.3 100 mL 容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）=8.37×10-4（見2.3.1.2.2）

則鐵標(biāo)準(zhǔn)系列溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ2）為：

綜上可知，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（ρ）為：

2.3.2 試樣制備定容體積引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）

由實(shí)驗(yàn)方法可知，試樣制備定容體積引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）即為100 mL A 級(jí)容量瓶的容量引起的不確定度ur（V3）和10 mL 移液管引起的相對(duì)不確定度ur（V4）。

2.3.2.1 100 mL A 級(jí)容量瓶的容量引起的不確定度ur（V3）

來(lái)自兩個(gè)分量：

①容量瓶的容量引起的不確定度u（V31）

100 mL 容量瓶的容量允許偏差為±0.10 mL，按均勻分布有：

②容量瓶溫度變化引起的不確定度u（V32）

設(shè)溫度變化為±55 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

100 mL 容量瓶引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

ur（V3）=u（V3）/V3=0.084/100=8.4×10-4

2.3.2.2 10 mL移液管引起的相對(duì)不確定度ur（V4）來(lái)自兩個(gè)分量：

①移液管的容量引起的不確定度u（V41）

10 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管的容量允許偏差為±0.02 mL，按均勻分布有：

②移液管溫度變化引起的不確定度u（V42）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

10 mL A級(jí)單標(biāo)移液管引起的相對(duì)不確定度：

ur（V4）=u（V4）/V4=0.0131/10=0.0013

試樣制備定容體積引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）為：

ur（V）=[ur2（V3）+ur2（V4）]1/2=0.0015

2.3.3 樣品重復(fù)性引入的不確定度ur（X）按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9 鐵（原子吸收分光光度法）重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)6 次（n=6），分析同一葡萄酒酒樣中鐵的含量，測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 樣品測(cè)定結(jié)果表

2.3.4 試劑空白試驗(yàn)重復(fù)性檢測(cè)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（K）

按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9 鐵（原子吸收分光光度法），分析空白中鐵的含量，測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 空白測(cè)定結(jié)果表

平均含量為X=0.006 mg/L，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.389，所以其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.5 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=k×ur（X）=0.169×2=0.338 mg/L

2.6 測(cè)量結(jié)果不確定度

由上面分析計(jì)算，最終得出本次葡萄酒中鐵的含量表示為2.66±0.338（mg/L）［k=2］。

3 結(jié)論

本次葡萄酒中鐵測(cè)定結(jié)果為：2.66±0.338 mg/L。本次實(shí)驗(yàn)采用原子吸收分光光度法檢測(cè)葡萄酒中鐵含量，對(duì)測(cè)量過(guò)程的不確定度來(lái)源進(jìn)行分析，影響葡萄酒中鐵含量測(cè)量結(jié)果的不確定度主要來(lái)源測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及儀器等其他因素引起的不確定度較小。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，要保證儀器性能的穩(wěn)定和適宜的環(huán)境條件，才能保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，滿足不確定度要求。