指示劑法測量白酒中酸酯總量的不確定度評定

張立嚴(yán)，劉 偉，劉洪銀

（北京順鑫農(nóng)業(yè)股份有限公司牛欄山酒廠質(zhì)量檢測中心，北京 101300）

白酒是我國的傳統(tǒng)飲料酒，風(fēng)格獨特、歷史悠久，在每個發(fā)展時期，都蘊(yùn)藏著不同的文化信息，傳播著不同的時代特色和民族風(fēng)情[1]。白酒在貯存過程中，酯類物質(zhì)會隨著時間推移發(fā)生水解反應(yīng)，因此國家相關(guān)部門對部分香型白酒標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，科學(xué)地提出了“酸酯總量”的概念，解決白酒產(chǎn)品貨架期抽檢中客觀存在的“酸增酯減”現(xiàn)象[2]。酸酯總量的定義，具體表述為“單位體積白酒中總酸和總酯的總含量”[3]。

不確定度是指由于測量誤差的存在，被測量值的不能肯定的程度，是評價測量水平的標(biāo)準(zhǔn)，是判定測定結(jié)果可靠性的依據(jù)[4-5]。本研究根據(jù)GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中8.1 指示劑法測定白酒中酸酯總量的含量，結(jié)合JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[6]、CNAS-GL006：2019《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[7]等標(biāo)準(zhǔn)，找出影響酸酯總量測量結(jié)果不確定度的各種因素，對檢測結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定，為進(jìn)一步提高檢測數(shù)據(jù)的可靠性和一致性提供有效參考[8-10]。

1 材料與方法[3]

1.1 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中8.1 指示劑法測定白酒中的酸酯總量。

1.2 測量原理

用堿中和樣品中游離的酸，再準(zhǔn)確加入一定量的堿，加熱回流使酯類皂化，以酸中和剩余的堿，通過消耗的堿量計算出酸酯總量。

1.3 試劑及器材

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1001 mol/L），北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院；硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1003 mol/L），北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院；酚酞指示劑（10 g/L）：稱取1 g 酚酞，溶于乙醇（95 %），用乙醇（95%）稀釋至100 mL；50 mL 單標(biāo)線吸量管，葵花牌；25 mL 單標(biāo)線吸量管，葵花牌；50 mL 通用滴定管，葵花牌。

1.4 測定方法

吸取酒樣50.00 mL（Va）于250 mL 具塞錐形瓶中，加入酚酞指示液2 滴，以0.1001 mol/L（C1）氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液中和至微紅色(切勿過量)，記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗數(shù)V1（也可作為總酸含量計算），準(zhǔn)確加入0.1001 mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液25.00 mL（V3），搖勻，裝上冷凝管，于沸水浴上回流30 min，取下，冷卻至室溫；然后用0.1003 mol/L（C2）硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行反滴定，使微紅色剛好完全消失為其終點，記錄消耗0.1003 mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積V2。

同時做空白。用40 %的無酯乙醇做空白，得到空白試驗樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積V0。

1.5 數(shù)學(xué)模型

白酒中的酸酯總量計算公式為：

式中：X——樣品中的酸酯總量，mmol/L；

C1——氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的實際摩爾濃度，mol/L；

V1——樣品中總酸所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

C2——硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的實際摩爾濃度，mol/L；

V0——空白試驗樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

V2——樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

Va——取樣體積，50 mL。

在重復(fù)性測定條件下獲得的兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不超過其算數(shù)平均值的2 %。計算結(jié)果保留至小數(shù)點后一位。

1.6 測量不確定度來源分析

如圖1 所示，本研究計算不確定度分為下列幾種：滴定酸酯總量時，重復(fù)性引入的不確定度；酒樣體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；滴定總酸時，50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；加入25 mL 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液時，單標(biāo)線吸量管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；滴定總酯時，50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；總酯空白消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液24.90 mL 引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

圖1 酸酯總量測定過程相關(guān)不確定度來源關(guān)系圖

2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

2.1 滴定酸酯總量時，重復(fù)性引入的不確定度uA

測量重復(fù)性引入的不確定度屬于A 類不確定度。可以用同一樣品多次定量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。取同一樣品對其進(jìn)行8 次平行測定，測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 樣品酸酯總量測定結(jié)果

則測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.2.1 酒樣體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(va)

吸入50 mL 酒樣引入的不確定度u(va)來自兩個分量。

2.2.1.1 單標(biāo)線吸量管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(va1)

50 mL 單標(biāo)線吸量管校準(zhǔn)證書上給出的擴(kuò)展不確定度U=0.042 mL，k=2，那么：

2.2.1.2 單標(biāo)線吸量管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(va2)

那么酒樣體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.2 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(c1)

氫氧化鈉滴定溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號：GBW(E)083804）證書中給出標(biāo)準(zhǔn)值c=0.1001 mol/L，標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度U=0.2%，k=2。

2.2.3 滴定總酸時，50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v1)

50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v1)來自兩個分量。

2.2.3.1 通用滴定管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v11)

50 mL 通用滴定管校準(zhǔn)證書上給出的擴(kuò)展不確定度U=0.042 mL，k=2。

2.2.3.2 通用滴定管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v12)

假設(shè)溫度變化為V?t=±5 ℃，20 ℃時水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

那么滴定總酸時，50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.4 加入25 mL 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液時體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v3)來自兩個分量

2.2.4.1 單標(biāo)線吸量管的容量引入的不確定度u(v31)

25 mL 通用滴定管校準(zhǔn)證書上給出的擴(kuò)展不確定度U=0.042 mL，k=2。

2.2.4.2 通用滴定管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v32)

那么加入25 mL 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液時體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.5 硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(c2)

硫酸滴定溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號：GBW(E)083801）證書中給出標(biāo)準(zhǔn)值c=0.1003 mol/L，標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度U=0.2%，k=2。

表2 各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

2.2.6 滴定總酯時，50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v2)

50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v2)來自兩個分量。

2.2.6.1 通用滴定管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v21)

50 mL 通用滴定管校準(zhǔn)證書上給出的擴(kuò)展不確定度U=0.042 mL，k=2。

2.2.6.2 通用滴定管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v22)

那么滴定總酯時，50 mL 通用滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.7 總酯空白消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液24.90 mL 引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v0)(同2.2.6)

50 mL 通用滴定管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(v01)=0.021 mL。

50 mL 通用滴定管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

那么總酯空白引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.8 數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)

數(shù)值修約時，產(chǎn)生的分布可以認(rèn)為是矩形分布。如果修約間隔為δx，則產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：。酸酯總量的測量定結(jié)果為36.4 mmol/L，修約間隔為0.1，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(Y)

由圖2 可以看出，在酸酯總量測定的過程中，不確定度分量來源主要是體積和重復(fù)性引入的，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的不確定度對整體貢獻(xiàn)較小（在合成不確定度時可以不參與計算）。

圖2 酸酯總量測定過程中不確定度分量

由于各因素之間相互獨立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.4 擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度U

擴(kuò)展不確定度U=kuc(Y)，k=2，那么U=2×0.068=0.136 mmol/L。

測定樣品中酸酯總量的含量為36.4 mmol/L。因此酸酯總量的不確定度可以表示為（36.4±0.2）mmol/L，k=2。

3 結(jié)論

本次不確定度評定依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》、CNAS-GL006：2019《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》中的相關(guān)規(guī)定，對GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中8.1 指示劑法測定白酒中酸酯總量的含量進(jìn)行不確定度評定，得出白酒中酸酯總量測定結(jié)果的不確定度來源主要包括通用滴定管、單標(biāo)線吸量管以及測量樣品的重復(fù)性。因此在日常檢測過程中我們應(yīng)加強(qiáng)對計量器具檢定校準(zhǔn)、平行實驗、空白實驗、環(huán)境溫濕度等方面的控制，深化溯源性的意義，從而進(jìn)一步提高檢測結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。

由于本次實驗采用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液、硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液均為有證標(biāo)準(zhǔn)溶液，故在評定標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度過程中直接采用標(biāo)準(zhǔn)溶液證書中提供的不確定度數(shù)值。但若日常檢測過程中采用鄰苯二甲酸氫鉀、無水碳酸鈉有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定配制的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液時，應(yīng)充分考慮標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液過程中可能引入的不確定度因素帶來的影響。