白酒中甲醇含量的不確定度評定

孫 潔，秦鳳姣，孫立臻，郭學鳳，汪靈巧，李 蕓

（景芝酒業股份有限公司，山東景芝262119）

食品安全一直是人們關注的焦點，“民以食為天，食以安為先”，食品安全問題關系到人民群眾的切身利益，所以保障食品安全，意義重大而深遠。食品安全國家標準GB 5009.266—2016食品中甲醇的測定于2016年6月23號正式實施，對白酒中甲醇的測定有更嚴格的要求，因此對白酒中甲醇含量的準確測定，將為企業白酒質量控制和相關監管部門規范市場行為提供重要依據。

測量不確定度是評定測量結果質量的一個重要指標。在分析檢測工作中,由于種種原因,分析結果往往帶有誤差,而不能得到真值。為評價測定結果的質量,需要進行不確定度的評定。不確定度愈小,結果與真值愈近,數據愈準確。ISO/IEC 17025《檢測和校準實驗室能力的通用要求》指出，當檢測結果處于產品標準要求的臨界值,有可能判定被檢測產品不合格時，應給出測量不確定度。

根據食品安全國家標準GB 5009.266—2016食品中甲醇的測定原理，用氣相色譜法測定白酒中甲醇的含量。根據CNAS-GL06《化學分析中不確定度的評估指南》、JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》規定的方法，建立了數學模型，對氣相色譜法測定白酒中甲醇進行不確定度分析，同時在不確定度評定過程中，找出主要影響因素并加以有效控制，對提高白酒中甲醇檢測結果的準確度具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

酒樣：芝麻香型白酒樣品。

儀器：7890A氣相色譜儀（美國安捷倫公司）,配氫火焰離子化檢測器(FID)。電子分析天平(FA2004，感量0.0001 g)，上海上平儀器公司。

試劑：乙醇(色譜純)，純度≥99.9%；甲醇(有證標準物質)，純度≥99.8%，叔戊醇，純度≥99.8%。

1.2 實驗方法

色譜柱：毛細管柱，美國進口CP-WAX 57CB Capillary Coiumn，50 m×0.25 mm，ID DF=0.2 μm。

色譜柱溫度：初溫40℃，保持1 min，以4.0℃/min升到130℃，以20℃/min升到200℃,保持5 min。

檢測器溫度：250℃。

進樣口溫度：250℃。

載氣流量：1.0 mL/min。

進樣量：1.0 μL。

分流比：30∶1。

1.3 試劑和標準溶液的配制

1.3.1 試劑的配制

乙醇溶液(40%，體積分數)：量取40 mL乙醇，用水定容至100 mL，混勻。

1.3.2 標準溶液配制

甲醇標準儲備液(5000 mg/L)：準確稱取0.5 g(精確至0.001 g)甲醇至100 mL容量瓶中，用乙醇溶液定容至刻度，混勻，0～4℃低溫冰箱密封保存。

叔戊醇標準溶液(20000 mg/L)：準確稱取2.0 g(精確至0.001 g)叔戊醇至100 mL容量瓶中，用乙醇溶液定容至100 mL,混勻，0～4℃低溫冰箱密封保存。

甲醇系列標準工作液：分別吸取0.5 mL、1.0 mL、2.0mL、4.0mL、5.0mL甲醇標準儲備液于5個25mL容量瓶中，用乙醇溶液定容至刻度，依次配制成甲醇含量為100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L的系列標準溶液，現配現用。

1.4 實驗操作

1.4.1 標準曲線的制作

分別吸取10 mL甲醇系列標準工作液于5個試管中，然后加入0.10 mL叔戊醇標準溶液，混勻，測定甲醇和內標叔戊醇色譜峰面積，以甲醇系列標準工作液的濃度為橫坐標，以甲醇和叔戊醇色譜峰面積的比值為縱坐標，繪制標準曲線。

1.4.2 樣品溶液的測定

將制備的試樣溶液注入氣相色譜儀中，以保留時間定性，同時記錄甲醇和叔戊醇色譜峰面積的比值，根據標準曲線得到待測液中甲醇的濃度。

2 數學模型的建立和不確定度來源分析

2.1 數學模型

根據GB 5009.266—2016中測量結果的計算公式建立評定甲醇含量測量不確定度的數學模型。測量結果計算公式如下：

式中：X——樣品中甲醇的含量，g/L；

ρ——從標準曲線得到的白酒溶液中甲醇的濃度，mg/L；

C——試樣的酒精度；

1000——換算系數。

根據《化學分析中不確定度的評估指南》白酒中甲醇含量測定的相對標準不確定度為：

2.2 確定和分析測量不確定度的主要來源

甲醇含量測定的不確定度主要來源可歸為以下幾個方面：標準品稱量、標準溶液的配制、樣品的稱量、定容體積、回收率、氣相色譜儀等，如圖1所示。

2.3 不確定度分量評定

2.3.1 A類不確定度分析

取一白酒樣品，在同樣條件下重復測定10次，測定結果見表1。

由貝塞爾公式得出10次測定的實驗標準差為：

圖1 甲醇測定主要不確定度來源因果圖

在同一系統中在以后做3（n=3）次的測量，測得平均值為80.8 g/L。

計算重復性測量相對標準不確定度：

2.3.2 B類不確定度分析評定

2.3.2.1 標準品配制引入的不確定度

（1）甲醇標準物質和叔戊醇純度引入的不確定度

甲醇標準物質的純度為99.8%，按矩形分布處理，則純度引起的不確定度為：

純度引起的相對不確定度：

叔戊醇（內標）標準物質的純度為99.8%，按矩形分布處理，則純度引起的不確定度為：

則標準品純度合成相對標準不確定度為：

（2）天平稱量引入的不確定度

根據電子天平檢定證書，最大允許誤差為±0.01 mg，m測量值落在該區間的概率分布為均勻分布，包含因子k= 3，其標準不確定度為：

(1)鼓勵大學生走入鄉村擔任村官，運用自己在大學里學到的知識，使鄉村發展適應時代需要.這樣可以改善目前農村干部文化程度低、信息技術運用水平不高的現狀，使鄉村發展緊跟時代步伐.

稱取標準物質甲醇為0.500 g，則相對標準不確定度為：

稱取標準物質叔戊醇為2.000 g，則相對標準不確定度為：

則天平稱量合成相對標準不確定度為：

則標準物質合成相對標準不確定度為：

（3）標準溶液配制過程中引入的不確定度

配制系列標準溶液過程中玻璃量具引入的不確定度。

配制甲醇標準儲備液和叔戊醇標準溶液過程中使用了2個A級100 mL容量瓶；配制甲醇系列標準液過程中使用了6個A級25 mL容量瓶。按照JJG 196—2006《常用玻璃量器檢定規程》都有相應的容量允差。歐洲化學中心（EURACHEM）認為其服從三角形分布，包含因子k= 6，則計算的標準不確定度見表2。

由表2數據合成的相對標準不確定度：

（4）配制系列標準液過程中溫度引入的不確定度

根據檢定規程JJG 196—2006規定，檢定是在室溫20℃環境條件下進行的，實驗室定容一般在20℃±5℃條件下進行。因為液體的膨脹系數遠大于玻璃，因此，只需考慮前者即可。水的膨脹系數為2.1×10-4/℃,玻璃的膨脹系數為2.5×10-5/℃，實驗溫度波動范圍一般為±5℃，則不確定度根據溫度波動和水與玻璃膨脹系數之差來計算考慮溫度變化是矩形分布，k= 3，則溫度變化引起的相對標準不確定度見表3。

由表3數據合成的相對標準不確定度：則標準溶液配制產生的不確定度：

2.3.2.2 樣品定容和加入內標叔戊醇引入的不確定度

取樣品于10 mL容量瓶中，加入0.10 mL叔戊醇標準溶液。

表2 標準溶液配制中量具引起的不確定度

表3 標準溶液配制中溫度引起的不確定度

表4 白酒樣品加標，重復測定3次所得回收率

（1）10 mL容量瓶A級法定允許誤差±0.020 mL，按三角形分布，包含因子k= 6，則計算的相對標準不確定度和溫度引起的不確定度，分別為：

容量瓶引入的合成相對不確定度：

（2）用微量移液器（最大允差為0.0002 mL）加入0.10 mL叔戊醇標準溶液引入的相對不確定度為 U內標=1.15×10-3。

則樣品定容和加入內標叔戊醇引入的合成相對不確定度：

2.3.2.3 回收率引起的不確定度

通過對一白酒樣品（甲醇量值為70.0 mg/L）分別加入甲醇5.00 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L，對各濃度重復測定3次，計算加標回收率，結果見表4。

白酒樣加標5.00 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L，所得的回收率的標準相對標偏差的平均值S=0.81%，則標準不確定度為，相對不確定度為

2.3.2.4 氣相色譜儀引入的不確定度

氣相色譜儀檢定相對標準偏差為0.8%，則相對標準不確定度為：

2.3.2.5 相對不確定度各分量匯總（表5）

表5 相對標準不確定度分量

由表5可知，各相對不確定度合成樣品中甲醇含量結果的相對標準不確定度為：

2.4 擴展不確定度

取置信概率P=95%，則k=2，計算擴展不確定度：

相對擴展不確定度U=k×U(x)=2×0.00961=0.0192 mg/L，由實驗數據計算的平均值為80.8，擴展不確定度U=0.0192×80.8=1.55 mg/L≈1.6 mg/L，因此氣相色譜法測定白酒中甲醇含量X=(80.8±1.6)mg/L；k=2。

3 結論

通過對白酒中甲醇含量的不確定度各個分量的分析與評定，得出該檢測方法的擴展不確定度為1.6 mg/L。由表5可以看出，標準溶液配制過程產生的相對不確定度分量對整個實驗的相對不確定度的貢獻最大，因此，在實驗中對該環節要格外關注，嚴格執行國家食品安全標準，使用計量檢定合格的計量器具減少不確定度分量，提高檢測結果的準確性。