露酒總糖含量測(cè)定的不確定度評(píng)定

肖瑩瑩，宋思園，全育集，葉綺云，吳凌濤

( 廣東省科學(xué)院測(cè)試分析研究所(中國(guó)廣州分析測(cè)試中心)，廣東省化學(xué)測(cè)量與應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510070 )

測(cè)量不確定度是評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果可信度、可比性和可接受度的重要指標(biāo)。對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定是中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAL)認(rèn)可準(zhǔn)則對(duì)實(shí)驗(yàn)室的要求[1]。通過不確定度的評(píng)定，可以熟悉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，了解檢測(cè)過程中各影響因素，盡量減少實(shí)驗(yàn)過程中的影響[2-3]。同時(shí)，測(cè)量不確定的評(píng)定，可以減少不必要的爭(zhēng)執(zhí)。當(dāng)檢測(cè)結(jié)果處于檢測(cè)邊緣的時(shí)候，不同檢測(cè)單位檢測(cè)結(jié)果往往會(huì)存在一定的偏差，進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果的不確定度的評(píng)定，能很好的避免檢測(cè)分歧，能提高實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果的可靠性[4]。

根據(jù)《JJF1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的評(píng)定辦法，通過費(fèi)林試劑法，對(duì)露酒中總糖測(cè)定的不確定度進(jìn)行評(píng)定[5-9]。通過不確定度分析，找出影響總糖測(cè)定過程中不定度的主要來(lái)源，從而對(duì)檢測(cè)過程中引入較高不確定度的環(huán)節(jié)加以控制，確保檢測(cè)過程和結(jié)果的可靠性。

1 材料和方法

1.1 主要儀器與試劑

BSA224S型電子天平：梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司；電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

露酒：市購(gòu)；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅(CuSO4·5H2O)、酒石酸鉀鈉(C4H4KNaO6·4H2O)，均為分析純(廣州化學(xué)試劑廠)。

1.2 試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

1.2.1 費(fèi)林試劑配制

費(fèi)林試劑Ⅰ：稱取34.7g硫酸銅(CuSO4·5H2O)溶于水，稀釋至 500 mL；

費(fèi)林試劑Ⅱ：稱取 173 g 酒石酸鉀鈉(C4H4KNaO6·4H2O)和 50 g 氫氧化鈉，溶于水，稀釋至 500 mL。

1.2.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱取 0.625 g(精確至 0.0001 g)無(wú)水葡萄糖(在105～110 ℃ 烘箱內(nèi)烘干 3 h 并在干燥器中冷卻)，用水溶解并定容至 250 mL，質(zhì)量濃度為 2.5 g/L。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 費(fèi)林溶液的標(biāo)定

1)預(yù)備試驗(yàn)：吸取費(fèi)林溶液Ⅰ液、Ⅱ液各 5.00 mL 于 250 mL 三角瓶中，加 50 mL 水，搖勻。在電爐上加熱至沸，在沸騰狀態(tài)下用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液(2.5 g/L)滴定。當(dāng)溶液的藍(lán)色消失呈紅色時(shí)，加2滴次甲基藍(lán)指示液；繼續(xù)滴至藍(lán)色消失，記錄消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。

2)正式試驗(yàn)：吸取費(fèi)林溶液Ⅰ液、Ⅱ液各 5.00 mL 于 250 mL 三角瓶中，加 50 mL 水和比預(yù)備試驗(yàn)少 1 mL 的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液(2.5 g/L)，加熱至沸，并保持 2 min，加2滴次甲基藍(lán)指示液。在沸騰狀態(tài)下于 1 min 內(nèi)用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至終點(diǎn)，記錄消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積(V0)。

1.3.2 樣品測(cè)定

準(zhǔn)確吸取適量樣品(V)于 100 mL 容量瓶中，加 5 mL 鹽酸溶液(1+1)，加 5 mL 蒸餾水，搖勻，置于 68 ℃ 水浴鍋中水解 15 min，取出，冷卻。用氫氧化鈉溶液中和至中性，加水至刻度，搖勻備用。吸取 10.00 mL 樣品稀釋液V(20 ℃)于預(yù)先裝有費(fèi)林溶液Ⅰ液、Ⅱ液各 5.00 mL 的 250 mL 三角瓶中，再用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液ρ0(2.5 g/L)按費(fèi)林溶液標(biāo)定步驟操作，記錄消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液體積(V1)。

1.4 建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測(cè)定原理，建立數(shù)學(xué)模型，按公式(1)計(jì)算總糖的質(zhì)量濃度。

(1)

式中：ρ為試樣中總糖的質(zhì)量濃度，g/L；ρ0為葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度，g/L；V0為空白消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL；V為吸取樣品的體積，mL；V1為消耗試樣的體積,mL；V2為樣品定容的體積,mL；

1.5 不確定度影響因素的分析

露酒中總糖測(cè)定的不確定度的主要來(lái)源包括: 試樣溶液滴定體積引入的不確定度；空白試樣消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液體積引入的不確定度；樣品制備引入的不確定度；標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度。

2 結(jié)果與分析

2.1 試樣溶液滴定體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(V)

2.1.1 滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(V1)

滴定使用的是分度值為 0.2 mL 的 50 mL 滴定管。經(jīng)檢定,其最大允許誤差為 0.05 mL,該不確定度屬A類不確定度,按均勻分布考慮,包含因子k=31/2,則滴定管引入的A類不確定度為:

U(V1)=0.05/k=0.05/31/2=0.029(mL)

U(V1)相對(duì)=U(V2)/50=0.00058 mL

2.1.2 溶液溫度與校正時(shí)的溫度不同引入的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(V2)

溫度變化帶來(lái)的不確定度非常小,可以忽略不計(jì)。

2.1.3 重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的A類不確定度(U(V3))相對(duì)。

對(duì)試樣進(jìn)行6次平行測(cè)定,結(jié)果列于表1。

試樣測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

U(V3)相對(duì)=RSD/(6)1/2=0.0076/(6)1/2=0.0031

表1 露酒中總糖測(cè)定結(jié)果

2.2 空白試樣消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積引入的不確定度U(F)

1)滴定管使用的是分度值為 0.2 mL 的 50 mL 滴定管,滴定管引入的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(F1)，同2.1.1U(V1),即為U(F1)相對(duì)=U(V2)/10=0.00058

2)溶液溫度與校正時(shí)的溫度不同引入的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(F2)。

溫度變化帶來(lái)的不確定度非常小,可以忽略不計(jì)。

3)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定費(fèi)林液的重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的不確定度(U(F1)相對(duì))屬于A類不確定度。進(jìn)行6次平行測(cè)定,結(jié)果列于表2。

表2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定費(fèi)林液測(cè)定結(jié)果

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定費(fèi)林液測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

U(F3)相對(duì)=RSD/(6)1/2=0.0020/(6)1/2=0.0008

2.3 試樣制備引入的不確定度U(m)

由實(shí)驗(yàn)可知，試樣制備引入的不確定度主要由試樣的移取體積和定容體積引起。由校準(zhǔn)證書查得 10 mL 單標(biāo)移液管和 100 mL 容量瓶的B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為0.0016和0.00052，即得：U(m)相對(duì)=(0.00162+0.000522)1/2=0.0017

2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(C)

2.4.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱取引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(C1)

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱取的不確定度來(lái)自天平的不確定度。由檢定證書可知，天平稱量的擴(kuò)展不確定度為 0.0002 g，該不確定度屬B類不確定度，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

U(C1)=0.0002/(3)1/2= 0.00012 g。

U(C1)相對(duì)=0.00012/0.6=0.0002

2.4.2 定容體積引入的不確定度U(C2)

定容體積引入的不確定度來(lái)自 250 mL A級(jí)容量瓶的不確定度。由檢定證書可知，定容體積的擴(kuò)展不確定度為 0.070 mL，該不確定度屬B類不確定度按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

U(C2)= 0.070/(3)1/2=0.040 mL。

U(C2)相對(duì)= U(V1)/250=0.00016

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

1)露酒中總糖測(cè)定的不確定度分量見表3和圖1。

表3 不確定度分量一覽表

圖1 各分量不確定度的影響

2)測(cè)定露酒中總糖合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(R)

2.6 分析與討論

影響測(cè)定露酒中總糖含量不確定度的因素主要包含4個(gè)部分：試樣溶液滴定體積、空白試樣消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積、樣品制備、標(biāo)準(zhǔn)溶液。由圖1可知，其中對(duì)總糖定影響大小為：試樣溶液滴定體積>樣品制備>空白試樣消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積>標(biāo)準(zhǔn)溶液。

根據(jù)方法測(cè)定露酒中總糖含量6次，測(cè)定結(jié)果平均值：

ρ=(34.8±0.26)g/L，u=0.26 g/L，k=2。

3 結(jié)論

露酒總糖含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，試樣溶液滴定體積的影響大于其他因素的影響，實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該加以重視，可以考慮增加試驗(yàn)次數(shù)，從而有效降低結(jié)果的不確定度。同時(shí)，移液管和容量瓶引入的不確定度也較為顯著，應(yīng)使用準(zhǔn)確度高的移液管和容量瓶，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)過程中的條件，規(guī)范操作。