氣相色譜測定濃香型白酒中己酸含量的不確定度評定

黎 川，蘆珊珊，劉 楊

（新疆博爾塔拉蒙古自治州食品藥品檢驗所，新疆博樂 833400）

2022年4月1日實施的《白酒質量要求 第1部分：濃香型白酒》（GB/T 10781.1—2021），代替了原有的GB/T 10781.1—2006標準[1]，新標準中用己酸與己酸乙酯含量之和替代了己酸乙酯含量。濃香型白酒的主要成分是酸類和酯類物質，其中己酸乙酯是主要的香味物質[2]。在濃香型白酒的儲存過程中，香味物質會隨著儲存時間的延長出現酸類物質增多，酯類物質減少的現象[3]，己酸乙酯的水解與己酸的酯化反應同時存在于白酒酒體中，二者相互轉化最終會達到一個動態平衡。因此對己酸進行準確定量分析具有重要的意義。基于此，本文依據《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[4]和《化學分析中測量不確定度評估指南》（RB/T 030—2020）[5]對濃香型白酒中己酸的檢測結果進行不確定度評定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Trace1300型氣相色譜儀（賽默飛公司）；XSE105DU萬分之一電子天平（Mettler-Toledo國際貿易有限公司）。己酸，2-乙基丁酸（色譜純，含量≥99.5%，aladdin上海生化科技股份有限公司）；無水乙醇（無雜醇油）（優級純，天津市光復科技發展有限公司）。

1.2 實驗方法

濃香型白酒中己酸含量按照《白酒質量要求 第1部分：濃香型白酒》（GB/T 10781.1—2021）[1]中方法進行測定。

1.2.1 溶液配制

稱取己酸0.250 8 g于50 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶液進行定容，得到濃度為4.991 g·L-1的己酸標準儲備液。分別準確吸取0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL和2.00 mL己酸標準儲備溶液至10 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶液進行定容，得到0.249 5 g·L-1、0.499 1 g·L-1、0.748 6 g·L-1和0.998 2 g·L-1的標準溶液系列濃度。

2-乙基丁酸溶液（18.31 g·L-1）：稱取0.457 8 g的2-乙基丁酸置于25 mL容量瓶中，用50%乙醇溶液定容至刻度。

樣品溶液的配制：向10.0 mL濃香型白酒里加入100 μL的2-乙基丁酸內標，充分搖勻。

1.2.2 儀器條件

載氣：高純氮；色譜柱：TG-WAXMS（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度：250 ℃；進樣方式：分流進樣，分流比20∶1；進樣量：1 μL；檢測器：氫火焰離子化檢測器（FID）；檢測器溫度：250 ℃；流速：1.0 mL·min-1；柱溫：35 ℃保持1 min，以15 ℃·min-1升至155 ℃，再以3.5 ℃·min-1升至180 ℃，最后以15 ℃·min-1升至210 ℃，保持6 min。

1.3 數學模型

根據校準曲線線性回歸方程對濃香型白酒中的己酸濃度進行計算，計算公式為

式中：y為己酸和2-乙基丁酸峰面積的之比；x為己酸含量，g·L-1；b為斜率；a為截距。

2 結果與分析

2.1 不確定度來源

由方法和測量模型可知，實驗過程中的不確定度來源主要有樣品重復性檢測、氣相色譜儀、配制標準溶液的過程以及標準工作曲線的擬合等[8]。

2.2 各分量不確定度的評定

2.2.1 樣品重復性檢測引入的相對標準不確定度urel(A)

對白酒樣品重復檢測6次，結果分別是0.046 5 g·L-1、0.048 3 g·L-1、0.047 1 g·L-1、0.046 8 g·L-1、0.047 4 g·L-1和0.046 1 g·L-1。按A類不確定度（n=6）計算得單次測量結果實驗標準偏差Sx。

則標準不確定度為

相對標準不確定度為

2.2.2 氣相色譜儀引入的相對標準不確定度urel(B1)

根據校準證書，U=3%，包含因子k=2，因此其相對標準不確定度為

urel(B1)=3%/2=0.015

2.2.3 取樣過程引入的相對標準不確定度urel(B2)

取樣過程用到的量具有10 mL A級單標移液管以及移取內標所用可調100 μL的移液器，以上量具所產生的不確定度主要來自容量允差和溫度效應。

（1）容量允差。依據《常用玻璃儀器檢定規程》（JJG 196—2006）[6]的規定，10 mL的單標A級移液管的最大允差為±0.02 mL，按均勻分布移液管引入的不確定度為

檢定證書提供了100 μL移液器取樣過程中的誤差，為0.3%，按《化學分析測量不確定度評定》（JJF 1135—2005）[7]中要求的矩形分布，100 μL移液器引入的不確定度為

（2）溫度效應。實驗過程中使用量具的溫度變化范圍在（20±5）℃，20 ℃乙醇中的膨脹系數為0.001 09 ℃-1，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，因此50%乙醇水溶液在20 ℃的膨脹系數為6.5×10-4℃-1（0.001 09×0.5+2.1×10-4×0.5），按均勻分布則10 mL移液管引入的不確定度為

100 μL移液器引入的不確定度為

因此，10 mL單標移液管和100 μL的移液器引入的相對標準不確定度分別為

取樣過程中引入的相對標準不確定度為

2.2.4 標準溶液配制產生的相對不確定度urel(B3)

（2）標準物質的稱量引入的相對標準不確定度urel(m)。稱取標準物質采用的電子分析天平（萬分之一）的最大允許誤差為±0.1 mg，區間半寬度a=0.5d=0.05 mg，己酸和2-乙基丁酸稱樣量分別為250.8 mg和457.8 mg，按照均勻分布，稱量（己酸）引入的相對標準不確定度為

稱量2-乙基丁酸引入的相對標準不確定度為

則標準物質稱量引入的相對標準不確定度為

（3）標準溶液的配制過程引入不確定度urel(v)。標準溶液配制過程中用了1 mL移液管2次，2 mL移液管2次，10 mL容量瓶4次，25 mL容量瓶1次，50 mL容量瓶1次，根據《常用玻璃儀器檢定規程》（JJG 196—2006）[6]，按均勻分布計算各計量器引起的相對標準不確定度如表1所示。

表1 計量器引起的相對標準不確定度

則計量器引起的相對標準不確定度為

標準工作溶液引起的相對標準的不確定度為

2.2.5 標準曲線繪制引入的相對標準不確定度urel(B4)

對每個濃度點均重復檢測兩次，以己酸濃度為橫坐標，以己酸和內標峰面積之比的平均值為縱坐標，得到標準曲線方程為y=6.503 8x-0.220 6，r2=0.999 89，結果見表2。由標準曲線線性回歸引入的不確定度按以下公式計算。

表2 標準工作系列溶液各峰面積測定結果

式中：a為標準工作曲線的截距，a=-0.220 6；b為標準工作曲線的斜率，b=6.503 8；p為酒樣測定的次數，p=6；n為標準系列的測定總數，n=8；為測得樣品中己酸的平均濃度，=0.047 0 g·L-1；xi為標準濃度系列中各個點的己酸濃度，g·L-1；為標準系列中各個濃度點的平均濃度，=0.623 8 g·L-1；s為標準系列各點己酸和內標峰面積比值的實驗標準偏差；yi為標準濃度系列中各個濃度點所對應的己酸和2-乙基丁酸峰面積的之比(Ar/As)。

將相關數據代入公式（2）和（3），可得s=0.033 89，則標準曲線繪制引入的相對標準不確定度為urel(B4)=0.004 74。

2.2.6 合成測量不確定度

合成不確定為

2.3 擴展不確定度報告

依據JJF1059.1—2012[4]規定，包含概率為95%，包含因子k=2，則相對擴展不確定度Urel=2×urel(Y)=0.042，擴展不確定度U=0.047 0×0.042=0.002 0 g·L-1。

因此，本實驗測得濃香型白酒里己酸濃度為（0.047 0±0.002 0）g·L-1。

3 結論

從不確定度各個不同的分量來看，采用氣相色譜內標法測定濃香型白酒中己酸濃度的誤差主要是氣相色譜儀的性能引入，其次是標準溶液的配制。因此要按期對儀器進行檢定和期間核查，保證檢測儀器的準確性和穩定性，以減少不確定度的引入，同時檢驗人員必須嚴格按規范操作，具有熟練的實驗操作技能。