張芙蓉，張悅，陳石金

（金湖縣綜合檢驗檢測中心，江蘇金湖211600）

成品白酒中普遍含有多種有機(jī)酸，這些有機(jī)酸分為揮發(fā)性和半揮發(fā)性酸兩類，揮發(fā)性酸主要有甲酸、乙酸、丙酸等；非揮發(fā)性酸有乳酸、蘋果酸、酒石酸等。酸類物質(zhì)在白酒中有重要的作用，能使酒味綿軟、醇厚，也可以消除酒的雜味，如果酸量過大會給消費(fèi)者帶來刺鼻酸味的不適感?？偹釞z測方法[1?3]主要有酸堿指示劑滴定法、pH計電位滴定法、自動電位滴定法、近紅外光譜法、色譜法。總酸已成為各類酒產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的重要檢驗項目之一。

不確定度是表征合理地賦予被測量值的分散性、與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。不確定度越小，測量結(jié)果的質(zhì)量越高。CNAS-CL01-G003：2021《測量不確定度的要求》[4]中，鼓勵實(shí)驗室盡可能報告檢測結(jié)果的不確定度，特別是對于如環(huán)境監(jiān)測或產(chǎn)品檢測等需要做符合性判定的領(lǐng)域。GB 12456—2021《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總酸的測定》第三法[1]自動電位滴定法已經(jīng)在筆者所在實(shí)驗室實(shí)施，筆者運(yùn)用實(shí)驗室樣品分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，查閱國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)的原子量數(shù)據(jù)，應(yīng)用國家和行業(yè)的不確定度評定方法標(biāo)準(zhǔn)，開展了自動電位滴定法測定白酒中總酸的測量不確定度的評定工作，目的是在方法學(xué)中引入不確定度參數(shù)，以便為總酸項目的測量審核、實(shí)驗室間比對分析提供判定所用中間數(shù)據(jù)，查找總酸分析的主要影響因子，提高分析實(shí)驗的質(zhì)量控制水平，從而向用戶提供準(zhǔn)確可靠數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗部分

1.1 主要儀器與試劑

自動電位滴定儀：T960 型，山東海能科學(xué)儀器有限公司。

電子天平：AR2140 型，奧豪斯國際貿(mào)易(上海)有限公司。

純水機(jī)：GWB-1 型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

白酒樣品：荷香源Y3 濃香型，江蘇運(yùn)西荷香源酒業(yè)有限公司。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液：0.050 02 mol/L，編號BW20011-0.05-W-500，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

1.2 實(shí)驗環(huán)境條件

實(shí)驗室環(huán)境溫度：(20±3) ℃、環(huán)境相對濕度：35%～65%；樣品溶液溫度和標(biāo)準(zhǔn)溶液溫度波動范圍在(20±2) ℃條件下進(jìn)行實(shí)驗操作。

1.3 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液配制

用10.00 mL 分度吸量管，移取0.050 02 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液2次，每次10.00 mL，合計移取20.00 mL 于100.0 mL 容量瓶中，加水定容到標(biāo)線，配成濃度為0.010 00 mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.4 白酒樣品制備

白酒樣品混勻后，用分度吸量管移取25.00 mL樣品于250.0 mL容量瓶中，加水定容到標(biāo)線，混勻。再用單標(biāo)線吸量管移取稀釋的樣液50.00 mL 到一次性塑料杯中，加水約40 mL，待測。

1.5 儀器工作參數(shù)

參照GB 12456—2021第三法，使用“終點(diǎn)滴定”法；預(yù)滴定時間：10 s；預(yù)滴定添加體積：3 mL；預(yù)滴定后攪拌時間：5 s；快滴體積：0.5 mL；快滴平衡時間：4 s；快滴平衡電位：2 mV；慢滴體積：0.02 mL；終點(diǎn)值(pH)：8.2；延時：6 s；結(jié)束體積：15 mL。

1.6 總酸測定

依據(jù)GB 12456—2021 第三法的規(guī)定，按照T960型自動電位滴定儀操作程序，開機(jī)后預(yù)熱儀器30 min，調(diào)試到最佳狀態(tài)，打開自動電位滴定儀APT工作站，應(yīng)用1.5節(jié)的方法參數(shù)，依次測試樣品空白、白酒樣品各2個平行樣。

2 總酸計算公式

樣品中總酸的質(zhì)量濃度按式(1)計算[1]：

式中：X——白酒樣品中總酸的質(zhì)量濃度(以乙酸計)，g/L；

c——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度，mol/L；

V——試液滴定時消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液的體積，mL；

V0——空白試驗消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液的體積，mL；

M——乙酸的摩爾質(zhì)量，g/mol；

F——白酒樣品稀釋倍數(shù)；

m——白酒樣品移取的體積，mL。

3 不確定度來源和分析模型

根據(jù)白酒總酸測定過程，綜合分析多種因素，白酒中總酸的測量不確定度主要來源有：(1)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液配制引入的不確定度；(2)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液滴定體積引入的不確定度；(3)乙酸摩爾質(zhì)量引入的不確定度；(4)白酒樣品稀釋引入的不確定度；(5)測量重復(fù)性引入的不確定度。

根據(jù)式(1)建立了總酸的測量不確定度模型：

式中：urel(X)——總酸質(zhì)量濃度的相對不確定度；

urel(c)——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)工作液配制引入的相對不確定度分量；

urel(V-V0)——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)工作液滴定體積引入的相對不確定度分量；

urel(M)——乙酸摩爾質(zhì)量引入的相對不確定度分量；

urel(Vx)——白酒樣品稀釋引入的相對不確定度分量；

urel(R)——測量重復(fù)性引入的相對不確定度分量。

4 不確定度分量的評定

4.1 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(c)

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液配制引入的不確定度是在氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液的稀釋過程中產(chǎn)生的，分為3個分量：氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液濃度引入的不確定度、分度吸量管體積引入的不確定度、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液定容體積引入的不確定度。

4.1.1 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液濃度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c0)

供應(yīng)商提供了氫氧化鈉容量分析標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c0=0.050 02 mol/L，擴(kuò)展不確定度Uc0=0.000 10 mol/L，取包含因子k=2，則氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.1.2 10 mL分度吸量管移液體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V10)

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋時使用A級10 mL分度吸量管，《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[5]規(guī)定體積允差±0.05 mL，按照三角分布，包含因子k= 6，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.1.3 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V100)

定容時使用A 級100 mL 容量瓶，《常用玻璃量

4.2 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液滴定體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(V-V0)

滴定實(shí)驗時消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液工作液體積引入的不確定度，由氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液滴定樣品消耗體積引入的不確定度和氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液滴定空白消耗體積引入的不確定度構(gòu)成。

4.2.1 滴定樣品氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液消耗體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)

T960 型自動電位滴定儀制造商提供了儀器內(nèi)的10 mL 滴定管，其體積允許誤差為±0.025 mL，滴定管和滴定管驅(qū)動器連成一體，系統(tǒng)誤差受多種因素影響，滴定系統(tǒng)不確定度可按近似正態(tài)分布[6]計算，取包含因子k=2，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2.2 滴定空白氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液消耗體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V0)

4.3 乙酸摩爾質(zhì)量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(M)

依據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會《IUPAC 元素周期表(2018 年12 月1 日)》[7]和《2013 元素原子量(IUPAC 技術(shù)報告)》[8]，摘錄了乙酸分子式中所涉及的元素的常規(guī)原子量和標(biāo)準(zhǔn)原子量于表1。碳、氫、氧的標(biāo)準(zhǔn)原子量誤差范圍不對稱，根據(jù)GUM 法和JJF 1059.1—2012的評定方法，采用B類方法的矩形分布、由標(biāo)準(zhǔn)原子量區(qū)間計算區(qū)間半寬，再除以包含因子k= 3，得到元素的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

表1 乙酸分子中的原子量、標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表2 樣品和空白的總酸檢測結(jié)果

把以上3 個元素的不確定度進(jìn)行合成，計算乙酸摩爾質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

用常規(guī)原子量計算乙酸的摩爾質(zhì)量為：M=2×12.011+4×1.008+2×15.999=60.05 g/mol。乙酸摩爾質(zhì)量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.4 白酒樣品溶液稀釋引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Vx)

樣品體積的不確定度細(xì)分為：25 mL 分度吸量管移液體積、250 mL 容量瓶定容體積、50 mL 單標(biāo)線吸量管移液體積引入的不確定度。

4.4.1 25 mL分度吸量管移液體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V25)

實(shí)驗中使用B 級25 mL 分度吸量管，按照4.1.2方法評定，25 mL 分度吸量管移液體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.4.2 250 mL 容量瓶定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V250)

實(shí)驗中使用A 級250 mL 容量瓶，按照4.1.3 方法評定，得250 mL容量瓶定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.4.3 50 mL單標(biāo)線吸量管移液體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V50)

4.5 測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel(R)

在同一條件下，對白酒樣品進(jìn)行了2 次平行測

4.6 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成

以上5個不確定度分量評定結(jié)果，見表3。把各分量相對不確定度代入(2)式，則總酸結(jié)果的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表3 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.7 擴(kuò)展不確定度

當(dāng)置信水平為95%，取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

白酒樣品中總酸的檢測結(jié)果表示為：

5 結(jié)語

分析了自動電位滴定法測定白酒中總酸項目的測量不確定度分量來源，列出了詳細(xì)的計算方法。由不確定度分量評定結(jié)果可用看出，總酸檢測結(jié)果的不確定度分量中，關(guān)鍵性影響因素為：白酒樣品測量重復(fù)性、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液滴定體積、樣品溶液稀釋、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液配制，而乙酸摩爾質(zhì)量的不確定度比其它4 個分量低2～3 個數(shù)量級，可以忽略不計。為了降低檢測實(shí)驗的不確定度水平，提高總酸項目檢測的準(zhǔn)確度，在實(shí)驗前，檢驗員應(yīng)充分定期維護(hù)保養(yǎng)自動電位滴定儀以及配套電極；充分預(yù)熱設(shè)備。實(shí)驗操作過程中，應(yīng)使用校準(zhǔn)合格的玻璃量器；增加平行樣品測試次數(shù)；確保實(shí)驗環(huán)境條件穩(wěn)定；同時保持操作手法的一致性。