电位滴定法测定香醋中还原糖含量的不确定度评定
2019-10-17崔丽伟庄军辉胡平舒友琴
崔丽伟，庄军辉，胡平，舒友琴
(河南牧业经济学院 食品与生物工程学院，郑州 450046)
香醋不仅可以用于提味增香，同时具有保健功能，适量饮用香醋，可以消除疲劳，调节血液酸碱平衡，促进消化吸收，软化血管，增加血液循环，延缓衰老，香醋中的还原糖会增加甜味，减轻醋酸的刺激，提高醋质稠厚度，促进醋的口感更加柔和，还原糖作为重要检验指标影响着香醋的口感、风味和品质等[1,2]。GB/T 18623—2011则依据还原糖含量的高低将镇江香醋依次分为特酿级、特级、优级、一级、二级[3]。采用电位滴定法测定香醋中还原糖含量经济可靠，然而所有检测由于受到实验过程中各种因素的影响，导致每次测定数据可能与真值偏离。依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》建立电位滴定法测定香醋中还原糖含量的不确定度评定方法，分析不确定度的主要影响因素，保证实验结果准确、严谨[4]。
1 材料与方法
1.1 材料
市售香醋1、市售香醋2、市售香醋3、精酿老陈醋3年陈酿)、陈醋、米醋。
1.2 材料处理
准确称取香醋30 g(陈醋准确称取50 g)置于500 mL容量瓶中，加入100 mL水，缓慢加入乙酸锌溶液10 mL和亚铁氰化钾溶液10 mL，加水溶解后定容至500 mL，混匀，静置30 min，过滤，弃去初滤液，后续滤液备用。
1.3 实验方法
吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各5.00 mL，置于100 mL滴定杯中，加入玻璃珠2粒，加入蒸馏水(测定香醋样品时，加入蒸馏水40 mL；测定陈醋、白醋样品时，加入蒸馏水20 mL)，在2 min内加热至沸，在磁力搅拌器作用下，用葡萄糖标准溶液或预处理样液进行滴定，达到突跃点时，记录滴定体积。醋样中还原糖含量的测定流程见图1。
图1还原糖测定流程图
Fig.1Flowchartofdeterminationofreducingsugar
1.4 数学模型
按照下式计算试样中的还原糖含量。
式中：ms为配制1 L葡萄糖标准溶液所需葡萄糖的量，g(ms=1.000 g)；V0为滴定到达终点所消耗葡萄糖标准溶液的体积，mL；C为试样中还原糖含量，g/dL；V1为滴定到达终点所消耗醋样的体积，mL；m为称取醋的质量，g；ρ为醋样密度，g/cm-3。
2 结果与分析
2.1 不确定度的来源
电位滴定法的不确定度来源主要为分析天平的称量、葡萄糖纯度、容量瓶的定容、滴定管的校准及葡萄糖标准溶液与样品的重复性标定[5，6]。电位滴定法测定还原糖含量的不确定度来源见图2。
图2 电位滴定法测定还原糖含量的不确定度来源Fig.2 The uncertainty source for determination of reducing sugar content by potentiometric titration
2.2 不确定度的评定
2.2.1 配制葡萄糖标准溶液浓度的不确定度c
2.2.1.1 葡萄糖称量时的不确定度分量ms
2.2.1.2 无水葡萄糖纯度的不确定度分量
实验选用的葡萄糖标准试剂含量为100%±0.05%，按均匀分布计算，则相对标准不确定度为：
2.2.1.3 定容不确定度分量u(V1000)
定容的不确定度分量主要是由葡萄糖定容到1000 mL容量瓶中产生的，由温度变化与容量瓶自身所产生的。
a.校准容量瓶的不确定度
1000 mL容量瓶在20 ℃下校准，实验室温度为25 ℃，体积为(1000±0.4) mL，按三角形分布计算，则标准不确定度为：
b.温度变化的不确定度
1000 mL容量瓶在20 ℃下校准，实验室温度为25 ℃，温差造成不确定度的产生，液体膨胀系数比玻璃膨胀系数较大，水的膨胀系数为2.1×10-4，故温度引起的体积变化为：5×2.1×10-4×1000=1.05 mL，按均匀分布计算，则标准不确定度为：
c.合成各分量
2.2.1.4 合成各分量
=0.000694。
2.2.2 标定碱性酒石酸铜甲、乙液的葡萄糖标准溶液的不确定度V0
2.2.2.1 吸取5 mL酒石酸铜甲液的不确定度
a.校准吸量管的不确定度
5 mL吸量管在20 ℃下校准，体积应为(5±0.015) mL，按三角形分布计算，则标准不确定度为：
b.温度变化的不确定度
5 mL吸量管在20 ℃下校准，水的膨胀系数为2.1×10-4，故温度引起的体积变化为：5×2.1×10-4×5=0.0053 mL，按均匀分布计算，则标准不确定度为：
c.合成各分量
2.2.2.2 吸取5 mL酒石酸铜乙液的不确定度
同上，相对标准不确定度为：
2.2.2.3 用20 mL滴定管葡萄糖标准溶液滴定的不确定度
a.校正20 mL滴定管的不确定度
20 mL滴定管在20 ℃下校准，体积应为(20±0.035) mL，按三角形分布计算，则标准不确定度为：
b.温度变化的不确定度
20 mL滴定管在20 ℃下校准，水的膨胀系数为2.1×10-4，故温度导致的体积变化为：5×2.1×10-4×20=0.021 mL，按均匀分布计算，则标准不确定度为：
c.合成各分量
2.2.2.4 碱性酒石酸铜溶液重复性标定的不确定度
碱性酒石酸铜溶液重复标定3次，评定引入的不确定度。
2.2.2.5 合成各分量
=0.0152。
2.2.3 醋样前处理的不确定度
2.2.3.1 醋样称量时的不确定度分量(m)
2.2.3.2 定容不确定度分量u(V500)
定容的不确定度分量主要是由葡萄糖定容到500 mL容量瓶中产生的，由温度变化与容量瓶自身所产生的。
a.校准容量瓶的不确定度
500 mL容量瓶在20 ℃下校正，体积应为(500±0.25) mL，按三角形分布计算，则标准不确定度为：
b.温度变化的不确定度
c.合成各分量
=0.32 mL，
=6.4×10-4。
2.2.3.3 合成各分量
=0.000643。
2.2.4 滴定碱性酒石酸甲、乙液所消耗醋样的不确定度V1
2.2.4.1 吸取5 mL酒石酸铜甲液的不确定度
2.2.4.2 吸取5 mL酒石酸铜乙液的不确定度
2.2.4.3 用20 mL滴定管醋样滴定消耗的不确定度
2.2.4.4 醋样重复性滴定的不确定度
a.市售香醋1
b.市售香醋2
c.市售香醋3
d.精酿老陈醋
e.陈醋
2.2.4.5 合成各分量
a.市售香醋1
=0.017。
b.市售香醋2
=0.0098。
c.市售香醋3
=0.004465。
d.精酿老陈醋
=0.02828。
e.陈醋
=0.03527。
2.2.5 计算合成标准不确定度
a.市售香醋1
=0.023。
u(c)=u×c=0.023×1.67=0.038。
在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋1还原糖扩展不确定度为：U(c)=k×u(c)=2×0.038=0.076 g/dL。市售香醋1中还原糖含量C为(1.67±0.076) g/dL。
b.市售香醋2
=0.018。
u(c)=0.018×4.22=0.07596。
在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋2还原糖扩展不确定度为：U(c)=k×u(c)=2×0.07596=0.1519 g/dL。市售香醋2中还原糖含量C为(4.22±0.1519) g/dL。
c.市售香醋3
=0.0159。
u(c)=0.0159×1.345=0.0214。
在95%置信水平下，取包含因子k=2，市售香醋3还原糖扩展不确定度为： U(c)=k×u(c)=2×0.0214=0.0428 g/dL。市售香醋3中还原糖含量C为(1.345±0.0428) g/dL。
d.精酿老陈醋
=0.032。
u(c)=0.032×0.99=0.03168。
在95%置信水平下，取包含因子k=2，精酿老陈醋的还原糖的扩展不确定度：U(c)=k×u(c)=2×0.03168=0.06336 g/dL。
精酿老陈醋中还原糖含量C为(0.99±0.06336) g/dL。
e.陈醋
=0.0384。
u(c)=0.0384×0.6703=0.0257。
在95%置信水平下，取包含因子k=2，陈醋的还原糖扩展不确定度：U(c)=k×u(c)=2×0.0257=0.0514 g/dL。陈醋中还原糖含量C为(0.6703±0.0514) g/dL。
3 结论
通过实验分析可知，不确定度分量对还原糖含量测定结果的影响大小依次为：滴定碱性酒石酸铜溶液消耗醋样体积>标定碱性酒石酸铜溶液消耗葡萄糖标准溶液体积>配制葡萄糖标准溶液浓度>醋样前处理，其中对实验结果影响较大的不确定度来源主要为醋样重复滴定与碱性酒石酸铜的重复标定。因此，在实际操作中，需保证重复性操作的一致性，尽可能减少平行实验带来的误差，可通过多次平行实验的方法，另外需提高滴定操作的严谨性，以此增加实验的准确度与精密度。
