原子吸收分光光度法测定葡萄酒中铁含量的不确定度评定
2020-08-27蒋祥飞
蒋祥飞，张 利
（安徽古井贡酒股份有限公司，安徽亳州 236820）
葡萄酒中含有铁，铁对葡萄酒将会产生不良影响，铁是一种催化剂，它能加速葡萄酒的氧化和衰败过程，使酒的稳定性下降，产生浑浊，沉淀。因此，控制葡萄酒中的铁含量是质量控制必须的措施之一。葡萄酒中铁含量的测定方法为GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9 铁（原子吸收分光光度法），对整个测量过程的不确定度来源进行了分析评定[2]。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂及仪器
1.1.1 样品
葡萄酒酒样：赤霞珠西拉干红葡萄酒，市售，生产日期：2016年08月16日，保质期：10年。
1.1.2 试剂及耗材
本方法中所用水应符合GB/T 6682—1992 中二级水规格，所用试剂为优级纯。
硝酸溶液：量取8 mL硝酸，稀释至1000 mL。
铁标准贮备液：按GB/T 602配制。
铁标准使用液：吸取10.00 mL铁标准贮备液于100 mL 容量瓶中，用硝酸溶液（1.2.1）稀释至刻度，此溶液每1毫升含10 μg铁。
铁标准系列：吸取铁标准使用液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL、10.00 mL分别于7个100 mL容量瓶中，用硝酸溶液稀释至刻度，混匀。该系列用于标准工作曲线的绘制。
1.1.3 仪器设备
原子吸收分光光度计：备有铁空心阴极灯。
1.2 试验方法原理
原理：将处理后的试样导入原子吸收分光光度计中，在乙炔-空气火焰中，试样中铁被原子化，基态原子铁吸收特征波长（248.3 nm）的光，吸收量的大小与试样中铁原子浓度成正比，测其吸光度，求得铁含量。
采用国家标准GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9铁（原子吸收分光光度法）。
1.3 分析步骤
1.3.1 试样制备
用硝酸溶液准确稀释样品至5～10 倍，摇匀，备用。
1.3.2 标准工作曲线的绘制
置仪器于合适的工作状态，调波长至248.3 nm，导入标准系列溶液，以零管调零，分别测定其吸光度。以铁的含量对应吸光度绘制标准工作曲线。
1.3.3 试样的测定
将试样导入仪器，测其吸光度，然后根据吸光度在标准曲线上查得铁的含量。
2 结果与讨论
2.1 数学模型
式中：X——样品中铁的含量，mg/L；
A——试样中铁的含量，mg/L；
F——样品稀释倍数。
2.2 不确定度来源
根据数学模型分析及方法[2]简述，可得出原子吸收分光光度法检测葡萄酒中铁含量不确定度来源主要来自于以下几方面：
（1）标准使用液引起的相对标准不确定度ur（ρ）；
（2）试样制备定容体积引起的相对标准不确定度ur（V）；
（3）样品重复性引入的不确定度ur（X）；
（4）试剂空白试验重复性检测引入的相对标准不确定度ur（K）。
则有：
2.3 不确定度的评定
2.3.1 铁标准溶液配制引起的相对标准不确定度u（rρ）
铁标准储备液（1000 mg/L）。
铁标准中间液（10.00 mg/L）：准确吸取铁标准储备液（1000 mg/L）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加硝酸溶液（0.5%）至刻度，混匀。
铁标准系列溶液：吸取铁标准使用液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 m、4.00 mL、5.00 mL、10.00 mL分别于7个100 mL容量瓶中，用硝酸溶液稀释至刻度，混匀。该系列用于标准工作曲线的绘制。
2.3.1.1 铁标准储备液（1000 mg/L）引起的相对标准不确定度ur（ρ0）
铁标准物质证书上给出了相对扩展不确定度为0.5%，K=2，则有：
ur（ρ0）=0.005/2=0.0025
2.3.1.2 铁标准中间液配制引起的不确定度ur（ρ1）
铁标准中间液（10.00 mg/L）引起的相对标准不确定度ur（ρ1）来自于3 个分量：铁标准储备液（1000 mg/L）引起的相对标准不确定度ur（ρ0）、1 mL移液管引起的相对不确定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引起的相对不确定度ur（V2）。
2.3.1.2.1 1 mL移液管引起的相对不确定度ur（V1）
来自两个分量：
①移液管的容量引起的不确定度u（V11）
1 mL A 级单标移液管的容量允许偏差为±0.01 mL，按均匀分布有：
②移液管温度变化引起的不确定度u（V12）
设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4/℃，按均匀分布，则有：
1 mL A 级单标移液管引起的相对标准不确定度：
ur（V1）=u（V1）/V1=0.0058/1=0.0058
2.3.1.2.2 100 mL容量瓶引起的相对不确定度ur（V2）
来自两个分量：
①容量瓶的容量引起的不确定度u（V21）
100 mL 容量瓶的容量允许偏差为±0.40 mL，按均匀分布有：
②容量瓶温度变化引起的不确定度u（V22）
设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4/℃，按均匀分布，则有：
100 mL 容量瓶引起的相对标准不确定度
ur（V2）=u（V2）/V2=0.649/100=8.37×10-4
所以铁标准中间液（10.00 mg/L）引起的相对标准不确定度ur（ρ1）为：
2.3.1.3 铁标准系列溶液引入的相对标准不确定度ur（ρ2）
铁标准系列溶液引入的相对标准不确定度来自于3 个分量：铁标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度ur（ρ1）、10 mL 移液管引入的相对标准不确定度ur（V3）和100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）。
2.3.1.3.1 铁标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度
ur（ρ1）=6.37×10-3（见2.3.1.2）
2.3.1.3.2 10 mL 移液管引入的相对标准不确定度ur（V3）
来自两个分量：
a.移液管的容量引入的标准不确定度u（V31）
10 mL A级移液管的容量允许偏差为±0.020 mL，按均匀分布有：
b.移液管温度变化引入的标准不确定度u（V32）
设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4/℃，按均匀分布，则有：
10 mL 移液管引入的相对标准不确定度为：
ur（V3）=u（V3）/V3=0.0130/8=0.0016
2.3.1.3.3 100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）=8.37×10-4（见2.3.1.2.2）
则铁标准系列溶液引入的相对标准不确定度ur（ρ2）为：
综上可知，标准溶液配制引入的相对标准不确定度ur（ρ）为：
2.3.2 试样制备定容体积引起的相对标准不确定度ur（V）
由实验方法可知，试样制备定容体积引起的相对标准不确定度ur（V）即为100 mL A 级容量瓶的容量引起的不确定度ur（V3）和10 mL 移液管引起的相对不确定度ur（V4）。
2.3.2.1 100 mL A 级容量瓶的容量引起的不确定度ur（V3）
来自两个分量：
①容量瓶的容量引起的不确定度u（V31）
100 mL 容量瓶的容量允许偏差为±0.10 mL，按均匀分布有：
②容量瓶温度变化引起的不确定度u（V32）
设温度变化为±55 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4/℃，按均匀分布，则有：
100 mL 容量瓶引起的相对标准不确定度
ur（V3）=u（V3）/V3=0.084/100=8.4×10-4
2.3.2.2 10 mL移液管引起的相对不确定度ur（V4）来自两个分量：
①移液管的容量引起的不确定度u（V41）
10 mL A 级单标移液管的容量允许偏差为±0.02 mL，按均匀分布有：
②移液管温度变化引起的不确定度u（V42）
设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4/℃，按均匀分布，则有：
10 mL A级单标移液管引起的相对不确定度：
ur（V4）=u（V4）/V4=0.0131/10=0.0013
试样制备定容体积引起的相对标准不确定度ur（V）为：
ur（V）=[ur2（V3）+ur2（V4）]1/2=0.0015
2.3.3 样品重复性引入的不确定度ur（X）按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9 铁（原子吸收分光光度法）重复进行试验6 次（n=6），分析同一葡萄酒酒样中铁的含量，测定结果见表1。
表1 样品测定结果表
2.3.4 试剂空白试验重复性检测引入的相对标准不确定度ur（K）
按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》4.9 铁（原子吸收分光光度法），分析空白中铁的含量，测定结果见表2。
表2 空白测定结果表
平均含量为X=0.006 mg/L，计算其相对标准偏差为0.389，所以其相对标准不确定度：
2.4 合成标准不确定度
2.5 扩展不确定度
取包含因子k=2，则扩展不确定度U=k×ur（X）=0.169×2=0.338 mg/L
2.6 测量结果不确定度
由上面分析计算，最终得出本次葡萄酒中铁的含量表示为2.66±0.338（mg/L）［k=2］。
3 结论
本次葡萄酒中铁测定结果为：2.66±0.338 mg/L。本次实验采用原子吸收分光光度法检测葡萄酒中铁含量，对测量过程的不确定度来源进行分析，影响葡萄酒中铁含量测量结果的不确定度主要来源测量重复性引起的不确定度，标准溶液配制及仪器等其他因素引起的不确定度较小。在实验操作过程中，要保证仪器性能的稳定和适宜的环境条件，才能保证数据结果的准确可靠，满足不确定度要求。
