指示剂法测量白酒中酸酯总量的不确定度评定
2024-05-03张立严刘洪银
张立严，刘 伟，刘洪银
（北京顺鑫农业股份有限公司牛栏山酒厂质量检测中心，北京 101300）
白酒是我国的传统饮料酒，风格独特、历史悠久，在每个发展时期，都蕴藏着不同的文化信息，传播着不同的时代特色和民族风情[1]。白酒在贮存过程中，酯类物质会随着时间推移发生水解反应，因此国家相关部门对部分香型白酒标准进行了修订，科学地提出了“酸酯总量”的概念，解决白酒产品货架期抽检中客观存在的“酸增酯减”现象[2]。酸酯总量的定义，具体表述为“单位体积白酒中总酸和总酯的总含量”[3]。
不确定度是指由于测量误差的存在，被测量值的不能肯定的程度，是评价测量水平的标准，是判定测定结果可靠性的依据[4-5]。本研究根据GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中8.1 指示剂法测定白酒中酸酯总量的含量，结合JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[6]、CNAS-GL006：2019《化学分析中不确定度的评估指南》[7]等标准，找出影响酸酯总量测量结果不确定度的各种因素，对检测结果的不确定度进行评定，为进一步提高检测数据的可靠性和一致性提供有效参考[8-10]。
1 材料与方法[3]
1.1 标准依据
GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中8.1 指示剂法测定白酒中的酸酯总量。
1.2 测量原理
用碱中和样品中游离的酸，再准确加入一定量的碱，加热回流使酯类皂化，以酸中和剩余的碱，通过消耗的碱量计算出酸酯总量。
1.3 试剂及器材
氢氧化钠标准溶液（0.1001 mol/L），北京北方伟业计量技术研究院；硫酸标准溶液（0.1003 mol/L），北京北方伟业计量技术研究院；酚酞指示剂（10 g/L）：称取1 g 酚酞，溶于乙醇（95 %），用乙醇（95%）稀释至100 mL；50 mL 单标线吸量管，葵花牌；25 mL 单标线吸量管，葵花牌；50 mL 通用滴定管，葵花牌。
1.4 测定方法
吸取酒样50.00 mL（Va）于250 mL 具塞锥形瓶中，加入酚酞指示液2 滴，以0.1001 mol/L（C1）氢氧化钠标准滴定溶液中和至微红色(切勿过量)，记录消耗氢氧化钠标准溶液的消耗数V1（也可作为总酸含量计算），准确加入0.1001 mol/L 氢氧化钠标准滴定溶液25.00 mL（V3），摇匀，装上冷凝管，于沸水浴上回流30 min，取下，冷却至室温；然后用0.1003 mol/L（C2）硫酸标准滴定溶液进行反滴定，使微红色刚好完全消失为其终点，记录消耗0.1003 mol/L硫酸标准滴定溶液的体积V2。
同时做空白。用40 %的无酯乙醇做空白，得到空白试验样品消耗硫酸标准滴定溶液的体积V0。
1.5 数学模型
白酒中的酸酯总量计算公式为：
式中：X——样品中的酸酯总量，mmol/L；
C1——氢氧化钠标准滴定溶液的实际摩尔浓度，mol/L；
V1——样品中总酸所消耗的氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；
C2——硫酸标准滴定溶液的实际摩尔浓度，mol/L；
V0——空白试验样品消耗硫酸标准滴定溶液的体积，mL；
V2——样品消耗硫酸标准滴定溶液的体积，mL；
Va——取样体积，50 mL。
在重复性测定条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不超过其算数平均值的2 %。计算结果保留至小数点后一位。
1.6 测量不确定度来源分析
如图1 所示，本研究计算不确定度分为下列几种：滴定酸酯总量时，重复性引入的不确定度；酒样体积引入的标准不确定度；氢氧化钠标准溶液浓度引入的标准不确定度；滴定总酸时，50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度；加入25 mL 氢氧化钠标准溶液时，单标线吸量管引入的标准不确定度；硫酸标准溶液浓度引入的标准不确定度；滴定总酯时，50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度；总酯空白消耗硫酸标准溶液24.90 mL 引入的标准不确定度；数值修约引入的标准不确定度。
图1 酸酯总量测定过程相关不确定度来源关系图
2 标准不确定度的评定
2.1 滴定酸酯总量时，重复性引入的不确定度uA
测量重复性引入的不确定度属于A 类不确定度。可以用同一样品多次定量结果的标准偏差表示。取同一样品对其进行8 次平行测定，测量数据见表1。
表1 样品酸酯总量测定结果
则测量重复性引入的标准不确定度：
2.2 B类标准不确定度
2.2.1 酒样体积引入的标准不确定度u(va)
吸入50 mL 酒样引入的不确定度u(va)来自两个分量。
2.2.1.1 单标线吸量管的容量引入的标准不确定度u(va1)
50 mL 单标线吸量管校准证书上给出的扩展不确定度U=0.042 mL，k=2，那么：
2.2.1.2 单标线吸量管温度变化引入的标准不确定度u(va2)
那么酒样体积引入的标准不确定度：
2.2.2 氢氧化钠标准溶液浓度引入的标准不确定度u(c1)
氢氧化钠滴定溶液标准物质（标准物质编号：GBW(E)083804）证书中给出标准值c=0.1001 mol/L，标准扩展不确定度U=0.2%，k=2。
2.2.3 滴定总酸时，50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度u(v1)
50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度u(v1)来自两个分量。
2.2.3.1 通用滴定管的容量引入的标准不确定度u(v11)
50 mL 通用滴定管校准证书上给出的扩展不确定度U=0.042 mL，k=2。
2.2.3.2 通用滴定管温度变化引入的标准不确定度u(v12)
假设温度变化为V∆t=±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4℃，按均匀分布，则有：
那么滴定总酸时，50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度：
2.2.4 加入25 mL 氢氧化钠标准溶液时体积引入的标准不确定度u(v3)来自两个分量
2.2.4.1 单标线吸量管的容量引入的不确定度u(v31)
25 mL 通用滴定管校准证书上给出的扩展不确定度U=0.042 mL，k=2。
2.2.4.2 通用滴定管温度变化引入的标准不确定度u(v32)
那么加入25 mL 氢氧化钠标准溶液时体积引入的标准不确定度：
2.2.5 硫酸标准溶液浓度引入的标准不确定度u(c2)
硫酸滴定溶液标准物质（标准物质编号：GBW(E)083801）证书中给出标准值c=0.1003 mol/L，标准扩展不确定度U=0.2%，k=2。
表2 各标准不确定度分量汇总表
2.2.6 滴定总酯时，50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度u(v2)
50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度u(v2)来自两个分量。
2.2.6.1 通用滴定管的容量引入的标准不确定度u(v21)
50 mL 通用滴定管校准证书上给出的扩展不确定度U=0.042 mL，k=2。
2.2.6.2 通用滴定管温度变化引入的标准不确定度u(v22)
那么滴定总酯时，50 mL 通用滴定管引入的标准不确定度：
2.2.7 总酯空白消耗硫酸标准溶液24.90 mL 引入的标准不确定度u(v0)(同2.2.6)
50 mL 通用滴定管的容量引入的标准不确定度u(v01)=0.021 mL。
50 mL 通用滴定管温度变化引入的标准不确定度：
那么总酯空白引入的标准不确定度：
2.2.8 数值修约引入的标准不确定度u(x)
数值修约时，产生的分布可以认为是矩形分布。如果修约间隔为δx，则产生的标准不确定度为：。酸酯总量的测量定结果为36.4 mmol/L，修约间隔为0.1，则其标准不确定度为。
2.3 合成标准不确定度uc(Y)
由图2 可以看出，在酸酯总量测定的过程中，不确定度分量来源主要是体积和重复性引入的，标准溶液浓度引入的不确定度对整体贡献较小（在合成不确定度时可以不参与计算）。
图2 酸酯总量测定过程中不确定度分量
由于各因素之间相互独立，所以合成标准不确定度为：
2.4 扩展标准不确定度U
扩展不确定度U=kuc(Y)，k=2，那么U=2×0.068=0.136 mmol/L。
测定样品中酸酯总量的含量为36.4 mmol/L。因此酸酯总量的不确定度可以表示为（36.4±0.2）mmol/L，k=2。
3 结论
本次不确定度评定依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》、CNAS-GL006：2019《化学分析中不确定度的评估指南》中的相关规定，对GB/T 10345—2022《白酒分析方法》中8.1 指示剂法测定白酒中酸酯总量的含量进行不确定度评定，得出白酒中酸酯总量测定结果的不确定度来源主要包括通用滴定管、单标线吸量管以及测量样品的重复性。因此在日常检测过程中我们应加强对计量器具检定校准、平行实验、空白实验、环境温湿度等方面的控制，深化溯源性的意义，从而进一步提高检测结果的有效性和准确性。
由于本次实验采用的氢氧化钠标准滴定溶液、硫酸标准滴定溶液均为有证标准溶液，故在评定标准溶液引入的不确定度过程中直接采用标准溶液证书中提供的不确定度数值。但若日常检测过程中采用邻苯二甲酸氢钾、无水碳酸钠有证标准物质标定配制的氢氧化钠溶液和硫酸溶液时，应充分考虑标定标准溶液过程中可能引入的不确定度因素带来的影响。
