气相色谱法测定葡萄酒中甲醇含量的不确定度

张瑶　马桂娟　 高琳

【摘 要】根据GB5009.266《食品中甲醇的测定》中的气相色谱检测法，建立和改进了葡萄酒中甲醇含量检测的不确定度的分析方法，同时建立数学模型，找出不确定度的影响因素，以评定测量结果的不确定度。为葡萄酒中甲醇含量的不确定度测定结果提供了精确的评价依据。

【关键词】葡萄酒；甲醇；不确定度

中图分类号：O657 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）35-0075-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.032

Determination of methanol in wine by gas chromatography

ZHANG Yao* MA Gui-juan GAO Lin

（Ningxia Food Testing Institute， Yinchuan Ningxia 750021， China）

【Abstract】According to the gas chromatography detection method in GB5009.266“determination of methanol in food”， the analytical method of the uncertainty of methanol content detection in wine was established and improved. Meanwhile， a mathematical model was established to find out the influencing factors of the uncertainty so as to evaluate the uncertainty of the measurement results.The results provide an accurate basis for the determination of methanol content in wine.

【Key words】Wine； Methanol； Uncertainty

近年来，宁夏地区葡萄酒产业飞速发展，葡萄酒厂家如雨后春笋般出现，目前全区已建成86家葡萄酒酒庄，正在建设的有113家。仅2017年，宁夏葡萄酒就在国际顶尖葡萄酒展览会上获得150多个奖项。随着该产业的发展，葡萄酒的质量和要求不断提高，葡萄酒中甲醇的不确定度是衡量葡萄酒品質的一项重要因素，因此葡萄酒中甲醇含量的不确定度测定显得尤为重要[1]。目前各企业和分析测试机构普遍采用国标方法（GB 5009.266-2016《食品中甲醇的测定》）重复10次测定红酒中甲醇的含量，计算标准差，对测试过程系统效应产生的不确定度分量进行评估，从而评定其不确定度[2-5]。本文在该法基础上，使用气相色谱内标法，建立数学模型，为葡萄酒中甲醇含量的不确定度测定结果提供了精确的评价依据。

1 测试原理和测试过程

1.1 测试原理

蒸馏除去发酵酒及其配制酒中不挥发性物质，加入内标，经气相色谱分离，氢火焰离子化检测器检测，以保留时间定性，外标法定量[4-6]。

1.2 测试过程

吸取100mL试样于500mL蒸馏瓶中，并加入100mL水，加少量沸石，连接冷凝管，用100mL容量瓶作为接收瓶，并开启冷凝水，加热收集馏出液，当接近刻度时，取下容量瓶，待冷却到室温时定容、摇匀。吸取10mL于试管中，加入0.10mL叔戊醇标准溶液、摇匀。加入进样瓶进入气相色谱仪分析。

2 计算公式和数学模型

葡萄酒中甲醇的测定含量按下述公式计算：X=ρ

X——试样中甲醇的测定的含量，单位（g/L）

ρ——从标准工作曲线上查出试样溶液中甲醇的浓度，单位（g/L）

3 不确定度分量的来源因素和分析

使用气相色谱法测定葡萄酒中甲醇含量的影响因素较多且随机性大，主要可归纳为仪器误差（如气相色谱仪、分析天平的变动性）、样品均匀性、操作的差异、环境条件的变动以及回收率的变动性等因素。此外，标准准物质也有一定影响（包括标准储备液的不确定度及稀释过程所引入的不确定度），最小二乘法拟合标准曲线校准得出C0时所产生的不确定度[4]，样品制备过程，测定含量重复性实验（随机）变化[5]。

4 各分量标准不确定度的测定

4.1 标准物质不确定度

4.1.1 标准物质的不确定度

标准证书给出甲醇标准物质纯度为99.9%，其相对扩展不确定度为±0.5%[6]，k=2，则甲醇的标准不确定度：

标准证书给出叔戊醇标准物质纯度为99.5%，其相对扩展不确定度为±0.5%，k=2，则甲醇的标准不确定度：

4.1.2 标准储备液配制过程中称量引入的不确定度

称取甲醇质量为0.5046g，用40%乙醇溶解、定容于100mL容量瓶中，得到浓度为5046mg/mL的标准储备液。

取叔戊醇质量为0.20201g，用40%乙醇溶解、定容于10mL容量瓶中，得到浓度为20201mg/mL的标准储备液。

实验中的称样量为0.5046g和0.20201g，要求使用的天平的最小分度为0.01mg。JJG 1036-2008《电子天平检定规程》规定，该准确级的天平在0.01g～5g称量范围的最大允差为±0.05mg[4]，属于均匀分布，所以相对标准不确定度：

4.1.3 标准储备液配制过程中定容体积引入的不确定度

容量瓶体积的不确定度u（VS）属于B类不确定度评定。所使用为经过校正的100mL A级容量瓶，其允差为±0.10mL[4]，所使用为经过校正的10mLA级容量瓶，其允差为±0.02，都属于三角分布。在本实验过程中，严格要求实验操作温度与鉴定证书温度保持一致，故由于环境温度造成容量瓶体积变化的不确定度影响很小，可忽略。

4.1.4 稀释过程引入的不确定度

稀释过程：从5.046g/L的标液中分别吸取0.5mL、1mL、2mL、4mL、5mL各定容至25mL配成浓度分别为0.1009g/L、0.2018g/L、0.4037g/L、0.8074g/L、1.0092g/L的标液，

配制标准溶液系列的过程中使用了一系列玻璃量具，按照《常用玻璃量具检定规程JJG196-2006》的要求，均有相应的最大允差，按照三角分布考虑，k=，由此估算相对不确定度分量，见表1[4]。同4.1.3，严格要求实验操作温度与鉴定证书温度保持一致，故由于环境温度造成容量瓶体积变化的不确定度影响很小，可忽略。

根据上述数据，甲醇稀释操作造成的相对标准不确定度uCrel可计算如下：

4.1.4 标准物质引入的不确定度

4.2 最小二乘法拟合标准曲线校准得出的样品的质量浓度X0时所产生的不确定度

采用5个浓度水平的甲醇标准溶液，用气相法测定，得到相应的峰面积，用最小二乘法进行拟合，得到直线方程y=ax+b（b为截距，a为斜率）和其相关系数r，详见表2[7]。

表2 气相色谱内标法测定甲醇标准溶液质量浓度-峰面积拟合数据

本实验对甲醇标准溶液平行测定10次，根据以上直线方程计算出标准溶液的平均质量浓度X0=0.4971g/L，因此进一步计算出X0的标准不确定度[8]

4.3 样品制备过程引入的不确定度

4.3.1 取样

依照GB 5009.266-2016《食品中甲醇的测定》规定，将红酒剧烈振荡保证完全混匀，然后随机取样，因此葡萄酒样品具有代表性，因此取样导致的不确定度可忽略。

4.3.2 吸取提取液体积的标准不确定度

在样品前处理过程中，分别用100mL的单标线容量瓶取样和馏出液的接收及定容。100mL单标线容量瓶的允许误差为0.10。用单标线吸管吸取10mL试样于试管中，10mL分度吸管的允许误差为0.020mL，用0.1mL吸管吸取0.1mL叔戊醇于试管中，10mL分度吸管的无允许误差，都按照三角分布考虑，k=，由校准引入的标准不确定度为：

4.3.3 样品处理后回收率

测定甲醇的回收率，影响因素有两方面：一是变动性，一是系统性偏差。该分量已经在重复性相对标准不确定度中考虑了。在此，回收率影响可以忽略不计。

4.3.4 样品制备过程引入的不确定度

從上述评定可知：样品制备过程引入的不确定度主要来源于urel（V）。

urel（pre）=urel（V）=0.0010

4.4 重复性实验相对标准不确定度

在重复性条件下，葡萄酒中的甲醇的含量进行了10次独立性测试，所得测量数据示于下表3：

在重复性条件下，重复10次测定对甲醇含量，算数平均值为：

5 不确定度分量列表

在不确定度评定时，已凭以往测试经验去除了部分不确定度分量。该实验中各不确定度分量见表4。

6 合成标准不确定度

7 测定不确定度

取包含因子k=2，扩展不确定度：U（Y）=k

uc（Y）=20.0062=0.0124

相对扩展不确定度：Urel（Y）=U（Y）/0.500×100%=2.48%

用气象色谱仪测定葡萄酒中甲醇的含量，测定样品取其平均值（Y）报告结果，其结果和扩展不确定度为0.500±0.0124g/L，包含因子k=2，相对扩展不确定度为2.48%。

8 结果与讨论

用气相色谱内标法结合运用数学模型，测定了葡萄酒中甲醇含量的不确定度。发现与不确定度相关的几个因素之间的关系，在曲线拟合时产生的不确定度最大，标准储备溶液校正稀释过程中产生的不确定度其次，而样品制备和样品检测重复性中产生的不确定对最终的合成标准不确定度的影响最小[10]。

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