白酒中甲醇含量的不确定度评定

孙 洁，秦凤姣，孙立臻，郭学凤，汪灵巧，李 芸

（景芝酒业股份有限公司，山东景芝262119）

食品安全一直是人们关注的焦点，“民以食为天，食以安为先”，食品安全问题关系到人民群众的切身利益，所以保障食品安全，意义重大而深远。食品安全国家标准GB 5009.266—2016食品中甲醇的测定于2016年6月23号正式实施，对白酒中甲醇的测定有更严格的要求，因此对白酒中甲醇含量的准确测定，将为企业白酒质量控制和相关监管部门规范市场行为提供重要依据。

测量不确定度是评定测量结果质量的一个重要指标。在分析检测工作中,由于种种原因,分析结果往往带有误差,而不能得到真值。为评价测定结果的质量,需要进行不确定度的评定。不确定度愈小,结果与真值愈近,数据愈准确。ISO/IEC 17025《检测和校准实验室能力的通用要求》指出，当检测结果处于产品标准要求的临界值,有可能判定被检测产品不合格时，应给出测量不确定度。

根据食品安全国家标准GB 5009.266—2016食品中甲醇的测定原理，用气相色谱法测定白酒中甲醇的含量。根据CNAS-GL06《化学分析中不确定度的评估指南》、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》规定的方法，建立了数学模型，对气相色谱法测定白酒中甲醇进行不确定度分析，同时在不确定度评定过程中，找出主要影响因素并加以有效控制，对提高白酒中甲醇检测结果的准确度具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与试剂

酒样：芝麻香型白酒样品。

仪器：7890A气相色谱仪（美国安捷伦公司）,配氢火焰离子化检测器(FID)。电子分析天平(FA2004，感量0.0001 g)，上海上平仪器公司。

试剂：乙醇(色谱纯)，纯度≥99.9%；甲醇(有证标准物质)，纯度≥99.8%，叔戊醇，纯度≥99.8%。

1.2 实验方法

色谱柱：毛细管柱，美国进口CP-WAX 57CB Capillary Coiumn，50 m×0.25 mm，ID DF=0.2 μm。

色谱柱温度：初温40℃，保持1 min，以4.0℃/min升到130℃，以20℃/min升到200℃,保持5 min。

检测器温度：250℃。

进样口温度：250℃。

载气流量：1.0 mL/min。

进样量：1.0 μL。

分流比：30∶1。

1.3 试剂和标准溶液的配制

1.3.1 试剂的配制

乙醇溶液(40%，体积分数)：量取40 mL乙醇，用水定容至100 mL，混匀。

1.3.2 标准溶液配制

甲醇标准储备液(5000 mg/L)：准确称取0.5 g(精确至0.001 g)甲醇至100 mL容量瓶中，用乙醇溶液定容至刻度，混匀，0～4℃低温冰箱密封保存。

叔戊醇标准溶液(20000 mg/L)：准确称取2.0 g(精确至0.001 g)叔戊醇至100 mL容量瓶中，用乙醇溶液定容至100 mL,混匀，0～4℃低温冰箱密封保存。

甲醇系列标准工作液：分别吸取0.5 mL、1.0 mL、2.0mL、4.0mL、5.0mL甲醇标准储备液于5个25mL容量瓶中，用乙醇溶液定容至刻度，依次配制成甲醇含量为100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L的系列标准溶液，现配现用。

1.4 实验操作

1.4.1 标准曲线的制作

分别吸取10 mL甲醇系列标准工作液于5个试管中，然后加入0.10 mL叔戊醇标准溶液，混匀，测定甲醇和内标叔戊醇色谱峰面积，以甲醇系列标准工作液的浓度为横坐标，以甲醇和叔戊醇色谱峰面积的比值为纵坐标，绘制标准曲线。

1.4.2 样品溶液的测定

将制备的试样溶液注入气相色谱仪中，以保留时间定性，同时记录甲醇和叔戊醇色谱峰面积的比值，根据标准曲线得到待测液中甲醇的浓度。

2 数学模型的建立和不确定度来源分析

2.1 数学模型

根据GB 5009.266—2016中测量结果的计算公式建立评定甲醇含量测量不确定度的数学模型。测量结果计算公式如下：

式中：X——样品中甲醇的含量，g/L；

ρ——从标准曲线得到的白酒溶液中甲醇的浓度，mg/L；

C——试样的酒精度；

1000——换算系数。

根据《化学分析中不确定度的评估指南》白酒中甲醇含量测定的相对标准不确定度为：

2.2 确定和分析测量不确定度的主要来源

甲醇含量测定的不确定度主要来源可归为以下几个方面：标准品称量、标准溶液的配制、样品的称量、定容体积、回收率、气相色谱仪等，如图1所示。

2.3 不确定度分量评定

2.3.1 A类不确定度分析

取一白酒样品，在同样条件下重复测定10次，测定结果见表1。

由贝塞尔公式得出10次测定的实验标准差为：

图1 甲醇测定主要不确定度来源因果图

在同一系统中在以后做3（n=3）次的测量，测得平均值为80.8 g/L。

计算重复性测量相对标准不确定度：

2.3.2 B类不确定度分析评定

2.3.2.1 标准品配制引入的不确定度

（1）甲醇标准物质和叔戊醇纯度引入的不确定度

甲醇标准物质的纯度为99.8%，按矩形分布处理，则纯度引起的不确定度为：

纯度引起的相对不确定度：

叔戊醇（内标）标准物质的纯度为99.8%，按矩形分布处理，则纯度引起的不确定度为：

则标准品纯度合成相对标准不确定度为：

（2）天平称量引入的不确定度

根据电子天平检定证书，最大允许误差为±0.01 mg，m测量值落在该区间的概率分布为均匀分布，包含因子k= 3，其标准不确定度为：

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称取标准物质甲醇为0.500 g，则相对标准不确定度为：

称取标准物质叔戊醇为2.000 g，则相对标准不确定度为：

则天平称量合成相对标准不确定度为：

则标准物质合成相对标准不确定度为：

（3）标准溶液配制过程中引入的不确定度

配制系列标准溶液过程中玻璃量具引入的不确定度。

配制甲醇标准储备液和叔戊醇标准溶液过程中使用了2个A级100 mL容量瓶；配制甲醇系列标准液过程中使用了6个A级25 mL容量瓶。按照JJG 196—2006《常用玻璃量器检定规程》都有相应的容量允差。欧洲化学中心（EURACHEM）认为其服从三角形分布，包含因子k= 6，则计算的标准不确定度见表2。

由表2数据合成的相对标准不确定度：

（4）配制系列标准液过程中温度引入的不确定度

根据检定规程JJG 196—2006规定，检定是在室温20℃环境条件下进行的，实验室定容一般在20℃±5℃条件下进行。因为液体的膨胀系数远大于玻璃，因此，只需考虑前者即可。水的膨胀系数为2.1×10-4/℃,玻璃的膨胀系数为2.5×10-5/℃，实验温度波动范围一般为±5℃，则不确定度根据温度波动和水与玻璃膨胀系数之差来计算考虑温度变化是矩形分布，k= 3，则温度变化引起的相对标准不确定度见表3。

由表3数据合成的相对标准不确定度：则标准溶液配制产生的不确定度：

2.3.2.2 样品定容和加入内标叔戊醇引入的不确定度

取样品于10 mL容量瓶中，加入0.10 mL叔戊醇标准溶液。

表2 标准溶液配制中量具引起的不确定度

表3 标准溶液配制中温度引起的不确定度

表4 白酒样品加标，重复测定3次所得回收率

（1）10 mL容量瓶A级法定允许误差±0.020 mL，按三角形分布，包含因子k= 6，则计算的相对标准不确定度和温度引起的不确定度，分别为：

容量瓶引入的合成相对不确定度：

（2）用微量移液器（最大允差为0.0002 mL）加入0.10 mL叔戊醇标准溶液引入的相对不确定度为 U内标=1.15×10-3。

则样品定容和加入内标叔戊醇引入的合成相对不确定度：

2.3.2.3 回收率引起的不确定度

通过对一白酒样品（甲醇量值为70.0 mg/L）分别加入甲醇5.00 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L，对各浓度重复测定3次，计算加标回收率，结果见表4。

白酒样加标5.00 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L，所得的回收率的标准相对标偏差的平均值S=0.81%，则标准不确定度为，相对不确定度为

2.3.2.4 气相色谱仪引入的不确定度

气相色谱仪检定相对标准偏差为0.8%，则相对标准不确定度为：

2.3.2.5 相对不确定度各分量汇总（表5）

表5 相对标准不确定度分量

由表5可知，各相对不确定度合成样品中甲醇含量结果的相对标准不确定度为：

2.4 扩展不确定度

取置信概率P=95%，则k=2，计算扩展不确定度：

相对扩展不确定度U=k×U(x)=2×0.00961=0.0192 mg/L，由实验数据计算的平均值为80.8，扩展不确定度U=0.0192×80.8=1.55 mg/L≈1.6 mg/L，因此气相色谱法测定白酒中甲醇含量X=(80.8±1.6)mg/L；k=2。

3 结论

通过对白酒中甲醇含量的不确定度各个分量的分析与评定，得出该检测方法的扩展不确定度为1.6 mg/L。由表5可以看出，标准溶液配制过程产生的相对不确定度分量对整个实验的相对不确定度的贡献最大，因此，在实验中对该环节要格外关注，严格执行国家食品安全标准，使用计量检定合格的计量器具减少不确定度分量，提高检测结果的准确性。