微波消解-火焰原子吸收法测定葡萄酒中铜不确定度的评定

杨 涛，王建玲

(新疆产品质量监督检验研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

随着我国经济的发展，葡萄酒已经从奢华的舞台逐渐走向普通消费者，并成为普通大众所喜欢的果酒之一。但在葡萄酒贮藏过程中，有可能会产生浑浊或沉淀，主要原因可能是其中铜等金属离子含量过高。从葡萄酒的各个阶段看，田间管理、采摘，葡萄的运输和酒的制作是铜进入酒中的源头。葡萄酒中铜含量的测定一般依据GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的稀释直接进样火焰原子吸收光度法[1]，本文参考GB 5009.13-2017《食品安全国家标准 食品中铜的测定》[2]，采用微波消解-火焰原子吸收光度法测定葡萄酒中铜的含量，并对整个分析过程的不确定度进行评定。

1 实 验

1.1 检测原理

采用乙炔-空气火焰，将微波消解后的样品引入，根据铜基态原子吸收特征波长(324.7 nm)的变化，测其吸光度，外标法定量。

1.2 主要仪器与试剂

PinAAcle900F原子吸收分光光度计，美国PE公司；TOPEX微波消解仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司。

硝酸(优级纯)，德国默克；500 mg/L铜元素标准溶液，国家环境标准物质研究院；超纯水由美国millipore 纯水仪制得；葡萄酒样品为市场中购买。

1.3 测试过程

准确吸取5.00 mL葡萄酒，加入5.00 mL硝酸，经微波消解仪消解后，用0.5%硝酸溶液稀释定容至25 mL，同时做空白，在火焰原子吸收分光光度计测定。

1.4 不确定度来源及数学模型

依据标准和实验过程，该方法不确定度主要有以下来源：

(1)样品制备过程：包括样品均匀性、移液管最大示值误差、定容的体积等；

(2)样品定容体积引入的不确定度：容量瓶体积校准、容量瓶和溶液的温度与校准时温度不同、稀释溶液时将体积增加到容量瓶刻度时引入的不确定度；

(3)校准标准曲线拟合测定样品处理液中铜的质量浓度不确定度；

结合标准检验方法和评估指南[3]，本试验中铜计算数学模型为：

式中：X——葡萄酒中铜的含量，mg/L

V定——试样处理后定容体积，mL

V移——试样取样体积，mL

ρ0——试样稀释液中铜的含量，mg/L

2 标准不确定度的评定

2.1 样品制备过程引入的不确定度

2.1.1 样品均匀性引入

本试验依照GB/T 15038-2006 规定，将葡萄酒样品摇匀后随机取样，此过程所引入的不确定度可忽略不计。

2.1.2 取样过程引入

按GB 5009.13-2017 的要求，准确吸取5.00 mL样品，依据JJG 196-2006 《常用玻璃量器检定规程规定》[4]，A级5.0 mL单标移液管在20 ℃时的最大允许误差为±0.02 mL，则按矩形分布其不确定度为：

2.1.3 环境温度引入

移取过程中环境温度控制在20±2 ℃，此时移液管总体积V=5 mL，所用溶剂水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，按照矩形分布温度引入的不确定度为：

则取样过程引入的不确定度可合成为：

μrel(V取)=0.01174 mL/5 mL=0.0023

2.2 定容体积引入的不确定度

2.2.1 容量瓶体积校准引入的不确定度

根据2.1.2，在20 ℃时 A级25 mL容量瓶的最大允许误差为±0.03 mL，则按矩形分布其引入的不确定度为：

2.2.2 溶液温度校准引入的不确定度

根据2.1.3，当试样稀释液总体积V=25 mL，根据矩形分布，其引入的不确定度为：

2.2.3 稀释溶液定容引入的不确定度

采用称量法对实验所用的25 mL容量瓶重复定容10次并进行称量，计算得标准误差为0.01 mL，则其引入的不确定度为：

u(V3)=0.01 mL

因此，由定容体积引入的不确定度为：

urel(V定)=0.025 mL/25 mL=0.001

2.3 标准曲线

在本实验中，所用铜标准溶液浓度为(500±5) mg/L，稀释配制出为0.10 mg/L，0.20 mg/L和0.50 mg/L三个浓度梯度点。在采用最小二乘法拟合校准曲线时，三个校准点引入的不确定度小到可以忽略不计，则葡萄酒稀释溶液中的铜质量浓度ρ0的不确定度仅与吸光度的测量不确定度有关。对三个不同校准标准溶液各测定3次，共计9次，通过用最小二乘法对标准溶液浓度/平均吸光度对应的曲线拟合，数据见表1。

表1 最小二乘法拟合铜标准溶液质量浓度Table 1 Least squares fitting of copper standard solution mass concentration

拟合校准曲线的方程为：

Ai=B0+B1ρi

吸光度测量的实验标准差为：

对被测样品的处理液共测量三次，即P=3。测得溶液质量浓度ρ0=0.139 mg/L。于是其标准不确定度u(ρ0)为：

2.4 合成不确定度

2.4.1 合成标准不确定度

各相对不确定分量汇总见表2。

表2 各相对不确定度分量汇总表Table 2 Summary table of relative uncertainty components

由上述各不确定度分量的数据合成标准不确定度ucrel[Cu(mg/L)]为：

葡萄酒中铜质量分数X为：

uC(w)=ucrel(Cu)·x=0.03092×0.695=0.02148 mg/L

2.4.2 扩展不确定度

根据JJF 1135-2005《化学分析测量不确定度评定》[5]，在置信概率95%时，取k=2，则扩展不确定度为：

U(w)=k·uC(w)=2×0.02148=0.04297 mg/L

2.4.3 不确定度结果

按照本方法测定葡萄酒中铜质量浓度结果为：X=(0.70±0.04) mg/L，k=2。

3 结 论

根据实验过程，对葡萄酒中铜含量测定的不确定度来源进行了评定，评定结果表明：影响的主要因素是采用最小二乘法标准曲线拟合对铜质量浓度的影响，而样品移取、前处理过程中等引入的不确定度基本可忽略不计。因此建议在采用该方法的检测过程中，要对标准溶液配制步骤以及标准曲线拟合过程进行强化控制，使检测结果准确有效。