小麦粉脂肪酸值测定的不确定度分析

林 秀， 谢婷婷， 林 滉， 郑 琳

(福建省粮油质量监测所，福建 福州 350012)

1 引 言

测量不确定度是对检测数据品质高低评价的一项重要指标，是表征赋予被测量值分散性的非负参数，测量结果的可靠性极大程度上取决于其不确定度的大小[1～4,16]。因此，附有不确定度说明的测量结果才是完整并且有意义的[5，6]。

脂肪酸值是指在滴定100 g待测样品时，所需要的干基KOH的质量,以mg/100 g表示。脂肪酸值是反映粮食中游离脂肪酸含量多少的量值指标，小麦粉等粮谷在储藏过程中，受温度、水分等外界环境影响，脂肪易氧化或水解为游离脂肪酸，随着游离脂肪酸含量的增加，小麦粉品质逐渐劣化。因此，通过脂肪酸值的测定，可以判断小麦粉储存品质的变化情况。现行GB/T 5510—2011《粮油检验 粮食、油料脂肪酸值测定》是小麦粉产品标准所推荐的检测方法[7～10]，标准中有苯提取法和石油醚提取法，后者主要适用于花生、大豆、油菜籽、芝麻、葵花籽等脂肪酸值的测定，小麦粉中的脂肪酸值测定需采用苯提取法。

本文根据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[11]，对影响苯提取法测定小麦粉脂肪酸值过程中的各因素产生的不确定度进行分析评定，为小麦粉中脂肪酸值检测数据的准确性提供参考。

2 材料与方法

2.1 试剂与仪器

电子分析天平(AB204-S，梅特勒-托利多仪器有限公司);电子天平(JJ500，常熟市双杰测试仪器厂);超纯水机(Ultra Clear TWF UV TM，德国);数显测速振荡器(HY-4A，江苏省金坛市正基仪器有限公司)；数显式电热恒温干燥箱(101-1SA，上海阳光实验仪器有限公司)；碱式滴定管(北玻玻璃仪器厂)；小麦粉(市售)；氢氧化钾溶液标准物质(GBW(E)081612-1，标准值：0.501 5 mol/L,北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司)；苯、无水乙醇、95%乙醇(分析纯，国药集团试剂有限公司)。

2.2 实验方法

2.2.1测定方法

依据GB/T 5510—2011《粮油检验 粮食、油料脂肪酸值测定》中苯提取法；GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[12]。

2.2.2 测定原理

混合均匀的样品用苯溶剂振荡提取出游离脂肪酸，以酚酞作指示剂，用氢氧化钾标准滴定溶液滴定，根据小麦粉干基质量、稀释倍数及消耗的氢氧化钾标准滴定液体积数计算试样的脂肪酸值。

2.2.3 测定步骤

称取混合均匀的小麦粉样品约10 g(精确至0.01 g)于250 mL具塞磨口锥形瓶中，用移液管移取50.00 mL苯溶剂，加塞轻轻摇动几秒后，打开塞子放气；再盖紧瓶塞将其放置往返振荡器上，振摇30 min，取下倾斜静置1～2 min后过滤。弃去最初几滴滤液，收集清晰滤液25 mL以上于比色管中，盖塞备用。用移液管移取上述滤液25.00 mL至 150 mL 锥形瓶内，加入事先配制好的0.04%酚酞乙醇溶液25 mL，摇混均匀，立即用氢氧化钾标准滴定液滴定至微红色，观察30 s不褪色为止。记录所耗用的标准滴定溶液的体积(V1)。

2.2.4 数学模型

依据GB/T 5510—2011， 数学模型为：

式中：Ak为脂肪酸值，mg/100g；V1为滴定试样所消耗的标准滴定溶液体积，mL；V0为滴定空白所消耗的标准滴定溶液体积，mL；c为标准滴定溶液的摩尔浓度，mol/L；56.1为氢氧化钾摩尔质量，g/mol；50为提取试样用苯溶剂体积，mL；25为用于滴定的提取液体积，mL；100为换算为100g干试样质量，g；m为小麦粉样品的称样质量，g；ω为小麦粉样品的水分百分含量，%。

3 结果与分析

3.1 测量不确定度的主要来源及评定

3.1.1 样品均匀性引入的不确定度

本试验依据GB/T 5491—1985《粮食、油料检验扦样、分样法》[13]规定，将样品混合均匀后随机取样，可认为样品是充分均匀的、具有代表性，由此可忽略不计其产生的不确定度。

3.1.2 样品前处理引入的相对不确定度分量urel(A)

(1) 小麦粉样品称量时，由天平引入的不确定度urel(m)

称量所使用的电子天平检定证书上标明最大称量误差为0.01 g，按矩形分布处理，其标准不确定度为：

试验称样量为10.00 g，则相对不确定度为：

(2) 提取试样用苯溶剂的体积引入的不确定度urel(VS)

用50.00 mL单线移液管移取50.00 mL苯溶剂浸提样品后，再用25.00 mL单线移液管移取25.00 mL滤液待滴定。

(b) 25 mL移液管的相对不确定度。根据JJG 196—2006规定，25 mL A级单标线移液管的容量允许差为±0.030 mL，其标准不确定度计算与50 mL移液管的相同，因此，

urel(V25)=0.000 48

(3) 移液管使用时温度与校正温度不同引起的不确定度urel(t)

因此，样品在前处理过程中引起的相对不确定度为：

=0.001 03

3.1.3 氢氧化钾标准滴定溶液所引入的不确定度urel(c)

(1) 氢氧化钾标准储备液的相对不确定度urel(c0)

已知厂家购入氢氧化钾标准储备液的标准值为0.501 5 mol/L，扩展不确定度为0.2%(K=2)，因此

(2) 稀释氢氧化钾标准滴定液的相对不确定度urel(c1)

将市售氢氧化钾标准储备液0.501 5 mol/L用2.00 mL单线移液管移取2.00 mL于100 mL A级容量瓶中，用95%乙醇溶液定容，摇匀，配置成浓度为0.010 03 mol/L标准滴定溶液。

2 mL移液管的相对不确定度

100 mL容量瓶的相对不确定度为

因此，稀释氢氧化钾标准滴定液的相对不确定度

则氢氧化钾标准滴定溶液所引入的不确定度为

3.1.4 空白试验消耗标准滴定溶液引入的不确定度urel(V0)

取同一批小麦粉样品，进行8次重复实验，其空白试验的原始数据如表1所示，则标准偏差为

因此，空白试验消耗标准滴定溶液引入的相对不确定度为

表1 空白试验消耗氢氧化钾标准滴定液体积的重复测定结果Tab.1 Repeated determination of the volume of the standard titrant for potassium hydroxide consumption in the blank test mL

3.1.5 滴定时所耗用的氢氧化钾标准滴定液体积所引入的相对不确定度urel(V1)

(1) 滴定管容量允许带来的不确定度urel(Vd)

(2) 温度带来的不确定度u(t5)

滴定消耗0.010 03 mol/L氢氧化钾标准滴定溶液体积V1=5.17 mL，则由滴定管使用温度与校正温度不同引起的不确定度为：

(3) 肉眼判断引入的不确定度uE

根据经验[15]，

uE=0.030 mL

因此，滴定时所耗用的氢氧化钾标准滴定液体积所引入的相对不确定度为

=0.006 14

3.1.6 小麦粉样品水分百分含量引入的不确定度urel(ω)

GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》规定对样品进行水分含量测定，烘前质量m1=3.000 3 g，恒重质量m2=2.624 1 g。

(1) 天平校准。称量所使用的分析电子天平检定证书上标明最大称量误差为0.15 mg，按矩形分布处理，其标准不确定度为

(2) 天平重复性。天平的重复性约为0.5乘以最后一位有效数字，即

u2(m1)=0.5×0.000 1=0.000 05 g

(3) 天平称量。样品在称量时有两次称量过程，应记两次不确定度，因此

=0.000 14 g

相对不确定度为

水分测定的数学模型为

计算得，水分含量为

相对合成不确定度为

3.1.7 重复性测定引入的不确定度urel,R

取同一批小麦粉样品，进行8次重复实验，其脂肪酸值的原始数据如表2所示，则标准偏差为

重复性测定引入的相对不确定度为

3.2 合成不确定度

3.2.1 不确定度分量列表

将各不确定度分量统计分列于表3中，由于样品水分百分含量引入的相对不确定度远小于其他分量，故可不计入合成不确定度的计算中。

表2 小麦粉脂肪酸值重复测定结果Tab.2 Repeated measurement results of fatty acid value in wheat flour

表3 小麦粉脂肪酸值不确定度分量表Tab.3 Uncertainty subscale of fatty acid value in wheat flour

3.2.2 合成标准不确定度

计算合成相对不确定度

本次实验小麦粉脂肪酸值最终滴定结果为8次测定结果的平均值，根据GB/T 5510—2011标准中对结果的表示，保留3位有效数字，即

Ak=54.8 mg/100 g

合成标准不确定度

u=Ak×urel=0.6 mg/100 g

3.3 扩展不确定度

取包含因子k=2，修约采用只进不舍，保留2位有效数字，则扩展不确定度为

U=k×u=1.2 mg/100 g

3.4 带有扩展不确定度的报告结果

小麦粉样品脂肪酸值为

Ak=54.8 mg/100 g

U=1.2 mg/100 g，k=2

4 结 论

分析影响小麦粉样品脂肪酸值不确定度的各个因素，除样品水分百分含量这一分量以外，空白试验引入的不确定度>滴定体积引入的不确定度>重复性测定引入的不确定度>氢氧化钾标准滴定溶液引入的不确定度>样品前处理引入的不确定度。可见采取苯提取法测定小麦粉中脂肪酸值时，人员的操作水平与标准化程度是测定结果准确与否的关键，并且选用品质可靠的玻璃分析仪器也是十分重要的。在实验测定中，应注重这些方面存在的问题，保证检验结果的稳定性、客观性。