气相色谱测定浓香型白酒中己酸含量的不确定度评定

黎 川，芦珊珊，刘 杨

（新疆博尔塔拉蒙古自治州食品药品检验所，新疆博乐 833400）

2022年4月1日实施的《白酒质量要求 第1部分：浓香型白酒》（GB/T 10781.1—2021），代替了原有的GB/T 10781.1—2006标准[1]，新标准中用己酸与己酸乙酯含量之和替代了己酸乙酯含量。浓香型白酒的主要成分是酸类和酯类物质，其中己酸乙酯是主要的香味物质[2]。在浓香型白酒的储存过程中，香味物质会随着储存时间的延长出现酸类物质增多，酯类物质减少的现象[3]，己酸乙酯的水解与己酸的酯化反应同时存在于白酒酒体中，二者相互转化最终会达到一个动态平衡。因此对己酸进行准确定量分析具有重要的意义。基于此，本文依据《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012）[4]和《化学分析中测量不确定度评估指南》（RB/T 030—2020）[5]对浓香型白酒中己酸的检测结果进行不确定度评定。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Trace1300型气相色谱仪（赛默飞公司）；XSE105DU万分之一电子天平（Mettler-Toledo国际贸易有限公司）。己酸，2-乙基丁酸（色谱纯，含量≥99.5%，aladdin上海生化科技股份有限公司）；无水乙醇（无杂醇油）（优级纯，天津市光复科技发展有限公司）。

1.2 实验方法

浓香型白酒中己酸含量按照《白酒质量要求 第1部分：浓香型白酒》（GB/T 10781.1—2021）[1]中方法进行测定。

1.2.1 溶液配制

称取己酸0.250 8 g于50 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶液进行定容，得到浓度为4.991 g·L-1的己酸标准储备液。分别准确吸取0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL和2.00 mL己酸标准储备溶液至10 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶液进行定容，得到0.249 5 g·L-1、0.499 1 g·L-1、0.748 6 g·L-1和0.998 2 g·L-1的标准溶液系列浓度。

2-乙基丁酸溶液（18.31 g·L-1）：称取0.457 8 g的2-乙基丁酸置于25 mL容量瓶中，用50%乙醇溶液定容至刻度。

样品溶液的配制：向10.0 mL浓香型白酒里加入100 μL的2-乙基丁酸内标，充分摇匀。

1.2.2 仪器条件

载气：高纯氮；色谱柱：TG-WAXMS（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度：250 ℃；进样方式：分流进样，分流比20∶1；进样量：1 μL；检测器：氢火焰离子化检测器（FID）；检测器温度：250 ℃；流速：1.0 mL·min-1；柱温：35 ℃保持1 min，以15 ℃·min-1升至155 ℃，再以3.5 ℃·min-1升至180 ℃，最后以15 ℃·min-1升至210 ℃，保持6 min。

1.3 数学模型

根据校准曲线线性回归方程对浓香型白酒中的己酸浓度进行计算，计算公式为

式中：y为己酸和2-乙基丁酸峰面积的之比；x为己酸含量，g·L-1；b为斜率；a为截距。

2 结果与分析

2.1 不确定度来源

由方法和测量模型可知，实验过程中的不确定度来源主要有样品重复性检测、气相色谱仪、配制标准溶液的过程以及标准工作曲线的拟合等[8]。

2.2 各分量不确定度的评定

2.2.1 样品重复性检测引入的相对标准不确定度urel(A)

对白酒样品重复检测6次，结果分别是0.046 5 g·L-1、0.048 3 g·L-1、0.047 1 g·L-1、0.046 8 g·L-1、0.047 4 g·L-1和0.046 1 g·L-1。按A类不确定度（n=6）计算得单次测量结果实验标准偏差Sx。

则标准不确定度为

相对标准不确定度为

2.2.2 气相色谱仪引入的相对标准不确定度urel(B1)

根据校准证书，U=3%，包含因子k=2，因此其相对标准不确定度为

urel(B1)=3%/2=0.015

2.2.3 取样过程引入的相对标准不确定度urel(B2)

取样过程用到的量具有10 mL A级单标移液管以及移取内标所用可调100 μL的移液器，以上量具所产生的不确定度主要来自容量允差和温度效应。

（1）容量允差。依据《常用玻璃仪器检定规程》（JJG 196—2006）[6]的规定，10 mL的单标A级移液管的最大允差为±0.02 mL，按均匀分布移液管引入的不确定度为

检定证书提供了100 μL移液器取样过程中的误差，为0.3%，按《化学分析测量不确定度评定》（JJF 1135—2005）[7]中要求的矩形分布，100 μL移液器引入的不确定度为

（2）温度效应。实验过程中使用量具的温度变化范围在（20±5）℃，20 ℃乙醇中的膨胀系数为0.001 09 ℃-1，水的膨胀系数为2.1×10-4℃-1，因此50%乙醇水溶液在20 ℃的膨胀系数为6.5×10-4℃-1（0.001 09×0.5+2.1×10-4×0.5），按均匀分布则10 mL移液管引入的不确定度为

100 μL移液器引入的不确定度为

因此，10 mL单标移液管和100 μL的移液器引入的相对标准不确定度分别为

取样过程中引入的相对标准不确定度为

2.2.4 标准溶液配制产生的相对不确定度urel(B3)

（2）标准物质的称量引入的相对标准不确定度urel(m)。称取标准物质采用的电子分析天平（万分之一）的最大允许误差为±0.1 mg，区间半宽度a=0.5d=0.05 mg，己酸和2-乙基丁酸称样量分别为250.8 mg和457.8 mg，按照均匀分布，称量（己酸）引入的相对标准不确定度为

称量2-乙基丁酸引入的相对标准不确定度为

则标准物质称量引入的相对标准不确定度为

（3）标准溶液的配制过程引入不确定度urel(v)。标准溶液配制过程中用了1 mL移液管2次，2 mL移液管2次，10 mL容量瓶4次，25 mL容量瓶1次，50 mL容量瓶1次，根据《常用玻璃仪器检定规程》（JJG 196—2006）[6]，按均匀分布计算各计量器引起的相对标准不确定度如表1所示。

表1 计量器引起的相对标准不确定度

则计量器引起的相对标准不确定度为

标准工作溶液引起的相对标准的不确定度为

2.2.5 标准曲线绘制引入的相对标准不确定度urel(B4)

对每个浓度点均重复检测两次，以己酸浓度为横坐标，以己酸和内标峰面积之比的平均值为纵坐标，得到标准曲线方程为y=6.503 8x-0.220 6，r2=0.999 89，结果见表2。由标准曲线线性回归引入的不确定度按以下公式计算。

表2 标准工作系列溶液各峰面积测定结果

式中：a为标准工作曲线的截距，a=-0.220 6；b为标准工作曲线的斜率，b=6.503 8；p为酒样测定的次数，p=6；n为标准系列的测定总数，n=8；为测得样品中己酸的平均浓度，=0.047 0 g·L-1；xi为标准浓度系列中各个点的己酸浓度，g·L-1；为标准系列中各个浓度点的平均浓度，=0.623 8 g·L-1；s为标准系列各点己酸和内标峰面积比值的实验标准偏差；yi为标准浓度系列中各个浓度点所对应的己酸和2-乙基丁酸峰面积的之比(Ar/As)。

将相关数据代入公式（2）和（3），可得s=0.033 89，则标准曲线绘制引入的相对标准不确定度为urel(B4)=0.004 74。

2.2.6 合成测量不确定度

合成不确定为

2.3 扩展不确定度报告

依据JJF1059.1—2012[4]规定，包含概率为95%，包含因子k=2，则相对扩展不确定度Urel=2×urel(Y)=0.042，扩展不确定度U=0.047 0×0.042=0.002 0 g·L-1。

因此，本实验测得浓香型白酒里己酸浓度为（0.047 0±0.002 0）g·L-1。

3 结论

从不确定度各个不同的分量来看，采用气相色谱内标法测定浓香型白酒中己酸浓度的误差主要是气相色谱仪的性能引入，其次是标准溶液的配制。因此要按期对仪器进行检定和期间核查，保证检测仪器的准确性和稳定性，以减少不确定度的引入，同时检验人员必须严格按规范操作，具有熟练的实验操作技能。