GCFID内标法测定浓香型白酒四大酯含量不确定度的评定.docx
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GCFID内标法测定浓香型白酒四大酯含量不确定度的评定
刊物期号：
201202
GC-FID内标法测定浓香型白酒四大酯含量不确定度的评定
作者：
X志刚，向双全
地址：
XX徽县金徽酒业集团公司,XX 陇南
邮编：
742308
摘要：
按照本公司对浓香型白酒四大酯的气相色谱分析方法，依据JJF1059—1999[1]对四大酯气相色谱定量分析过程的不确定度来源进行分析，建立了其测量结果不确定度的数学模型，并分别对四大酯的不确定度进行了评定和合成，最终得到测量结果在95%置信区间下的扩展不确定度。
结果表明,该法对浓香型白酒四大酯的测定结果准确度高，符合ISO/IEC17025对检测实验室的要求[2]，达到国家相关标准的规定要求。
关键词：
气相色谱； 浓香型白酒； 四大酯； 不确定度； 评定
中图分类号：
TS262.31；TS261.7；O657.7
文献标识码：
A
文章编号：
1001－9286（2012）02－0103－05
英文标题：
EvaluationontheUncertaintyinMeasuringFourMainEstersContentinLuzhou-flavorLiquorbyGCUsingInternalStandardMethod
英文作者：
ZHANGZhigangandXIANGShuangquan
英文地址：
JinhuiLiquorIndustryCo.Ltd.,Longnan,Gansu742308,China
英文摘要：
GCanalyticalmethodbyusinginternalstandardmethodwasappliedinourpanyformeasuringfourmainesterscontentinLuzhou-flavorliquor.TheuncertaintysourceinmeasuringprocesswasanalyzedbasedonJJF1059-1999andthemathematicalmodeloftheuncertaintyofmeasurementresultshadbeenestablished.Thentheevaluationandthesynthesisoftheuncertaintyoffourmainesterswerecarriedoutrespectivelyandtheexpandeduncertaintyat95%confidenceintervalsofmeasurementresultswasfinallyobtained.TheresultssuggestedthatsuchmethodhadprecisemeasurementresultsanditmetISO/IEC17025labrequirementsandrelativenationalrequirements.（Tran.byYUEYang）
英文关键词：
GC;Luzhou-flavorliquor;fourmainesters;uncertainty;evaluation
气相色谱内标法测定浓香型白酒四大酯
含量不确定度的评定
X志刚向双全
（XX徽县金徽酒业集团公司XX陇南742308）
摘要：
按照本公司对浓香型白酒四大酯的气相色谱分析方法，依据JJF1059-1999[1]对四大酯气相色谱定量分析过程的不确定度来源进行分析，建立了其测量结果不确定度的数学模型，并分别对四大酯的不确定度进行了评定和合成，最终给出测量结果在95%置信区间下的扩展不确定度。
实验结果表明该法对浓香型白酒四大酯的测定结果准确度高，符合ISO/IEC17025对检测实验室的要求[2]，达到国家相关标准规定要求。
关键词：
气相色谱；浓香型白酒;四大酯;不确定度;评定
不确定度是表征被测量物质真值所处的量值X围的评定结果，是对实验测量结果的可信度评定。
根据ISO/IEC17025，测量不确定度分析成为近年来计量认证和国家实验室认可评审的重点内容之一。
随着人们对检验结果的可靠性要求不断提高，测量不确定度的评定日益受到科技工作者关注和重视，测量不确定度在仪器分析领域也得到了深入的研究和广泛的应用。
浓香型白酒是我国产销量最大的传统白酒产业，对国民经济有积极的影响。
我们通常说的四大酯是指己酸乙酯，乳酸乙酯，丁酸乙酯和乙酸乙酯，他们是我国白酒中的主要酯香气成分，其含量占浓香型白酒总酯的90~95%[3]，己酸乙酯在四大酯中约占50%[4]，国家标准[5]也特别单独对其做了量的要求，它们共同对我国浓香型白酒的呈香呈味起到了决定性的作用。
因此对其准确地进行定量分析意义重大，直接关系到酿酒系统生产工艺的调控以及成品酒的感官质量，影响白酒生产企业的生产经营活动。
本文通过对金徽牌浓香白酒四大酯的不确定度进行评定，系统地分析了气相色谱内标法测定四大酯不确定度来源，通过对测定过程中人、机、料、法、环各个环节可能出现不确定度的提取，并形成数学模型，进行了各不确定度分量的计算和总不确定度的合成、评定。
为浓香型白酒生产企业的质量控制研究提供了参考，同时在实际工作中可采用本法对实验室气相色谱内标法测定浓香型白酒中四大酯含量的结果进行可靠性评价，为实验室得出符合要求的分析结果提供指导。
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
安捷伦7890A气相色谱仪且配7683自动进样仪和FID检测器（美国产）；梅特勒AL204-IC电子分析天平分辨率0.0001g（瑞士产）；0.1mL，5mL移液管各一只；100mL容量瓶；己酸乙酯，乳酸乙酯，丁酸乙酯，乙酸乙酯，乙酸丁酯均为色谱纯级试剂（美国产）；乙醇（色谱纯级）；超纯水。
1.2方法原理
依据GB/T10345-2007白酒分析方法[6]对四大酯分析的规定，并结合对实际操作条件的分析，采用气相色谱内标法，首先制备四大酯的标准溶液样品以及内标样品，然后配制需要分析的色谱样品，最后色谱进样，分析并出具报告。
1.3标准溶液的配制
四大酯混合标准储备液：
称取0.2342g己酸乙酯标准品；0.1206g乳酸乙酯标准品；0.0352g丁酸乙酯标准品；0.1095g乙酸乙酯标准品；用体积分数60%乙醇溶液定容到100mL。
内标溶液乙酸正丁酯标准储备液：
称取0.5g乙酸正丁酯标准品（精确至0.0001g）用体积分数60%乙醇溶液定容到100mL。
色谱进样标准样品制备：
用0.1mL移液管准确吸取0.1mL内标液，再用5mL移液管准确加入4.9mL混标溶液均匀后进样（0.2uL×2）分析。
色谱条件：
色谱柱LZP-930白酒分析专用柱0.53mm×18m；进样量0.2×2uL样品直接进样；柱流量6.1mL/min，采用恒流模式，载气为高纯氮气；气化室温度220℃，FID温度230℃；柱箱初始温度35℃保持2.9min，以20℃/min升到73℃保持1.2min,以25℃/min升到150℃保持3.8min结束。
1.2.2直接进样进行GC分析
1.4数学模型的建立
根据测定原理和过程，酒样中的四大酯含量按由以下公式计算：
式中：
y为酒样中每个单独组分的含量/（mg/100mL）；Cs为标样中每个单独组分的质量浓度/（mg/100mL）；Csi为标样工作液中乙酸正丁酯的质量浓度/（mg/100mL）；Asi为标样工作液中乙酸正丁酯的峰面积；A为酒样中每个单独组分的峰面积；As为标样工作液中每个单独组分的峰面积；Ai为添加于酒样中内标物乙酸正丁酯的峰面积；Mi为酒样中添加内标物乙酸正丁酯的质量mg；V1为取酒样的体积mL。
2不确定度来源分析
根据数学模型分析，不确定度的来源包括标准样品配制过程中产生的不确定度和气相色谱仪的稳定性不确定度两大类。
2.1标样工作液内标物乙酸丁酯、四大酯质量浓度引入的不确定度
标准工作液中内标物乙酸丁酯、四大酯质量浓度分别按以下式计算：
；
式中:
Csi为内标物乙酸正丁酯的质量浓度（mg/100mL）；Cs为标样工作液四大酯的质量浓度（mg/100mL）；mi为称取乙酸正丁酯标准物质的质量mg；ms为分别称取四大酯标准物质的质量mg；V2为100mL容量瓶的体积mL；V3为0.1mL分度吸管的体积（mL）；V4为5mL，是内标液0.1mL和4.9mL四大酯标准液的总体积mL；V5为分度吸管吸取4.9mL四大酯标准工作液的体积（mL）。
标准工作液质量浓度引起的不确定度主要取决于标准品纯度P，质量m、体积V以及操作中标准溶液移取、稀释和定容引起的不确定度。
2.1.1纯度p引起的不确定度标准物质己酸乙酯99.9%、乳酸乙酯99.0%、丁酸乙酯99.9%、乙酸乙酯99.95%、乙酸丁酯99.95%，按矩形分布处理[7]，则纯度引起的不确定度为：
表1纯度引起的相对不确定度
纯度引起不确定度u（p）
纯度引起相对不确定度urel（p）
u（p己）＝0.001/
＝0.00058
urel（p己）＝0.00058/0.999=0.00058
u（p乳）＝0.01/
＝0.0058
urel（p乳）=0.0058/0.99=0.00586
u（p丁）＝0.001/
＝0.00058
urel（p丁）=0.00058/0.999=0.00058
u（p乙）＝0.0005/
＝0.00029
urel（p乙）=0.00029/0.9995=0.00029
u（psi）＝0.0005/
＝0.00029
urel（psi）=0.00029/0.9995=0.00029
2.1.2称取质量m引起的不确定度
本实验采用分度值为0.0001g的电子分析天平，根据检定证书，其最大允许差为±0.0001g，按矩形分布，四大酯和内标物不确定为：
u1（己）＝u1（乳）=u1（丁）=u1（乙）=u1（si）=0.0001/
＝0.0001/3＝5.77×10-5（g）
根据相关标准[1]，计算分辨率产生的不确定度：
u2（己）＝u2（丁）＝0.00001×0.058＝0.0000058（g）；
u2（乙）＝u2（si）＝0.00001×0.029＝0.0000029（g）；
u2（乳）＝0.00001×0.58＝0.000058（g）；
由于称量分皮质量和净质量两次，计算合成不确定度：
即u（m己）=u（m丁）=0.0000777；u（m乙）=u（msi）=0.0000775；
u（m乳）=0.0000968；
计算称量引起的相对不确定度：
urel（m）＝u（m）/m
m己＝0.2342g;m乳＝0.1206g;m丁＝0.0352g;
m乙＝0.1095g;msi＝0.0364g;
即urel（m己）=0.0003318;urel（m乳）=0.0008026;urel（m丁）=0.0022074；urel（m乙）=0.0007077;urel（msi）=0.0021291
2.1.3由体积V引起的不确定度u（V）
主要由0.1mL（V3）刻度移液管；5mL（V1、V5）刻度移液管；100mL（V2）容量瓶三个方面引入。
2.1.3.1由0.1mL（V3）刻度移液管引入的不确定度u（V0.1）
用0.1mL刻度移液管（A级）精确移取内标储备液时，对刻度读数引起的不确定因素可以忽略不计，此时移液管体积引起的不确定度由容量允差和温度两部分组成。
20℃时0.1mL刻度移液管（A级）允差为±0.002mL[8]按矩分布（k=
）计算其不确定度为：
由容积引起的不确定度：
u（V0.1a）=0.002mL/
=0.0011mL
其中温度变大引起的液体膨胀明显大于容量瓶的体积膨胀，因此，只考虑前者即可。
已知水的体积膨胀系数[9]为2.1×10-4℃-1，0.1mL刻度移液管（A级）在20℃校准时，当标准配制室温度在（20±2）℃时引起的不确定度为：
（mL）
则合成0.1mL刻度移液管的相对不确定度：
urel（V0.1）=
2.1.3.2由5mL（V5）刻度移液管引入的不确定度
同理urel（V5）=
0.0038
2.1.3.3由100mL（V100）容量瓶引入的不确定度
同理urel（V100）=
0.0025
2.1.3.4则合成质量浓度Cs,Csi引入的不确定度
urel（Cs）=
urel（Csi）=
则：
urel（C己）=
=0.000668
urel（C乳）=
=0.004619
urel（C丁）=
=0.005089
urel（C乙）=
=0.004612
urel（Csi）=
=0.011483
2.2气相色谱仪（GC-FID）测定分量不确定度u（A）
在GC-FID的测量技术指标中灵敏度（S）和检测限（D）是评价FID检测器在主要技术参数。
这些指标中就包含了仪器的流动相稳定性、柱箱温度稳定性、程序升温重复性、基线噪音、基线漂移、重复性、衰减器误差等技术指标,而色谱的峰面积A就综合反应了这些因素，在前面数学模型中也集中体现，即标样工作液中四大酯峰面积与内标峰面积（Asi/As）以及酒样中四大酯的峰面积与内标峰面积（A/Ai），最终体现在四大酯的含量（y）上面，此处做了5次测定，平均值
、标准差S=
进行了计算，结果见表2。
表2计算气相色谱仪器不确定度的有关量值
样品
类型
次数
1
2
3
4
5
平均值
标准差S
工
作
标
液
Asi/A己
0.1395
0.1392
0.1389
0.1388
0.1387
0.1390
0.0003
Asi/A乳
0.5331
0.5297
0.5276
0.5279
0.5303
0.5297
0.0038
Asi/A丁
1.0628
1.0644
1.0659
1.0668
1.0666
1.0653
0.0019
Asi/A乙
0.4680
0.4693
0.4682
0.4669
0.4667
0.4678
0.0011
被
测
酒
样
/Ai
5.2173
5.2193
5.2210
5.2180
5.2122
5.2176
0.0033
/Ai
1.2724
1.2770
1.2700
1.2765
1.2761
1.2744
0.0029
/Ai
0.4808
0.4816
0.4954
0.4843
0.4876
0.4859
0.0035
/Ai
1.5112
1.5122
1.5172
1.5174
1.5175
1.5151
0.0031
酒样
质量
浓度
y己
173.44
173.57
173.62
173.53
173.33
173.50
0.11
y乳
80.70
80.99
80.55
80.96
80.93
80.83
0.19
y丁
18.34
18.37
18.89
18.47
18.60
18.53
0.22
y乙
80.46
80.51
80.78
80.79
80.80
80.67
0.17
计算标准工作液重复性测量不确定度：
u（Ri）=S/
（n=5）；计算标准工作液重复性测量的相对不确定度：
urel（Ri）=u（Ri）/
；同理计算酒样的相对不确定度：
urel（Rs）；以及合成标准工作液和酒样液重复性操作引入的相对不确定度urel（R）=
，有关计算结果见表3。
表3四大酯标准工作液和酒样重复性测定不确定的合成计算结果
计算项目
urel（Ri）
urel（Rs）
urel（R）=
urel（R己）
0.0010
0.0003
0.001
urel（R乳）
0.0032
0.0010
0.003
urel（R丁）
0.0008
0.0032
0.003
urel（R乙）
0.0018
0.0009
0.002
2.3被测物质溶液均匀性的不确定度
均匀性是指标准物质的基本要求之一，所有制备的物质都存在不均匀性的可能，需要检查物质的均匀性[10]。
本实验涉及的物质的不均匀性可能主要存在于添加内标物质与被测物质之间是否摇匀，从我们所得的分析结果表3可以看出该实验方法的重复性非常好，因此可按ISOGuide35[11]进行（
）计算。
从计算公式来看，该均匀性不确定度的计算与样品重复性不确定度的计算重叠，因此酒样的重复性不确定度就反映了样品均匀性不确定度，在合成总的不确定度时就不再计入。
同时我们也应该认识到被测溶液的均匀性是工作人员制备出来的而不是测出来的，建议我们化验室的操作人员在配制被测溶液时应按操作规程反复摇匀所配制的样品。
2.4四大酯含量的合成相对标准不确定度
上述测定酒样中四大酯含量的各不确定度分量互不相关，因此需要对它们产生的不确定度分量进行合成，则酒样中四大酯含量测量结果的相对合成标准不确定度urel（C）为：
urel（ys）=
则urel（y己）=
=0.0115
urel（y乳）=
=0.0127
urel（y丁）=
=0.0129
urel（y乙）=
=0.0125
计算四大酯的标准不确定度：
u（y）=urel（y）×y
则：
u（y己）=urel（y己）×
y己=0.0115×173.5=2.00（mg/100ml）
u（y乳）=urel（y乳）×
y乳=0.0127×80.83=1.26（mg/100ml）
u（y丁）=urel（y丁）×
y丁=0.0129×18.53=0.24（mg/100ml）
u（y乙）=urel（y乙）×
y乙=0.0125×80.67=1.01（mg/100ml）
2.5四大酯含量的扩展不确定度U
取包含因子k＝2，置信水平P＝95%，则其扩展不确定度为：
U＝k×u（y）
即U己＝2×2.00=4.00（mg/100ml）;U乳＝2×1.26=2.52（mg/100ml）;
U丁＝2×0.24=0.48（mg/100ml）;U乙＝2×1.01=2.02（mg/100ml）;
2.6四大酯含量测定结果的表示：
C己＝（173.5±4.00mg/100ml），k＝2，P＝95%；
C乳＝（80.83±2.52mg/100ml），k＝2，P＝95%；
C丁＝（18.53±0.48mg/100ml），k＝2，P＝95%；
C乙＝（80.67±2.02mg/100ml），k＝2，P＝95%。
3.讨论
3.1不确定度的结果评定
以己酸乙酯为例评定检测过程中的不确定度以及其贡献率[12]见表4。
表4己酸乙酯测定的不确定度评定结果
不确定度分量
（uncertaintyitem）
相对标准不确定度
（relativestandarduncertainty）
不确定度贡献率*
（uncertaintycontributionratio）/%
标准工作液中己酯不确定度U己（rel）
己酯纯度urel（p己）=0.00058
0.1187
己酯称量urel（m己）=0.00033
0.0382
己酯配制urel（v100）=0.00250
2.2089
己酯配制urel（v5）=0.00380
5.1034
标准工作液中内标不确定度Usi（rel）
内标纯度urel（psi）=0.00029
0.0297
内标称量urel（msi）=0.00213
1.6031
内标配制urel（v0.1）=0.01100
42.7640
酒样不确定度
Us（rel）
酒样配制urel（v5）=0.00380
5.1034
酒样中内标配制urel（v0.1）=0.0110
42.7640
气相色谱仪不确定度U（R）
工作液urel（RI）=0.0010
0.3534
酒样中urel（RS，）=0.0003
0.0318
合成己酯不确定度
U己（y）=0.0115
100
*不确定度贡献率计算方法：
分析评估不确定度时，应尽量注意产生不确定度的所有来源，因为合成不确定度的数值几乎完全取决于重要的不确定度分量。
从表1的各标准不确定度分量所占比例可以看出，应用气相内标法对浓香型白酒四大酯含量测定过程中，使用玻璃器具产生的不确定度所占比例最大达90%以上，其中标准工作液液的配制及酒样内标溶液的配制为不确定度的主要来源，两次使用0.1mL刻度移液管引起的不确定度贡献率为85%以上。
同样道理，乳酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯测量的主要不确定度来源也如此。
3.2避免引入大的不确定度
本文分析了实验中标准工作液液、酒样品溶液配制过程中使用的100mL量瓶及0.1，5mL移液管在使用过程中的相对不确定度,结果如图1。
从图1中可以看出0.1mL移液管的使用对不确定度的影响最大，约为100mL量瓶、5mL移液管使用过程中所引入不确定度的两倍。
由此可见在溶液配制过程中减少移液管的使用次数或降低溶液的移取定容配制次数，是降低溶液配制不确定度的主要办法；其次尽量使用容量大的合格玻璃量具也是降低配制过程不确定度的有效方法。
同时应尽量降低实验室操作温度、湿度的偏差，以尽量减少由于溶液膨胀、电子天平使用过程中所引入较大的不确定度。
根据作者了解，包括很多酒厂在日常工作中大部分检测工作者忽略了一大问题，即在溶液浓度计算时，在加了内标的工作液和酒样中，其实它们是被内标液稀释了的样品，这一点很容易让大家忽略。
如一个工作员他吸了0.1mL内标，再加入5mL标准工作液，假设标准工作液的浓度为300mg/100mL，配制内标后的实际浓度应该为300×5÷（5+0.1）=294.12（mg/100mL）,在色谱定量时应按该浓度计算,而不是容量瓶里的浓度300mg/100mL，这样会使测量结果因计算而直接偏大约2%。
本实验前面配制时均以加入4.9mL液体与0.1mL内标，总体积5mL单独计算其浓度。
参考文献
[1]国家质量技术监督局计量司组编.JJF1059-1999测量不确定度的评定与表示[M].:
中国计量,1999
[2]中国实验室国家认可委员会编.检测和校准实验室认可准则[M].ISO/IEC17025:
2005.:
中国标准,2006
[3]沈怡方.白酒中四大乙酯在酿造发酵中形成的探讨[J].酿酒科技,2003，（5）:
28-31.
[4]孙细珍.CP-wax毛细管柱在白酒香味组分分析中的应用.材料物理与化学（专业）博士论文2000年度.中国科学院XX冶金研究所.
[5]GB/T10781.1-2006.浓香型白酒[S],中华人民XX国国家标准.
[6]GB/T10345-2007.白酒分析方法[S],中华人民XX国国家标准.
[7]EllisonS.L.R.,RossleinM,WilliamsA,EURACHEM/CITACGuide,QuantifyingUncertaintyinAnalyticalMea
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