都 蕓，左惠君，姜艷麗，張露月，邱怡筠

（1.煙臺(tái)市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東煙臺(tái) 264000；2.煙臺(tái)市牟平區(qū)食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東煙臺(tái) 264000）

白酒作為中國(guó)的國(guó)酒，具有悠久的歷史和深厚的文化底蘊(yùn)，并深受廣大群眾的喜愛(ài)[1]，酯類(lèi)物質(zhì)是白酒中香氣的主要來(lái)源，不同香型酒的特征也往往都體現(xiàn)在酯類(lèi)的分布和數(shù)量上[2]，其中濃香型白酒的主體香味物質(zhì)是己酸乙酯，其含量的高低直接影響著濃香型白酒的質(zhì)量[3]。因此，酯類(lèi)物質(zhì)是評(píng)價(jià)白酒品質(zhì)高低的一項(xiàng)重要的理化指標(biāo)。通過(guò)對(duì)白酒中總酯的測(cè)量不確定度評(píng)定，來(lái)評(píng)價(jià)檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性?？蔀閷?shí)驗(yàn)室在該項(xiàng)目檢測(cè)過(guò)程中提高數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性作一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：市售某品牌白酒。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：[c(NaOH)=0.1000mol/L]，產(chǎn)品編號(hào)：GBW(E)081126，擴(kuò)展相對(duì)不確定度=0.2%，廠家：深圳市博林達(dá)科技有限公司。

無(wú)水乙醇：分析純，廠家：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

儀器與設(shè)備：25 mL（A 級(jí)）酸式滴定管，25 mL（A 級(jí)）單標(biāo)吸量管，50 mL（A 級(jí)）單標(biāo)吸量管，天津市天玻玻璃儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 測(cè)量依據(jù)

用堿中和樣品中的酸，再準(zhǔn)確加入一定量的堿，加熱回流使酯類(lèi)皂化，用酸滴定過(guò)量的堿，通過(guò)消耗堿的量計(jì)算出總酯的含量[4]，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度控制在（20±2）℃。

1.2.2 樣品處理及測(cè)定

吸取白酒樣品50.0 mL 于250 mL 回流瓶中，加2 滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至粉紅色（切勿過(guò)量，過(guò)量1 滴氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，結(jié)果偏差0.01 g/L[5]），中和白酒中的總酸。再準(zhǔn)確加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液25.00 mL，搖勻，沸水浴上回流30 min（或靜置皂化24 h以上[6]），取下冷卻，用硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行滴定，使紅色剛好完全消失為其終點(diǎn)，記錄消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積V1。

1.2.3 空白測(cè)定

吸取40 %（v/v）乙醇（無(wú)酯）溶液50.0 mL，加2滴酚酞指示劑，直接準(zhǔn)確加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液25.00 mL，按照上述步驟進(jìn)行操作，記錄消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積V0（經(jīng)試驗(yàn)得出，50.0 mL乙醇（無(wú)酯）溶液加入1/4 滴氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液就發(fā)生變色，忽略乙醇溶液的酸中和體積）。

1.2.4 計(jì)算公式

式中：X——白酒樣品中總酯的質(zhì)量濃度（以乙酸乙酯計(jì)），g/L；

C——硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol/L；

V0——空白試驗(yàn)消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

V1——白酒樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

88——乙酸乙酯（CH3COOC2H5）的摩爾質(zhì)量的數(shù)值，g/mol。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)量數(shù)據(jù)及測(cè)量結(jié)果（表1）

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)及測(cè)量結(jié)果

2.2 測(cè)量不確定度來(lái)源分析

根據(jù)《化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定》[7]規(guī)則及白酒中總酯的計(jì)算公式可知，指示劑法測(cè)量白酒中總酯的含量不確定度來(lái)源主要有總酯測(cè)量重復(fù)性（A類(lèi)不確定度）、取樣體積、滴定體積、標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度、乙酸乙酯摩爾質(zhì)量。具體組成見(jiàn)圖1。

3 測(cè)量不確定度的評(píng)定

3.1 評(píng)定A類(lèi)不確定度

圖1 總酯測(cè)定不確定度來(lái)源圖示

A 類(lèi)不確定度即為測(cè)量重復(fù)性不確定度，等于測(cè)量結(jié)果平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差[8]。

8次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

3.2 評(píng)定取樣體積V的不確定度u（V）

3.2.1 單標(biāo)吸量管容量引入的不確定度u1（V）

50 mL A級(jí)單標(biāo)吸量管容量允差[9]為±0.05 mL，按平均分布得：

3.2.2 溫度波動(dòng)對(duì)單標(biāo)吸量管引入的不確定度u2（V）

白酒樣品的實(shí)測(cè)酒精度為45.1 %vol，其體積膨脹系數(shù)：根據(jù)《新編酒精密度濃度和溫度常數(shù)數(shù)據(jù)表》[10]中表Ⅱ“酒精溶液密度與溫度和體積濃度關(guān)系表”，45%vol酒精在20 ℃附近的密度見(jiàn)表2。

表2 45%vol酒精在不同溫度下的密度

根據(jù)表2 求得45 %vol 酒精溶液體積膨脹系數(shù):7.7×10-4/℃；實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化為20 ℃±2 ℃，溫度波動(dòng)按均勻分布k=，則溫度波動(dòng)產(chǎn)生的不確定度：

3.2.3 評(píng)定取樣體積的不確定度u（V）

容量和溫度對(duì)取樣體積的不確定度是互相獨(dú)立的，合成二者得到取樣體積的不確定度：

3.3 評(píng)定滴定體積（V0-V1）引入的不確定度

根據(jù)試驗(yàn)，酯類(lèi)皂化消耗的堿由酸的滴定體積（V0-V1）計(jì)算，滴定體積（V0-V1）的不確定度由樣品滴定體積V1、空白滴定體積V0引入，V1和V0可認(rèn)為互相獨(dú)立。

3.3.1 評(píng)定樣品滴定體積的不確定度u（V1）

樣品滴定體積V1的不確定度來(lái)源有中和酸過(guò)程、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸取體積、滴定管的容量允差、溫度波動(dòng)、指示劑變色區(qū)間、讀數(shù)誤差6 個(gè)方面。

3.3.1.1 中和酸時(shí)體積引入的不確定度u中（V1）

中和酸時(shí)體積的不確定度來(lái)源于指示劑的變色區(qū)間，臨近終點(diǎn)時(shí)，采用半滴技術(shù)滴定，指示劑變色區(qū)間為半滴的體積0.025 mL，中間值為最佳中和體積，如圖2所示。

圖2 指示劑變色區(qū)間示意圖

3.3.1.2 吸取25 mL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度u1（V1）

（1）溫度波動(dòng)對(duì)單標(biāo)吸量管引入的不確定度u11（V1）

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化為20 ℃±2 ℃，0.1000 mol/L氫氧化鈉溶液膨脹系數(shù)取水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃[11]，溫度波動(dòng)按均勻分布，則溫度波動(dòng)產(chǎn)生的不確定度：

（2）單標(biāo)吸量管體積測(cè)量的不確定度u12（V1）

試驗(yàn)中樣品和空白溶液所加氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用同1 只25 mL 單標(biāo)吸量管量取，其體積測(cè)量的不確定度來(lái)源于25 mL 單標(biāo)吸量管測(cè)量體積的重復(fù)性，與容量允差無(wú)關(guān)。相同溫度下重復(fù)測(cè)量單標(biāo)吸量管中純水的質(zhì)量，以純水質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)近似得到單標(biāo)吸量管體積測(cè)量的重復(fù)性偏差[12]。10次測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 相同溫度下25 mL單標(biāo)吸量管純水質(zhì)量

（3）吸取25 mL 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度u1（V1）由溫度波動(dòng)和單標(biāo)吸量管體積測(cè)量的重復(fù)性互相獨(dú)立的兩部分組成。

3.3.1.3 滴定管容量允差引入的不確定度u2（V1）

25 mL A級(jí)滴定管容量允差[9]為±0.04 mL，而實(shí)際滴定體積約為11.5 mL，參照GB 12807—1991《實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器分度吸量管》[13]，11 mL 的容量偏差約為±0.02 mL，按均勻分布，得：

3.3.1.4 溫度波動(dòng)引入的不確定度u3（V1）

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化為20 ℃±2 ℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，溫度波動(dòng)按均勻分布k=，則溫度波動(dòng)產(chǎn)生的不確定度：

3.3.1.5 終點(diǎn)指示劑的變色區(qū)間引入的不確定度u4（V1）

具體評(píng)定過(guò)程見(jiàn)3.3.1.1。

指示劑的變色區(qū)間引入的不確定度為u4（V1）=

3.3.1.6 讀數(shù)時(shí)引入的不確定度u5（V1）

操作人員的眼睛分辨力可達(dá)0.1 mm 左右，其引起的質(zhì)量誤差為±1.0×10-2g[14]，滴定溶液的密度近似為20 ℃下蒸餾水的密度ρ=998.20 g/L，25 mL滴定管讀數(shù)誤差約為0.01 mL，按均勻分布k=計(jì)算：

3.3.1.7 合成樣品滴定體積引入的不確定度u（V1）

樣品滴定體積由u中（V1）、u1（V1）、u2（V1）、u3（V1）、u4（V1）、u5（V1）6 個(gè)相互獨(dú)立的部分組成。合成得樣品滴定體積的不確定度u（V1）。

3.3.2 空白滴定體積引入的不確定度u（V0）

空白滴定過(guò)程中和酸所用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積忽略不計(jì)，不進(jìn)行評(píng)定?？瞻椎味ㄟ^(guò)程中主要的不確定度分量有氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸取體積、滴定管的容量允差、溫度、指示劑變色區(qū)間、讀數(shù)誤差、測(cè)量的重復(fù)性6個(gè)方面。

3.3.2.1 滴定管容量允差引入的不確定度u1（V0）

25 mL A級(jí)滴定管容量允差[9]為±0.04 mL，按均勻分布得：

3.3.2.2 溫度波動(dòng)引入的不確定度u2（V0）

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化為20 ℃±2 ℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，溫度波動(dòng)按均勻分布k=，3次空白滴定體積為V0：24.10 mL、24.09 mL、24.12 mL，為24.10，則溫度波動(dòng)產(chǎn)生的不確定度：

3.3.2.3 3次測(cè)量平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差

3 次空白滴定體積為V0分別為24.10 mL、24.09 mL、24.12 mL，為24.10 mL，根 據(jù)JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[15]運(yùn)用極差法來(lái)計(jì)算引入的不確定度u3（V0），3 次測(cè)量極差系數(shù)

3.3.2.4 吸取25 mL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度u4（V0）

具體評(píng)定過(guò)程見(jiàn)3.3.1.2，u4（V0）=0.0105 mL

3.3.2.5 指示劑的變色區(qū)間引入的不確定度u5（V0）

具體評(píng)定過(guò)程見(jiàn)3.3.1.5，u5（V0）=0.00722 mL

3.3.2.6 讀數(shù)時(shí)引入的不確定度u6（V0）

具體評(píng)定過(guò)程見(jiàn)3.3.1.6，u6（V0）==0.00577 mL

3.3.2.7 合成空白滴定體積引入的不確定度u（V0）

空白滴定體積由u1（V0）、u2（V0）、u3（V0）、u4（V0）、u5（V0）、u6（V0）6 個(gè)相互獨(dú)立的部分組成。合成得空白滴定體積的不確定度。

3.3.3 評(píng)定滴定體積（V0-V1）的不確定度u（V0-V1）

滴定體積（V0-V1）相對(duì)不確定度：ur（V0-V1）=

3.4 評(píng)定乙酸乙酯（C4H8O2=88）摩爾質(zhì)量的不確定度

國(guó)際原子量由IUPAC(國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))每?jī)赡旯家淮?，目前最新的版本?017版。碳、氫、氧3 種元素均以原子量“區(qū)間”[a,b]表示其原子量范圍。根據(jù)IUPAC 發(fā)布的技術(shù)報(bào)告[19]，按均勻分布計(jì)算元素的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即u(Ar)=；在一般應(yīng)用中，以a,b 平均值為元素的原子量值。具體數(shù)值見(jiàn)表4。

3.4.1 根據(jù)表4計(jì)算乙酸乙酯的不確定度u1（M）

表4 碳、氫、氧原子量數(shù)值

3.4.2 乙酸乙酯修約的不確定度u2（M）

公式中乙酸乙酯摩爾質(zhì)量修約為88，存在修約的不確定度。

3.4.3 合成乙酸乙酯（C4H8O2=88）摩爾質(zhì)量的不確定度

3.5 評(píng)定硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的不確定度ur（c）

硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液c（1/2H2SO4）=0.1004 mol/L（GBW(E)081602），標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定證書(shū)提供，擴(kuò)展不確定度為0.2 %，則相對(duì)不確定度：ur（c）=0.001。

3.6 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度

根據(jù)評(píng)定過(guò)程可知，總酯測(cè)量重復(fù)性、取樣體積、滴定體積、標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度、乙酸乙酯摩爾質(zhì)量這五部分互相獨(dú)立，因此合成相對(duì)不確定如下：

4 擴(kuò)展不確定度及不確定度報(bào)告

取包含因子k=2，相對(duì)擴(kuò)展不確定度Ur=k×ur=2×0.00491=0.00982≈1.0%。

白酒中總酯的結(jié)果：2.22（1±1.0%）g/L，k=2，式中正負(fù)號(hào)后的數(shù)為相對(duì)擴(kuò)展不確定度Ur的值。

當(dāng)以擴(kuò)展不確定度U 表示時(shí)，U=0.022 g/L≈0.03 g/L，白酒中總酯的結(jié)果：（2.22±0.03）g/L，k=2，各類(lèi)相對(duì)不確定度主要分量及貢獻(xiàn)見(jiàn)表5及圖3。

5 結(jié)果討論與分析

5.1 從表5 可以看出，指示劑法測(cè)量白酒總酯中乙酸乙酯的不確定度評(píng)定中乙酸乙酯摩爾質(zhì)量、滴定體積（V0-V1）的貢獻(xiàn)最大，分別達(dá)到44.7 %和33.0%，次之為測(cè)量重復(fù)性占13.5%。乙酸乙酯摩爾質(zhì)量的修約是其不確定度主要來(lái)源，究其原因在于摩爾質(zhì)量修約保留的有效位數(shù)過(guò)少。因此在測(cè)定過(guò)程中檢測(cè)人員需要正確的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，控制好滴定速度，并可以通過(guò)增加平行測(cè)定次數(shù)來(lái)提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[16]，其次通過(guò)王運(yùn)霄[17]、崔健[18]等研究人員的研究表明，氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入劑量及皂化時(shí)間對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定的影響。

5.2 本文摩爾質(zhì)量評(píng)定部分中的原子量采用IUPAC(國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))發(fā)布的最新版本（2017 版）。2017 版中包括碳、氫、氧等13 種元素以原子量“區(qū)間”[a,b]表示其原子量范圍，71 個(gè)元素用Ar(U[Ar(E)])中心值后括號(hào)內(nèi)帶1 位不確定度值數(shù)據(jù)表示標(biāo)準(zhǔn)原子量。在IUPAC 發(fā)布的技術(shù)報(bào)告Atomic weights of the elements 2009[20]和Interpreting and propagating the uncertainty of the standard atomic weights（2018 版）[19]認(rèn)為U[Ar(E)]是“a decisional uncertainty,或decisional expanded uncertainty”，可譯為決策的擴(kuò)展不確定度，因此括號(hào)內(nèi)的不確定度不是標(biāo)準(zhǔn)不確定度；也不是一般意義的擴(kuò)展不確定度，不能按擴(kuò)展因子k=2 或3 來(lái)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度。技術(shù)報(bào)告規(guī)定“If there is no specific statement on the distribution of possible values,then the distribution should be regarded as a rectangular distribution”，譯為“如果沒(méi)有具體說(shuō)明可能值的分布，則分布應(yīng)視為矩形分布”，在其示例中亦按矩形分布評(píng)定。因此，的標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)按矩形分布評(píng)定，u。國(guó)內(nèi)的文獻(xiàn)中如CNASGL06《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》[21]亦引用上述規(guī)定。而在JJF 1059.1—2012 中認(rèn)為“基礎(chǔ)計(jì)量學(xué)研究，基本物理常量測(cè)量通常使用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度”[15]，國(guó)際原子量中括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的值，并且在評(píng)定示例中引用這一規(guī)定，如Ar(K)=39.0983（1），鉀的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u[Ar(K)]=0.0001，這種觀點(diǎn)似有不妥。

表5 各類(lèi)相對(duì)不確定度主要分量及貢獻(xiàn)

圖3 各類(lèi)不確定度主要分量占比示意圖

5.3 樣品滴定過(guò)程，加入氫氧化鉀溶液前的指示劑顏色與滴定終點(diǎn)指示劑顏色不一致，導(dǎo)致系統(tǒng)誤差，屬測(cè)量方法的不確定度，不予評(píng)定。

5.4 樣品滴定體積V1的重復(fù)性合并在測(cè)量結(jié)果重復(fù)性不確定度評(píng)定中，不必在滴定體積V1中評(píng)定，而空白滴定體積V0的重復(fù)性不能合并在測(cè)量結(jié)果重復(fù)性中，需在空白滴定體積V0不確定度中進(jìn)行評(píng)定。