白酒中己酸乙酯检测方案(毛细管柱)

DOI：10.13746/j.njkj.2011.09.022北京豫维科技有限公司联系人：水先生电话：18911849923103 北京豫维科技有限公司联系人：水先生电话：189118499232011 No.9(Tol.207)酿酒科技2011年第9期(总第207期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 酿酒科技2011年第9期(总第207期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY2011 No.9(Tol.207) 白酒中己酸乙酯测定的不确定度评定 张新乔 (邵阳市计量测试检定所，湖南 邵阳 422000) 摘 要： 参照国家标准 GB/T 10345—2007，采用气相色谱内标法测定白酒己酸乙酯含量，对整个测量过程的不确定度来源进行了分析，并用 Excel 表格对不确定度各个分量进行了评定和合成。 关键词： 己酸乙酯； 气相色谱； 测量不确定度 中图分类号：TS261.7；O657.71 文献标识码：B 文章编号：1001-9286(2011)09-0103-04 Evaluation of Uncertainty in the Determination of Ethyl Caproate in Liquor ZHANG Xinqiao (Shaoyang Institute of Measurement and Testing， Shaoyang， Hu’nan 422000， China) Abstract：Base on national standards GB/T 103452007， gas chromatography internal standard method was applied to measure ethyl caproate con-tent in liquor. The uncertainty source in the whole measurement process was analyzed and each component of the uncertainty was evaluated andcombined by Excel. 20世纪80年代以来，不确定度研究分析结果已在许多实验室和计量机构中广泛使用。当检测结果处于产品质量标准的临界值，有可能判定被检产品不合格时，应该给出测量结果的不确定度。随着国际贸易的不断发展，市场竞争日益激烈，不确定度应用在实验室的质量管理和质量保证中越来越重要。笔者以白酒中己酸乙酯测定为例给出气相色谱法测定样品中醇、酯类含量的测量结果的不确定度分析评定方法，同时编制了 Excel 电子表格，实现了不确定度评定与样品数据处理的同步进行，使测定结果的不确定度评定简单化，让普通检验人员都能对自己的检验数据给出可靠的测量结果的不确定度。 1 材料与方法 1.1 仪器与试剂 气相色谱仪：Agilent 6890N 型，附带氢火焰检测器，7683自动进样器，美国安捷伦公司。己酸乙酯(色谱纯，99.5%)、乙酸正丁酯(色谱纯，99.5%)、无水乙醇(分析纯，99.7%)。60%乙醇溶液：在500 mL 容量瓶中加入300 mL无水乙醇，用重蒸馏水定容至刻度，混匀，用色谱仪检查无杂质峰。 己酸乙酯标准储备液：精密称取己酸乙酯1.8074g于容量瓶中，添加60%乙醇溶液至刻度，混匀，得18.074 mg/mL 的己酸乙酯标准储备液。 乙酸正丁酯内标溶液：精密称取乙酸正丁酯 1.7648 g于容量瓶中，添加60%乙醇溶液至刻度，混匀，得17.648 mg/mL 的乙酸正丁酯内标溶液。 1.2 分析条件 色谱柱：HP-INNOWax 石英毛细管柱(30mx0.32mmx0.25 um)；载气：氮气；柱前压：52kPa；恒流：线速度30 cm/s；载气流速：1.8mL/min；分流比：20：1；分流流速：36 mL/min；进样口温度：200℃；柱温：初始温度35℃，保持4 min，以3.5℃/min 升温至70℃，保持1 min；以20℃/min 升温至180℃，以20℃/min降温至35℃；检测器温度：250℃；氢气流速：30mL/min；空气流速：300 mL/min；尾吹气流速：30 mL/min；进样量：1pL。 2 结果与分析 2.1 数学模型 取己酸乙酯标准储备液，用60%乙醇溶液配制成0.1807mg/mL、0.3615mg/mL、0.9037 mg/mL、1.8074 mg/mL、3.6148 mg/mL 的标准溶液。吸取标准溶液各 5.0 mL 于具塞试管中，分别加入内标溶液 0.2 mL。混匀后，在上述色谱条件下，每个浓度标样分别进行5次平行测定，建立校准曲线的回归方程。校准曲线的回归方程为：y=bx+a.酒样中己酸乙酯的浓度为 x=(y-a)/b，式中y为己酸乙酯峰面积与内标峰面积的比值(As/A，)，x为质量浓度(p，mg/mL)，b 为斜率，a为截距。 2.2 酒样中己酸乙酯测定值 ( 收稿日期：2011-03-25； 修回日期：2011-05-19 ) ( 作者简介：张新乔(1966-)，男，湖南人，高 级 工程师，从事仪器分析方法研究。 ) 吸取白酒样品 5.0mL于具塞试管中，加入内标溶液0.1mL，混匀后，进样测定。测定过程采用不少于5次进样的方式，取平均值为测量结果。 2.3 确定和分析不确定度来源 由于测定结果是通过测量内标及被测组分的峰面积的相对值来进行计算的，因此，在一定程度上消除了操作条件等的变化而引起的误差，所以忽略了进样量的不确定度。己酸乙酯测定过程相关不确定度的来源见图1。 图1 己酸乙酯测定相关不确定度来源因果图 2.4 ：不确定度分量的计算 不确定度分量可分为A类和B类。A类不确定度分量是由统计确定的标准不确定度分量，以平均值的实验标准偏差表征。B类不确定度分量是用非统计方法确定的标准不确定度分量。 2.4.1 A 类不确定度 取一种浓度己酸乙酯标准溶液进行 n 次测定结果的标准差为： 由于每次测定采用不少于5次进样测定白酒样品的方式，其平均值的相对标准不确定度为： 2.4.2 B类不确定度 2.4.2.1 标准溶液浓度的不确定度 标准溶液浓度p的不确定度取决于纯度P、质量m、体积V的不确定度。 ①纯度P产生的不确定度 色谱纯己酸乙酯含量为99.5%，U(P)=0.5%，假设为矩形分布，则其标准不确定度为： ②称量产生的不确定度 天平检定证书中实际分度值为 U(m)=0.1 mg，按均匀分布计算，其标准不确定度： 天平称量误差为0.2 mg，按正态分布计算，其标准不确定度为： 天平n次重复性实验标准差为 S(m)=0.2 mg，其标准不确定度可直接引用 天平的合成标准不确定度及相对合成标准不确定度分别为： ③容量瓶产生的不确定度 100 mL 容量瓶检定实际容量为100.04 mL，U(Vp)=0.04mL，按矩形分布，其容量误差的标准不确定度为： 温度变化引起的液体体积变化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为β=2.1x10-/℃，100mL容量瓶是在20℃下校准的，实验室温度在20±▲t℃之间波动，按矩形分布计算的标准不确定度为： 容量瓶容量n 次重复性实验标准偏差为 S(Vp)=0.01 mL，其标准不确定度可直接引用： 容量瓶合成标准不确定度及相对合成标准不确定度分别为： ④稀释标准溶液用吸量管产生的不确定度 10 mL 吸量管检定实际容量为10.01mL，U(Vg)=0.01mL，按矩形分布，其容量误差的标准不确定度为： 温度变化引起不确定度为： 吸量管 n 次重复性实验标准偏差为S (Vg)=0.005 mL，其标准不确定度可直接引用： 吸量管合成标准不确定度及相对合成标准不确定度分别为： 2.4.2.2 取样量器产生的不确定度 ①取酒样用吸量管产生的不确定度 5mL吸量管检定实际容量为5.003 mL，U(Vg)=0.003mL，按矩形分布，其容量误差的标准不确定度为： 北京豫维科技有限公司联系人：水先生电话：18911849923 张新乔·白酒中己酸乙酯测定的不确定度评定 温度变化引起的不确定度为： 吸量管n 次重复性实验标准偏差为 S(Vq)=0.005mL，其标准不确定度可直接引用： 吸量管合成标准不确定度及相对合成标准不确定度分别为： ②取内标用移液器产生的不确定度 吸取内标使用100pL 移液器，检定相对标准差为S(Vy)=0.12%，相对标准不确定度可直接引用： 2.4.2.3 气相色谱产生的不确定度 气相色谱检定准确度为 U(GC)=2.00%，按正态分布计算，其标准不确定度： 2.4.2.4 校准曲线产生的不确定度 校准曲线产生的不确定度源于其残差的标准差，残差为测定值(y)与校准曲线拟合值(y)之差的绝对值为(y-y)。 校准曲线的残差标准差为： 2.5 合成标准不确定度的计算 根据己酸乙酯测定相关不确定度来源因果图，己酸乙酯测定的相对合成不确定度： 2.6 扩展不确定度的计算 u(p)=ure(p) xp=0.0167 mg/mL。取包含因子k=2，则扩展不确定度： 3 测量不确定度报告 该酒样中己酸乙酯含量不确定度报告如下： p=1.6272 mg/mL，U=0.0334 mg/mL，k=2。 计算过程及标准不确定度汇总表见 Excel 表。 4 测量不确定度验证 用上述方法测定浓度为 0.1807 mg/mL、0.3615mg/mL、0.9037 mg/mL、1.8074 mg/mL、3.6148 mg/mL 的标准溶液，结果见表1。 表1 不确定度验证表 (mg/mL) 项目 验证结果 标准液标称浓度 0.1807 0.3615 0.9037 1.8074 433.6140 标准液测量浓度 0.1802 0.3632 0.8963 1.7987 3.6196 误差(%) -0.27 0.47 -0.82 -0.48 0.15 测量结果表明：测量误差小于1.00%。 5 结论 表2 白酒中己酸乙酯含量测定的不确定度评定 Excel 表 项旧 校准曲线 回归方程 样品 谱测量 称重 瓶计量 管计量 管计量 项目 参数 测量 重复性重复性 重复性 重复性 重复性 yi X： A；/A. A：/A. m： Vg： Vqi Vy： 己酸乙酯纯度(%) 99.5 1 0.6652 0.1807 5.5598 天平分度值(g) 0.0001 2 1.3255 0.3615 5.5786 天平称量误差(g) 0.0002 3 3.0816 0.9037 5.5772 样品重量(g) 1.8074 4 6.1506 1.8074 5.5544 100 mL 容量瓶容量误差(mL) 0.04 5 12.3224 3.6140 5.5762 10mL吸量管容量误差(mL) 0.01 6 a 0.0536 5mL 吸量管实际容量(mL) 0.003 7 b 3.3896 100 pL 移液器标准差(%) 0.12 8 r 1.0000 气相色谱仪准确度(%) 2.0 9 y=bx+a 实验室温度(℃) 22.0 10 使用说明 平均值 4.7091l 1.3735 5.5692 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.常规操作中只要输入灰色区域的校准曲线 n Se S 5 0 0 0 0 0 回归方程数据(5组)和样品测量数据(不 S 0.0392 7.8757 0.011 0.0200 0.0002 0.0100 0.0050 0.0050 多于10个)即可得出所有结果。 表3 标准不确定度汇总表 标准不确定度分量 不确定度来源 标准不确定度 Ui urel(P) 色谱纯纯度引起的不确定度分量 2.89E-03 50 urai (x) 测量重复性的不确定度 5.50E-03 50 uri(m) urel (GC) 气相色谱准确度 6.67E-03 50 u(m) 称量引起的标准不确定 天平分度值 2.89E-05 50 u(m) 度分量 称量误差 1.18E-04 6.67E-05 63 50 urei(Vp) u(m) 重复性 2.00E-04 50 u (Vp) 容量瓶引起的标准不确 容量误差 2.31E-02 50 u (Vp2) 定度分量 温度变化 3.49E-04 2.42E-02 117 50 u (Vps) 重复性 1.00E-02 50 uri(Vg) u (Vg)) 10 mL吸量管引起的标准 容量误差 5.77E-03 50 u (Vg2) 不确定度分量 温度变化 8.01E-04 2.42E-03 116 50 Urei(Vq) u(Vg：) 重复性 5.00E-03 50 u (Vq) 5mL吸量管引起的标准 容量误差 1.73E-03 50 u (Vq2) 不确定度分量 温度变化 2.65E-03 1.21E-02 69 50 u (Vg3) 重复性 5.00E-03 50 Urei(Vy) 100 uL移液器引起的标准不确定度分量 1.20E-03 50 Urai (x) 校准曲线引起的标准不确定度分量 2.90E-03 50 ure(p) 己酸乙酯测定的相对合成不确定度 0.0100 165 定度来源进行分析，并对其不确定度分量进行评定，得出该分析方法的测量不确定度；同时可以看出，人员的操作水平、气相色谱仪和标准品纯度等对气相色谱法测量不确定度影响较大。因此，在测试样品时，必须严格操作规范，并且使用合格的计量器具。 ( [1 ] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准 化管理委员会，GB/T 10345—2007 白酒分分方法[S].北京：中国标准出版社，2007. ) ( 国家质量技术监督局.JJF 1059—1999 中华人民共和国国家计量技术规范测量不确定度评定与表示[S].北京：中国计量 出版社，1999. ) ·十 (上接第102页) 续表1发香型茶酒主要香气成分与相对含量 保留时间(min) 香气组分 分子式 相对面积(%) 相似度(%) 67.2149 油酸腈 CsiHs：N 0.0863 91 67.5583 正十八烷 CH： 0.0532 97 67.7034 十七清 CiHN 0. 0278 96 68.0758 十九烷 C Hac 0.0196 93 68.1967 (z，z表示)-9，12-十八碳二烯酸 C1gHe40 0.0285 95 68.7046 9，12-十八碳二烯酸乙酯 CH0 0. 0551 95 69.2318 硬脂酸乙酯 CH4c0 0.03 99 70.0105 二十三烷 CzH4e 0.1646 91 70.4119 1-二十六烷 C，H4 0.1124 95 71.1664 二十八烷 CH 0.3946 96 71.6453 油酸酰胺 CieHNO 0.1581 98 72.2111 角鲨烯 C.Hc 0.7788 98 73.0672 二十烷 C，H4z 0.2586 99 73.3526 正-14-二十九烷 CzHsc 0.0227 93 74.9874 二十九烷 CzHac 0.1666 89 ( [6 邱新平，李立祥，蒋其忠，等.发酵型茶酒酿造工艺参数研究[]. 食品科学，2010(6)：300-304. ) ( [7] 张巧珍，杨志言，肖冬光.荔枝酒香味成分初探[].酿酒， 2008，166(4)：49-51. ) ( [8 彭帮柱，岳田利，袁亚宏，等.气相色谱-质谱联用法分析苹果酒香气成分的研究[].西北农林科技大学学报，2006，34(1)： 71-74. ) ( 9 杨红亚，吴少华，王兴红，等.气质联用分析青梅发酵酒和浸泡酒的香气成分[].酿酒科技，2005(9)：80-83. ) ( [101 ) ] 汪立平.苹果酒酿造中香气物质的研究[D].无锡：江南大学， ) ( 111 马立志，王瑞，蔡竹，等.刺梨干酒香气成分的 GC/MS 分析[J]. 酿酒科技，2008(2)：114-115. ) ( [121 王贞强，马波，迟建，等.荔枝酒香气成分的 GC/MS 分析[J].食 品科学，2006，22(8)：135-138. ) ( [131 龙明华.以浓缩苹果汁酿造的苹果酒挥发性发气成分分析[J]. 酿酒科技，2006(6)：94-95. ) ( [141 薛洁，涂正顺，常伟，等.中国特有野生水果欧李香气成分的 GC-MS分 析 [J].中国食品学报，2008，8(1)：125-129. ) 网址：： www. yuweichina.com 邮箱watercom 白酒中己酸乙酯测定的不确定度评定参照国家标准GB/T 10345—2007，采用气相色谱内标法测定白酒己酸乙酯含量，对整个测量过程的不确定度来源进行了分析，并用Excel 表格对不确定度各个分量进行了评定和合成。