啤酒中雙乙酰測定的不確定度評估

田玉紅 ，陳　嶸 ，尹　花

(1.啤酒生物發(fā)酵工程國家重點實驗室，山東青島 266061； 2.青島啤酒股份有限公司科研中心，山東青島 266061)

雙乙酰是啤酒發(fā)酵過程中酵母代謝產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，在啤酒中的閾值為0.15 mg/L。當雙乙酰含量超過閾值時，會使啤酒產(chǎn)生令人不愉快的餿飯味，嚴重影響啤酒的風味和口感。雙乙酰在啤酒中的含量與還原程度是啤酒成熟的重要標志。在《GB 4927—2008啤酒》[1]中，規(guī)定了優(yōu)質(zhì)淡爽型啤酒雙乙酰的含量需控制在0.1 mg/L以下。在《GB/T 4928—2008啤酒分析方法》[2]中，給出了蒸餾法測定雙乙酰的過程。

測量不確定度是表征合理地賦予被測量值的分散性與測量結果相聯(lián)的參數(shù)[3]。作為一種科學方法，不確定度有效評定了測量結果。本研究對啤酒中雙乙酰測定過程中的不確定度主要來源進行了分析，建立數(shù)學模型并對引入的不確定度分量進行評定，為啤酒企業(yè)質(zhì)量控制及檢驗報告的合理性提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料、試劑及儀器

材料、試劑：啤酒，市售；鄰苯二胺、鹽酸、正己醇均為分析純。

儀器設備：純水儀，Milli-Q Plus；紫外分光光度計，Amersham Biosciences Ultrospec 2100pro型；10 mm石英比色皿；帶有加熱套管的雙乙酰蒸餾器。

1.2　測量原理與方法

1.2.1　雙乙酰的檢測原理

用蒸汽將雙乙酰蒸餾出來，與鄰苯二胺反應，生成2,3-二甲基喹喔啉，在波長335 nm處測其吸光度。由于其他聯(lián)二酮類都具有相同的反應特征，另外蒸餾過程中部分前驅(qū)物質(zhì)要轉(zhuǎn)化成聯(lián)二酮，因此上述測定結果為總聯(lián)二酮含量，以雙乙酰表示。

1.2.2　檢測步驟

取未除氣的待測酒樣100 mL（取樣時加消泡劑正己醇），于蒸餾器內(nèi)進行蒸餾，收集鎦出液至25 mL容量瓶中，定容。分別吸取10 mL鎦出液于兩支干燥的比色管中，第1支管中加入鄰苯二胺溶液（1%，現(xiàn)用現(xiàn)配）0.5 mL，第2支管不加，作為空白樣。蓋塞，搖勻，置于暗處反應20 min。暗處反應結束后，于第1支管中加4 mol/L鹽酸溶液2 mL，于第2支管中加4 mol/L鹽酸溶液2.5 mL，蓋塞混勻。在335 nm下，以空白樣做參比，用10 mm石英比色皿測定樣品的吸光度。按照雙乙酰的吸收系數(shù)2.4計算即可。

2　結果與分析

2.1　數(shù)學模型

其中：X——雙乙酰含量，mg/L；

A——樣品吸光度；

2.4——吸光度與雙乙酰含量的換算系數(shù)；

rep——總重復性因子，由重復性實驗所得，表示測量結果間一致性的參數(shù)。

2.2　不確定度來源分析

根據(jù)檢測步驟，雙乙酰測定的不確定度來源主要包括取樣體積帶來的不確定度、蒸餾后定容引入的不確定度、加鄰苯二胺反應時引入的不確定度、加鹽酸反應時引入的不確定度、分光光度計測量時引入的不確定度以及測量重復性引入的不確定度。

2.3　不確定度分量的評定

2.3.1　制樣過程中的不確定度（表1）

制樣過程中的不確定度主要由取樣、定容及加入反應物時的體積引入。檢測過程中容量瓶及移液管經(jīng)鑒定均為A級，按照JJG 196—2006《常用玻璃量具鑒定規(guī)程》[4]，用最大允差計算不確定度，假設為均勻分布進行計算。標準情況下溫度為20℃，水在20℃時的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，實驗室溫度的波動為±3℃。

體積引入的合成相對標準不確定度為：

2.3.2　利用分光光度計測量過程中儀器產(chǎn)生的不確定度

由分光光度計說明書可知，該儀器的光度不準確度為±0.3%，假設為正態(tài)分布，則95%置信概率時的相對標準不確定度Ucrel(s)=0.3%/1.96=0.00153。

2.3.3　測量重復性引入的不確定度

表1　樣品制備過程中器具引入的體積不確定度

在重復性條件下，對同一啤酒樣品進行5次單獨測量，測量結果分別為0.035 mg/L、0.033 mg/L、0.034 mg/L、0.036 mg/L、0.035 mg/L，5次測量的平均值為0.0346 mg/L，依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[5]中極差法求得重復性測量的不 確 定 度 為 U(r)=R/C=（0.036-0.033）÷ 2.33=0.00129，其中R為5次測量的極差，C為5次測量的極差系數(shù)。按照正態(tài)分布，在95%置信概率時的標準不確定度為0.00129÷1.96=6.57×10-4，相對標準不確定度為Ucrel(r)=6.57×10-4÷0.0346=0.0190。

2.4　合成相對標準不確定度

該測量過程中的不確定度分量歸納見表2。

表2　各分量的相對標準不確定度

測量結果的合成相對標準不確定度為：

2.5　擴展不確定度

按置信概率95%，取包含因子K=2，則擴展不確定度U（x）=2×Ucrel（x）×0.0346=0.0068 mg/L。

2.6　不確定度報告

該啤酒樣品中雙乙酰含量為0.0346 mg/L±0.0068 mg/L，K=2。

3　結語

通過分光光度法測定啤酒中雙乙酰的全過程各分量不確定度的評定，可知測定雙乙酰的不確定度的最大貢獻者是樣品的制樣過程。制樣過程中，體積引入的不確定度最大。不確定度評估過程有效評定了測量結果，為啤酒企業(yè)質(zhì)量控制及檢驗報告的合理性提供了科學依據(jù)。

參考文獻：

[1]全國食品工業(yè)標準化技術委員會.啤酒：GB 4927—2008[S].北京：中國標準出版社,2009.

[2]全國食品工業(yè)標準化技術委員會.啤酒分析方法：GB/T 4928—2008[S].北京：中國標準出版社,2009.

[3]中國合格評定國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南：CNAS—GL06:2006[S].北京：中國計量出版社,2006.

[4]全國流量容量計量技術委員會.常用玻璃量器鑒定規(guī)程：JJG 196—2006[S].北京：中國計量出版社,2007.

[5]全國法制計量管理計量技術委員會.測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國標準出版社,2013.