氣相色譜法檢測(cè)食用酒精中甲醇含量不確定度分析評(píng)定

劉倩倩，劉 楊，陳二芳，劉楚楚，張艷敏，牛芬榮，殷小燕

（安徽潤(rùn)安信科檢測(cè)科技有限公司，安徽亳州236820）

甲醇又稱木醇或木酒精，是工業(yè)酒精的主要成分之一，它無(wú)色澄清易揮發(fā)，能溶于水、醇和醚，易燃，有毒，并與水、乙醇(酒精)、醚等任意混合，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有明顯的麻醉作用，對(duì)眼睛有傷害，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致失明。甲醇是谷物在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的，而甲醇和酒精(乙醇)的沸點(diǎn)很接近(在64～78℃之間)，在蒸餾分離食用酒精時(shí)就不可避免地帶入微量甲醇，飲用含有甲醇的酒可引起中毒，輕度的中毒會(huì)造成頭疼、惡心、視力模糊，嚴(yán)重的中毒對(duì)視神經(jīng)損害嚴(yán)重，可以造成失明，甚至?xí)?dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。所以甲醇的含量是食用酒精重要的檢測(cè)項(xiàng)目之一，國(guó)家對(duì)食用酒精中甲醇的含量有嚴(yán)格的規(guī)定，為保證食品安全，必須建立精準(zhǔn)有效的甲醇含量測(cè)定方法。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.266—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中甲醇的測(cè)定》氣相色譜法內(nèi)標(biāo)法測(cè)定食用酒精中甲醇的含量，用建立數(shù)學(xué)模型的方法對(duì)結(jié)果的不確定度進(jìn)行評(píng)估和計(jì)算。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、測(cè)量重復(fù)性、儀器穩(wěn)定性各分量不確定度進(jìn)行分析，得到了各分量不確定度和合成不確定度，最終得出更加客觀的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

樣品：市售酒精產(chǎn)品。

儀器設(shè)備：電子天平，10.0 mL移液管，最大允差為±0.020 mL，0.2 mL移液管，最小刻度為0.002 mL，250 mL容量瓶，10 μL微量注射器，安捷倫GC7890A氣相色譜儀。

1.2 試驗(yàn)原理及方法模型

1.2.1 原理及方法簡(jiǎn)述

試驗(yàn)原理：試驗(yàn)蒸餾除去發(fā)酵酒及其配制酒中不揮發(fā)性物質(zhì)，加入內(nèi)標(biāo)（酒精、蒸餾酒及其配制酒直接加入內(nèi)標(biāo)），經(jīng)氣相色譜分離，氫火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)，以保留時(shí)間定性，內(nèi)標(biāo)法定量。

方法簡(jiǎn)述：吸取樣品10.0 mL于10 mL比色管中，加入內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物(叔戊醇）0.10 mL，混勻后，與在甲醇校正因子f值測(cè)定相同的條件下進(jìn)樣，根據(jù)保留時(shí)間確定甲醇峰的位置，并測(cè)定甲醇與內(nèi)標(biāo)峰的峰面積，求出峰面積之比，計(jì)算出樣品中甲醇的含量。

1.2.2 數(shù)學(xué)模型

式中：X——樣品中甲醇的質(zhì)量濃度，mg/L；

f——甲醇的相對(duì)校正因子；

A1——樣品中甲醇的峰面積；

A2——樣品中內(nèi)標(biāo)的峰面積；

I——內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度（添加在酒樣中），mg/L。

根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析，可得出甲醇X的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

式中：ur2（f）——甲醇的相對(duì)校正因子的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

ur2（A1）——樣品中甲醇的峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

ur2（A2）——樣品中內(nèi)標(biāo)的峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的主要來(lái)源及評(píng)定

2.1 不確定度的主要來(lái)源

配制過(guò)程中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)品引入的不確定度（標(biāo)準(zhǔn)品、內(nèi)標(biāo)）；樣品回收率的重復(fù)性引入的不確定度；儀器引起的不確定度。

2.2 甲醇的相對(duì)校正因子的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

用10 mLA級(jí)單標(biāo)移液管移取10 mL的甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液于10 mL比色管中，用0.2 mLA級(jí)移液管移取0.1 mL內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液加入待測(cè)食用酒精溶液中，混勻后，用微量注射器進(jìn)樣1.0 μL。

根據(jù)不確定度分量的主要來(lái)源可得出甲醇的相對(duì)校正因子的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定ur2（f）為：

式中：ur2（C0）——內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

ur2（V1）——10 mL移液管引入的不確定度；

ur2（V2）——0.2 mL移液管引入的不確定度；

ur2（V3）——微量注射器進(jìn)樣引入的不確定度。

2.2.1 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）

內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：用分析天平準(zhǔn)確稱取5 mL的叔戊醇3.9278 g，用40%的乙醇溶液定容至250 mL容量瓶，搖勻，得濃度為157.112 mg/L的內(nèi)標(biāo)。

則內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）為：

式中：ur2（m）——內(nèi)標(biāo)物質(zhì)稱量過(guò)程引入的不確定度；

ur2（V容量瓶）——容量瓶的容量引入的不確定度；

ur2（nb）——內(nèi)標(biāo)物質(zhì)叔戊醇被引入的不確定度。

2.2.1.1 ur2（m）來(lái)自3個(gè)分量

A.天平的測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m重復(fù)性）：重復(fù)測(cè)量重復(fù)性誤差為0.0000 g，故u（m重復(fù)性）=0 g。

B.天平的量化誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m天平量化）：電子天平說(shuō)明書(shū)中確認(rèn)其讀數(shù)精度為0.0001 g，按均勻分布考慮。

C.天平校準(zhǔn)示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：該天平校準(zhǔn)證書(shū)標(biāo)明其示值誤差為±0.0003 g，按均勻分布考慮。

因此分析天平引入不確定度為：

稱量?jī)?nèi)標(biāo)物質(zhì)叔戊醇3.9278的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.1.2 ur2（V容量瓶）250 mL容量瓶引入的不確定度來(lái)自3個(gè)分量

A.容量瓶的容量引起的不確定度ur2（V容1）

250 mL容量瓶的容量允許偏差為±0.15 mL，按均勻分布有：

B.量瓶溫度變化引起的不確定度u（V容2）

設(shè)溫度變化為±2℃，20℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

C.人員讀數(shù)。250 mL容量瓶的容量允許偏差為0.15 mL，人員讀數(shù)帶來(lái)的不確定度

250 mL容量瓶引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.1.3 ur2（nb）為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)叔戊醇引入的不確定度

叔戊醇樣品與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)說(shuō)明書(shū)上的誤差，其大小為±0.5%，取均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度為：

2.2.2 10.0 mL移液管引起的相對(duì)不確定度ur（V1）

ur（V1）來(lái)自3個(gè)分量：

A.移液管的容量引起的不確定度u（V11）

10.0 mLA級(jí)單標(biāo)移液管的容量允許偏差為±0.02 mL，按均勻分布，有：

B.液管溫度變化引起的不確定度u（V12）

設(shè)溫度變化為±2℃，20℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

C.人員讀數(shù)

10 mL移液管允許偏差為0.01 mL，人員讀數(shù)帶來(lái)的不確定度：

10.0 mLA級(jí)移液管引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.3 0.2 mL移液管引起的不確定度ur（V2）

ur（V2）來(lái)自3個(gè)分量：

A.移液管的容量引起的不確定度u（V21）

0.2 mL A級(jí)移液管的容量允許偏差為±0.002 mL，按均勻分布，有：

B.液管溫度變化引起的不確定度u（V22）

設(shè)溫度變化為±2℃，20℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

C.人員讀數(shù)

0.2 mL移液管允許偏差為0.001 mL，人員讀數(shù)帶來(lái)的不確定度：

0.2 mLA級(jí)移液管引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.2.4 微量注射器進(jìn)樣引起的不確定度ur（V3）

10 μL微量注射器的容量允許偏差為±2.0×10-4mL，按均勻分布，有：

甲醇的相對(duì)校正因子的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（f）：

2.3 樣品中甲醇的峰面積的相對(duì)不確定度ur（A1）

樣品中甲醇的峰面積的相對(duì)不確定度ur（A1）是由進(jìn)樣量引起的，因樣品中甲醇含量為18.35，故：

2.4 添加于食用酒精中內(nèi)標(biāo)的峰面積的相對(duì)不確定度ur（A2）

添加于食用酒精中內(nèi)標(biāo)的峰面積的相對(duì)不確定度ur（A2）是由進(jìn)樣量引起的：

2.5 實(shí)驗(yàn)回收率引入的不確定度

取6個(gè)平行樣品，加入甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)回收率，計(jì)算實(shí)驗(yàn)過(guò)程中回收率引入的不確定度。樣品的收回率分別為：103.38%、102.13%、105.56%、102.72%、103.05%、103.16%，平均回收率為102.73%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

對(duì)于實(shí)驗(yàn)室非特別說(shuō)明時(shí)包含因子k=2，相當(dāng)于置信概率P=95%，則隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度：

2.6 儀器的不確定度

通過(guò)檢定證書(shū)得安捷倫GC7890A氣相色譜儀的不確定度為u=1.5%（k=2），即Urell（yq）=0.015。

2.7 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.8 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度u=k×ur（X）=2×0.0164=0.0328。

2.9 結(jié)果

食用酒精樣品中甲醇含量為18.35 mg/L，由此得出樣品食用酒精中甲醇含量測(cè)定結(jié)果表示為18.35 mg/L±0.0328 mg/L。

3 結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)采用氣相色譜法檢測(cè)食用酒精中甲醇的含量，對(duì)測(cè)量過(guò)程的不確定度來(lái)源進(jìn)行分析和量化，結(jié)果表明，影響該實(shí)驗(yàn)的不確定度主要來(lái)源于配制實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)品引入的不確定度、樣品回收率引入的不確定度、儀器引起的不確定度等。所以在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，要保證儀器性能的穩(wěn)定和適宜的環(huán)境條件，才能保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。