啤酒中双乙酰测定的不确定度评估

田玉红 ，陈　嵘 ，尹　花

(1.啤酒生物发酵工程国家重点实验室，山东青岛 266061； 2.青岛啤酒股份有限公司科研中心，山东青岛 266061)

双乙酰是啤酒发酵过程中酵母代谢产生的一种副产物，在啤酒中的阈值为0.15 mg/L。当双乙酰含量超过阈值时，会使啤酒产生令人不愉快的馊饭味，严重影响啤酒的风味和口感。双乙酰在啤酒中的含量与还原程度是啤酒成熟的重要标志。在《GB 4927—2008啤酒》[1]中，规定了优质淡爽型啤酒双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，给出了蒸馏法测定双乙酰的过程。

测量不确定度是表征合理地赋予被测量值的分散性与测量结果相联的参数[3]。作为一种科学方法，不确定度有效评定了测量结果。本研究对啤酒中双乙酰测定过程中的不确定度主要来源进行了分析，建立数学模型并对引入的不确定度分量进行评定，为啤酒企业质量控制及检验报告的合理性提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　材料、试剂及仪器

材料、试剂：啤酒，市售；邻苯二胺、盐酸、正己醇均为分析纯。

仪器设备：纯水仪，Milli-Q Plus；紫外分光光度计，Amersham Biosciences Ultrospec 2100pro型；10 mm石英比色皿；带有加热套管的双乙酰蒸馏器。

1.2　测量原理与方法

1.2.1　双乙酰的检测原理

用蒸汽将双乙酰蒸馏出来，与邻苯二胺反应，生成2,3-二甲基喹喔啉，在波长335 nm处测其吸光度。由于其他联二酮类都具有相同的反应特征，另外蒸馏过程中部分前驱物质要转化成联二酮，因此上述测定结果为总联二酮含量，以双乙酰表示。

1.2.2　检测步骤

取未除气的待测酒样100 mL（取样时加消泡剂正己醇），于蒸馏器内进行蒸馏，收集镏出液至25 mL容量瓶中，定容。分别吸取10 mL镏出液于两支干燥的比色管中，第1支管中加入邻苯二胺溶液（1%，现用现配）0.5 mL，第2支管不加，作为空白样。盖塞，摇匀，置于暗处反应20 min。暗处反应结束后，于第1支管中加4 mol/L盐酸溶液2 mL，于第2支管中加4 mol/L盐酸溶液2.5 mL，盖塞混匀。在335 nm下，以空白样做参比，用10 mm石英比色皿测定样品的吸光度。按照双乙酰的吸收系数2.4计算即可。

2　结果与分析

2.1　数学模型

其中：X——双乙酰含量，mg/L；

A——样品吸光度；

2.4——吸光度与双乙酰含量的换算系数；

rep——总重复性因子，由重复性实验所得，表示测量结果间一致性的参数。

2.2　不确定度来源分析

根据检测步骤，双乙酰测定的不确定度来源主要包括取样体积带来的不确定度、蒸馏后定容引入的不确定度、加邻苯二胺反应时引入的不确定度、加盐酸反应时引入的不确定度、分光光度计测量时引入的不确定度以及测量重复性引入的不确定度。

2.3　不确定度分量的评定

2.3.1　制样过程中的不确定度（表1）

制样过程中的不确定度主要由取样、定容及加入反应物时的体积引入。检测过程中容量瓶及移液管经鉴定均为A级，按照JJG 196—2006《常用玻璃量具鉴定规程》[4]，用最大允差计算不确定度，假设为均匀分布进行计算。标准情况下温度为20℃，水在20℃时的膨胀系数为2.1×10-4/℃，实验室温度的波动为±3℃。

体积引入的合成相对标准不确定度为：

2.3.2　利用分光光度计测量过程中仪器产生的不确定度

由分光光度计说明书可知，该仪器的光度不准确度为±0.3%，假设为正态分布，则95%置信概率时的相对标准不确定度Ucrel(s)=0.3%/1.96=0.00153。

2.3.3　测量重复性引入的不确定度

表1　样品制备过程中器具引入的体积不确定度

在重复性条件下，对同一啤酒样品进行5次单独测量，测量结果分别为0.035 mg/L、0.033 mg/L、0.034 mg/L、0.036 mg/L、0.035 mg/L，5次测量的平均值为0.0346 mg/L，依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[5]中极差法求得重复性测量的不 确 定 度 为 U(r)=R/C=（0.036-0.033）÷ 2.33=0.00129，其中R为5次测量的极差，C为5次测量的极差系数。按照正态分布，在95%置信概率时的标准不确定度为0.00129÷1.96=6.57×10-4，相对标准不确定度为Ucrel(r)=6.57×10-4÷0.0346=0.0190。

2.4　合成相对标准不确定度

该测量过程中的不确定度分量归纳见表2。

表2　各分量的相对标准不确定度

测量结果的合成相对标准不确定度为：

2.5　扩展不确定度

按置信概率95%，取包含因子K=2，则扩展不确定度U（x）=2×Ucrel（x）×0.0346=0.0068 mg/L。

2.6　不确定度报告

该啤酒样品中双乙酰含量为0.0346 mg/L±0.0068 mg/L，K=2。

3　结语

通过分光光度法测定啤酒中双乙酰的全过程各分量不确定度的评定，可知测定双乙酰的不确定度的最大贡献者是样品的制样过程。制样过程中，体积引入的不确定度最大。不确定度评估过程有效评定了测量结果，为啤酒企业质量控制及检验报告的合理性提供了科学依据。

参考文献：

[1]全国食品工业标准化技术委员会.啤酒：GB 4927—2008[S].北京：中国标准出版社,2009.

[2]全国食品工业标准化技术委员会.啤酒分析方法：GB/T 4928—2008[S].北京：中国标准出版社,2009.

[3]中国合格评定国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南：CNAS—GL06:2006[S].北京：中国计量出版社,2006.

[4]全国流量容量计量技术委员会.常用玻璃量器鉴定规程：JJG 196—2006[S].北京：中国计量出版社,2007.

[5]全国法制计量管理计量技术委员会.测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中国标准出版社,2013.