测定葡萄酒中二氧化硫含量的不确定度评定

摘 要：通过建立测定葡萄酒中二氧化硫含量的数学模型，对检测过程进行不确定度评定，并对其来源进行分析及定量，从而得出评估结果。结果表明，取置信概率为95%，k=2时，葡萄酒中二氧化硫含量为（0.191 0±0.002 0）g·L-1；4个分量引入的不确定度对葡萄酒中二氧化硫测定结果影响的大小依次为重复性试验＞氢氧化钠滴定溶液＞滴定过程＞量取试样体积。本研究可为食品检验机构测定葡萄酒中二氧化硫含量提供一定的技术参考。

关键词：葡萄酒；二氧化硫含量；不确定度

Evaluation of Uncertainty in Determination of Sulfur Dioxide Content in Wine

MA Linlin1，2

（1.Henan Institute of Food and Salt Industry Inspection Technology， Zhengzhou 450003， China;

2.Key Laboratory of Food Safety Quick Testing and Smart Supervision Technology for State Market Regulation， Zhengzhou 450003， China）

Abstract： By establishing a mathematical model for measuring the sulfur dioxide content in wine， the uncertainty of the detection process is evaluated， and the sources are analyzed and quantified to obtain the evaluation results. The results indicate that， when the confidence probability was 95% and k= 2， the content of sulfur dioxide in wine was （0.191 0 ± 0.002 0） g·L-1; the order of the impact of the uncertainty introduced by the four components on the determination of sulfur dioxide in wine is repeatability test > sodium hydroxide titration solution > titration process > sample volume measurement. This study can provide a certain technical reference for food inspection agencies to determine the sulfur dioxide content in wine.

Keywords： wine; sulfur dioxide content; uncertainty

二氧化硫作为一种常见的食品添加剂，常以亚硫酸盐的形式存在于食品中，具有抗氧化、漂白和防腐的功能[1]。二氧化硫在葡萄酒的生产与贮存中具有杀菌、调节酸度以及抗氧化的作用[2]。《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）规定，葡萄酒中二氧化硫的限量要求为0.25 g·L-1[3]。在国家规定范围内使用二氧化硫不会对人体健康产生危害，但如果超限量使用，不仅会影响葡萄酒的感官质量，长期摄入还可能对消化系统和肝肾等器官造成损害[4]。本次试验采用《食品安全国家标准 食品中二氧化硫的测定》（GB 5009.34—2022）中第一法酸碱滴定法进行葡萄酒中二氧化硫含量的测定[5]。在此测定过程中，对影响结果的不确定来源进行分析，找出影响测定不确定度的关键因素，并进行相应的不确定度评定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄酒，市售；氢氧化钠标准溶液（浓度为0.100 5 mol·L-1），坛墨质检科技股份有限公司；盐酸（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、甲基红（分析纯）和过氧化氢溶液（30%，优级纯），购自天津市科密欧有限公司。

1.2 仪器与设备

ST109C食药二氧化硫测定仪、ST-32L氮气发生器（氮气纯度为99.9%），济南盛泰电子科技有限公司；25 mL酸碱通用滴定管、50 mL酸碱通用滴定管；25 mL单标线吸量管、50 mL单标线吸量管；250 mL容量瓶；100 mL锥形瓶；1 000 mL圆底烧瓶。

1.3 试验方法

依据《食品安全国家标准 食品中二氧化硫的测定》（GB 5009.34—2022）进行测定。取试样50 mL，倒入1 000 mL圆底烧瓶中，加水300 mL。打开冷水循环仪器，循环水温度要低于15 ℃，将冷凝管连接着的玻璃导管插入广口锥形瓶的底部。在广口锥形瓶中加入50 mL 3%过氧化氢溶液，之后加入3滴甲基红（2.5 g·L-1）指示剂，用0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液滴定至吸收液为黄色即终点。打开氮气发生器，调节氮气气体流量至1.5 L·min-1，二氧化硫测定仪自动启动加酸功能，使10 mL 6 mol·L-1盐酸溶液快速流入圆底烧瓶中，并立刻加热烧瓶至微沸状态，保持90 min后仪器自动停止加热。用0.01 mol·L-1氢氧化钠滴定溶液滴定至黄色且20 s不褪色，此时为滴定终点，并同时做空白试验。

1.4 评定依据

依据《化学分析中不确定度的评估指南》（CNAS-GL006：2019）[6]、《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012）[7]和《常用玻璃量器检定规程》（JJG 196—2006）[8]进行评价。

1.5 数学模型建立

试样中二氧化硫含量的计算公式为

（1）

式中：X为试样中二氧化硫含量，g·L-1；V为试样溶液消耗氢氧化钠滴定溶液的体积，mL；V0为空白溶液消耗氢氧化钠滴定溶液的体积，mL；0.032为1 mL 1 mol·L-1氢氧化钠标准溶液相当的二氧化硫的质量，g·mmoL-1；c为氢氧化钠滴定溶液的摩尔浓度，mol·L-1；m为试样的体积，mL。

2 不确定度来源分析及评定

2.1 不确定度的来源

由数学模型可知，影响测定结果准确度的主要因素有量取样品体积引入的不确定度urel（m）、氢氧化钠滴定溶液引入的不确定度urel（c）、滴定过程引入的不确定度urel（V）和重复性试验引入的不确定度urel（R）。

2.2 不确定度分量评定

依据GB 5009.34—2022中第一法酸碱滴法测定试样（葡萄酒）中二氧化硫的含量，测定结果详见表1。

2.2.1 量取样品体积引入的相对标准不确定度

本试验量取样品量为50 mL，使用50 mL单标线吸量管（A级），容量偏差为0.05 mL。不确定度引入主要来源为单标线吸量管及温度。按矩形分布考虑，单标线吸量管允差引入的标准不确定度为

实验室的温度变化为（20±3）℃，水的体积膨胀系数为0.000 21 ℃-1，按矩形分布考虑，50 mL单标线吸量管和溶液的温度与校正时的温度不同引入的标准不确定度为

量取试样体积引入的相对标准不确定度为

2.2.2 氢氧化钠滴定溶液引入的相对标准不确定度

（1）氢氧化钠标准溶液本身引入的不确定度。查询标准物质证书可知，氢氧化钠溶液浓度为

0.100 5 moL·L-1，批号为B24020175，扩展不确定度（k=2）为0.000 5 moL·L-1，则氢氧化钠标准溶液标准物质引入的相对标准不确定度为

（2）25 mL单标线吸量管（A级）和250 mL容量瓶（A级）引入的不确定度。取25 mL浓度为0.100 5 moL·L-1的氢氧化钠标准溶液于250 mL容量瓶中，加入无CO2的纯水稀释定容，得到0.010 05 moL·L-1标准滴定液。标准溶液稀释过程所使用的玻璃量器引入的不确定度主要来源为温度、单标线吸量管和容量瓶。

25 mL单标线吸量管（A级）引入的不确定度如下。25 mL单标线吸量管的容量偏差为0.03 mL，按矩形分布考虑，则25 mL单标线吸量管引入的标准不确定度为

实验室的温度在（20±3）℃变化，水的体积膨胀系数为0.000 21 ℃-1，按矩形分布考虑，25 mL单标线吸量管和溶液温度与校正时的温度不同引入的不确定度为

因此，25 mL单标线吸量管引入的相对标准不确定度为

250 mL容量瓶（A级）引入的不确定度如下。250 mL容量瓶的容量偏差为0.15 mL，按矩形分布考虑，则250 mL容量瓶引入的标准不确定度为

实验室的温度在（20±3）℃变化，水的体积膨胀系数为0.000 21 ℃-1，按矩形分布考虑，250 mL容量瓶和溶液温度与校正时温度不同引入的标准不确定度为

因此，250 mL容量瓶引入的相对标准不确定度为

综上，得出氢氧化钠滴定溶液引入的相对标准不确定度为

2.2.3 滴定过程中引入的相对标准不确定度

氢氧化钠消耗实际体积为校正后体积减去空白体积，试验中空白消耗滴定液体积为0，因此空白结果忽略不计，此次滴定消耗滴定液体积平均值为29.69 mL，数据详见表1，氢氧化钠消耗实际体积不确定度来源主要为滴定管、温度及滴定读数误差。

（1）滴定管量程为50 mL（A级）引入的不确定度。滴定管的容量允差为0.05 mL，滴定管引入的标准不确定度为

（2）实验室温度变化为（20±3）℃引入的不确定度。水的体积膨胀系数为0.000 21 ℃-1，按矩形分布考虑，使用50 mL酸碱通用滴定管滴定试验体积和滴定液温度与校正时的温度不同引入的标准不确定度为

（3）50 mL酸碱通用滴定管（A级）读数误差约为0.01 mL[9]。按矩形分布考虑，滴定体积读数误差产生的标准不确定度为

则试样消耗标准滴定液体积引入的相对标准不确定度为

2.2.4 重复性试验引入的相对标准不确定度

本次对同一样品进行6次独立重复性试验，6次测定结果详见表1。

重复性标准偏差为

重复性试验引入的标准不确定度为

重复性试验引入的相对标准不确定度为

2.3 合成标准不确定度计算

各分量不确定度详见表2，则合成相对标准不确定度为葡萄酒中二氧化硫平均含量为0.191 0 g·L-1，合成标准不确定度为

u（X）=0.191 0×0.005 196=0.000 992 4 g·L-1

2.4 扩展不确定度计算

本评定取置信概率为95%，包含因子k=2，则扩展不确定度为U=ku（X）=0.0020 g·L-1。

2.5 测量不确定度结果报告

本次测定葡萄酒中二氧化硫含量的测量结果为（0.191 0±0.002 0）g·L-1，k=2。