探索高效液相色譜法測(cè)定飲料中苯甲酸的不確定度

劉曉霞（臨汾市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所，山西 臨汾 041000）

探索高效液相色譜法測(cè)定飲料中苯甲酸的不確定度

劉曉霞（臨汾市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所，山西 臨汾 041000）

在飲料中加入部分防腐劑，可以抑制微生物生長(zhǎng)，防止飲料變質(zhì)。如今，很多飲料中使用的防腐劑都是苯甲酸。這種化學(xué)成分雖然能夠延長(zhǎng)飲料的保質(zhì)期，但是用量過(guò)多卻會(huì)破壞人體細(xì)胞，對(duì)人體肝臟產(chǎn)生危害，甚至致癌。本文以JJF1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》以及GB 5009.28-2016《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測(cè)定》為參考依據(jù)，對(duì)飲料中苯甲酸結(jié)果的不確定度評(píng)定方法進(jìn)行闡述與建立，并對(duì)其相關(guān)不確定度分量進(jìn)行探討。

飲料；苯甲酸；高效液相色譜法；不確定度

1 實(shí)驗(yàn)部分

以GB 5009.28-2016《食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測(cè)定》第一法液相色譜法為參考進(jìn)行苯甲酸測(cè)定。測(cè)量?jī)x器：美國(guó)waters高效液相色譜儀配有PDA檢測(cè)器和自動(dòng)進(jìn)樣器。步驟為取飲料樣品約1g，將PH值調(diào)整到7，再加水定容到50mL，混勻。取適量上清液過(guò)0.22微米的濾膜，待液相色譜測(cè)定。將混合標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液分別注入液相色譜中，測(cè)定相應(yīng)的峰面積，以混合標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。再將飲料溶液注入液相色譜中，得到峰面積，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到飲料中苯甲酸質(zhì)量濃度。再對(duì)測(cè)定過(guò)程中的不確定度進(jìn)行分析。

2 建立數(shù)學(xué)模型

在以上公式里，X指的是飲料樣品當(dāng)中苯甲酸的含量，ρ指由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出的飲料待測(cè)物的質(zhì)量濃度，m指的是樣品的質(zhì)量，V指的是樣品定容總體積。

對(duì)于飲料樣品測(cè)定的結(jié)果的不確定度，除了會(huì)受到式子里ρ、m、V三個(gè)參數(shù)的影響，同時(shí)也會(huì)受到樣品的均勻性的影響。也因此，在上面的計(jì)算公式當(dāng)中，必須放入修正因子frep。根據(jù)計(jì)算公式，可以建立這樣一個(gè)數(shù)學(xué)模型

按照上面的數(shù)學(xué)模型，可以得出這樣的結(jié)論：每一個(gè)影響因素之間都是獨(dú)立的，而且不同參數(shù)之間的不確定度，會(huì)對(duì)x的不確定度產(chǎn)生影響。也就是說(shuō)，靈敏系數(shù)如果為1，那么合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)完成，其公式應(yīng)該是這樣的

根據(jù)上面的式子可以得出飲料樣品的的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式：

3 不確定度來(lái)源

根據(jù)以上公式和數(shù)學(xué)模型，可以得出這樣的結(jié)論：苯甲酸含量的測(cè)試確定性，一般來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)曲線、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、儀器元素、樣品峰面積等等。測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生的每一種差異，都會(huì)對(duì)于測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生不確定度?？傮w來(lái)說(shuō)，可以分為下面幾個(gè)部分：

（1）飲料樣品里苯甲酸含量ρ的不確定度

第一，在配置標(biāo)準(zhǔn)工作溶液時(shí)形成的不確定度，體現(xiàn)在這幾個(gè)方面：1.稱量時(shí)形成的不確定度，2.標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)產(chǎn)生的不確定度，3.標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配置過(guò)程中，溫度變化所形成的不確定度，4.標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配置時(shí)，容器校準(zhǔn)形成的不確定度。

第二，液峰面積測(cè)量時(shí)形成的不確定度，主要體現(xiàn)在這幾個(gè)方面：1.峰面積測(cè)量多次形成的不確定度，2.測(cè)量?jī)x器和設(shè)備的不穩(wěn)定性，所產(chǎn)生的不確定度。

第三，飲料稱量m的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

其主要包含了兩方面：第一，容量瓶校準(zhǔn)的時(shí)候，產(chǎn)生的差異。第二，溫度波動(dòng)產(chǎn)生的影響因素。

（2）飲料樣品溶液定容引入的不確定度

50毫升的容量瓶，所能夠允許的最大誤差是0.05毫升，根據(jù)均勻程度來(lái)進(jìn)行分析。它的標(biāo)準(zhǔn)均不確定度、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定應(yīng)該是這樣的（3）儀器測(cè)定引入的不確定度

按照儀器和設(shè)備的使用說(shuō)明書(shū)，分析積分儀的性能和實(shí)際情況。如今用在液相色譜儀峰面積積分處理當(dāng)中，所能允許的誤差是0.3——0.9%之間。也因此，根據(jù)均勻性的分布狀況，儀器測(cè)定引入的不確定度應(yīng)該是這樣的：（4）回收率導(dǎo)致的不確定度

因?yàn)轱嬃显诮?jīng)過(guò)處理的時(shí)候，其中的苯甲酸會(huì)產(chǎn)生損耗，或者被污染，所以采用一種方法來(lái)進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收率具體如下所示：

表1： 回收率的情況

一旦n＝3，極差系數(shù)C的值為1.69，那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)該是u(Re c)=R/C=0.603%。也因此，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)該是urel(Re c)=u(Re c)/Re c=0.0063。

（5）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

因?yàn)樯厦孢@些參數(shù)和式子，僅僅只關(guān)系到積和商的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)該是

，其值為0.014x。

表2： 每一個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

（6）擴(kuò)展不確定度

這里所說(shuō)的擴(kuò)展不確定度，需要由合成年標(biāo)準(zhǔn)不確定度和包含因子相乘，其中K的值為2，置信區(qū)間為96%。由此可得：U=ucrel(x)×k=1.456mg/kg×2=2.9mg/kg。也因此，擴(kuò)展不確定度的值為2.9。

（7）最后測(cè)定不確定度的結(jié)果

在飲料樣品當(dāng)中，苯甲酸的含量應(yīng)該是（103±2）mg/kg，其中k的值取2。

4 結(jié)語(yǔ)

在多次對(duì)果汁飲料當(dāng)中的苯甲酸含量進(jìn)行計(jì)算后，得出了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，也得出了測(cè)試時(shí)形成的不確定度分量。此外，還要計(jì)算相對(duì)合成不確定度，以及苯甲酸含量的擴(kuò)展不確定度。針對(duì)每一種分量的相對(duì)不確定度進(jìn)行對(duì)比后，得出了這樣的結(jié)論：儀器和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)容易影響測(cè)定的不確定度。不僅如此，多次試驗(yàn)、樣品回收率等，都會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果。

所以，需要通過(guò)提高飲料的均勻度，增加設(shè)備的可靠性，減少人為的誤差等，從而避免產(chǎn)生不確定度，使得測(cè)試結(jié)果更加合理準(zhǔn)確。

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