高效液相色譜法測定飲料中乙酰磺胺酸鉀含量的不確定度分析

◎ 段 羚

（包頭市食品藥品檢驗檢測中心，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

乙?；前匪徕浻置操惷?、AK糖，是一種無熱量高甜度甜味劑，過量攝入會對人體造成嚴(yán)重?fù)p害。為了保護(hù)大眾的健康，國標(biāo)對其添加量有嚴(yán)格的控制，而高效液相色譜法為其常用檢測方法，為保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性，本文對用該法測定飲料中乙酰磺胺酸鉀的測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評定，建立數(shù)學(xué)模型、分析不確定度來源，使其結(jié)果能如實反應(yīng)出測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1260安捷倫高效液相色譜儀-二極管陣列檢測器（德國安捷倫公司）；乙?；前匪徕浫芤簶?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（北京鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司）；甲醇（色譜純）；乙酸銨（優(yōu)級純）。

1.2 試驗條件

色譜柱：C18，4.6 mm×250 mm，5 μm（迪馬公司）；柱溫：30 ℃；流量：1.0 mL·min-1；進(jìn)樣量：10 μL。

流動相：流動相A為甲醇；流動相B為0.02 moL·L-1；乙酸銨水溶液；A∶B=5∶95。

檢測波長：230 nm。

1.3 分析流程

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

吸取1.00 mg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液2.50 mL于25 mL容量瓶中，用水定容至25.00 mL，配得濃度為100.00 μg·mL-1標(biāo)準(zhǔn)使用液。用5.00 mL刻度移液管分別吸取1.00、2.00、3.00、4.00 mL以及5.00 mL標(biāo)準(zhǔn)使用液，用水分別定容至10.00 mL，配得濃度分別為10.00、20.00、30.00、40.00 μg·mL-1以及 50.00 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，因而標(biāo)準(zhǔn)系列為10.00、20.00、30.00、40.00、50.00、100.00 μg·mL-1。

1.3.2 樣品處理

稱取12 g飲料樣品，在電爐上除去CO2后加水稀釋，定容到25.00 mL，經(jīng)0.45 μm水系濾膜過濾，進(jìn)液相色譜儀。用外標(biāo)法定量測定。

2 數(shù)學(xué)模型及不確定度的來源

2.1 數(shù)學(xué)模型[1-2]

式中，X為樣品中乙?；前匪徕浀暮?，mg·mL-1；m為稱取試樣的質(zhì)量，g；V為樣品最終定容體積，mL；C為樣品中乙?；前匪徕浀臏y定量，μg/mL。

2.2 不確定度來源

從測量過程和數(shù)學(xué)模型分析，飲料中乙?；前匪徕浐坎淮_定度主要來源于重復(fù)性測量、標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和樣品處理操作過程。

具體的不確定度分量如下：測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（rep）；標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（p）；標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性方程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（c）；樣品處理過程中使用天平稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）；樣品處理過程中定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（v）[3-9]。

3 不確定度的評定

3.1 測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（rep）

獨立重復(fù)性測定飲料中乙酰磺胺酸鉀含量8次，測得數(shù)據(jù)如表1。

表1 樣品測定結(jié)果表

實驗測得的標(biāo)準(zhǔn)偏差s按貝塞爾公式計算為：

由于在相同的試驗條件下測8個樣品，取其平均值作為報告結(jié)果，為A類評定，所以由重復(fù)性測量引入的不確定度分量為：

測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（p）

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（sta）

實驗室采用的為北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司提供的1.00 mg·mL-1的乙?；前匪徕浫芤簶?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，查標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書：相對擴(kuò)展不確定度為1%，k=2，為B類評定，則標(biāo)準(zhǔn)溶液引入單位相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.2.2 量器校準(zhǔn)引入的不確定度

該過程中使用的一系列玻璃量器，JJG196-2006常用玻璃量器檢定規(guī)程中對其容量允許差有明確規(guī)定，按矩形分布換算成標(biāo)準(zhǔn)偏差，即標(biāo)準(zhǔn)不確定度[3]，由此可得量器校準(zhǔn)引入的相對不確定度見表2。

表2 量器校準(zhǔn)引入的不確定度表

由表2可知稀釋過程中量器校準(zhǔn)引入的合成相對 標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel（量器）

3.2.3 環(huán)境溫度變化引入的不確定度

實驗室的環(huán)境溫度很難準(zhǔn)確控制到20 ℃，室溫在±3 ℃變動，此時液體的膨脹率明顯大于容量瓶的體積膨脹，因此只考慮前者[5]。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4，產(chǎn)生的體積變化為：±（量取體積×液體膨脹系數(shù)×ΔT），按其服從矩形分布考慮，k=，所以標(biāo)準(zhǔn)系列配制過程環(huán)境溫度變化引入的不確定度見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)系列配制過程環(huán)境溫度變化引入的不確定度表

由表3可知標(biāo)準(zhǔn)系列配制過程環(huán)境溫度變化引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由3.2.1、3.2.2、3.2.3可知，標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性方程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（c）

分別對濃度為10.0、20.0、30.00、40.00、50.00 μg·mL-1以及100.00 μg·mL-1的6個乙?；前匪徕洏?biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，每個濃度測定6次，得到相應(yīng)的峰面積，用最小二乘法擬合，得到直線方程A=a+bC（a為截距，b為斜率）和相關(guān)系數(shù)R。試驗結(jié)果見表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線各濃度點的峰面積實測值及線性方程表

其中b=29.938 48，a=12.502 41，R=0.999 97。應(yīng)用該曲線進(jìn)行測量時，對樣品進(jìn)行了1次測量，即P=1，測得處理中乙?；前匪徕浀臐舛菴為53.12 μg·mL-1，則C的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

S（A）為參考標(biāo)準(zhǔn)峰響應(yīng)值A(chǔ)的不確定度，m為每個濃度點重復(fù)測定的次數(shù)，m=6；n為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度點的數(shù)量，n=6；m（n-2）為自由度；P為C的測量次數(shù)，P=1；N為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定次數(shù)，N=36。

將測量結(jié)果帶入公式得：

S=5151.34

S(A)=7.95

u(c)=0.27 μg·mL-1

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合線性方程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：ur(c)=u(c)/C=5.08×10-3

3.4 天平稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(m)

用百分之一天平進(jìn)行稱量，其分度為0.01 g，稱量樣品12.30 g，取均勻分布，引入不確定度分量u（m）=0.01/=5.77×10-3得

ur(m)=u(m)/m=4.69×10-4

3.5 定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(v)

樣品用A級，50 mL單標(biāo)線容量瓶定容，定容過程中產(chǎn)生的不確定度有以下2個來源：①容量瓶體積校準(zhǔn)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。②溫度與校準(zhǔn)溫度不同引入的不確定度[6-7]。

3.5.1 容量瓶體積校準(zhǔn)引入的不確定度

A級，50 mL單標(biāo)線容量瓶其容量允許差為±0.05 mL，按矩形分布換算成標(biāo)準(zhǔn)偏差，即標(biāo)準(zhǔn)不確定度==0.05/=±0.029 mL；相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為±0.029 mL/50 mL=±5.80×10-4

3.5.2 溫度與校準(zhǔn)溫度不同引入的不確定度

水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4，ΔT=3，產(chǎn)生的體積變化為：±（量取體積×液體膨脹系數(shù)×ΔT），按其服從矩形分布考慮，k=，所以標(biāo)準(zhǔn)系列配制過程環(huán)境溫度變化引入的不確定度為：±（50 mL×2.1×10-4×3）/=±1.82×10-2mL；相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為3.64×10-4。所以：

4 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

以上各不確定度分量相互獨立、互不相關(guān)，由此可得合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(X)為：

5 擴(kuò)展不確定度

5.1 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度可由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子，取置信水平95%，則k=2。

試樣中乙?；前匪徕浐繙y定的相對擴(kuò)展不確定度 u=urel(X)×k=0.044。

5.2 測量結(jié)果不確定度報告

表1中計算得試樣中乙酰磺胺酸鉀含量：

X=216.598 mg·kg-1

故其擴(kuò)展不確定度：

U=216.598 mg·kg-1×0.044=9.530 mg·kg-1

乙?；前匪徕浐浚海?16.598±9.530）mg·kg-1。

6 結(jié)論

通過實驗分析，用高效液相色譜法測定飲料中乙酰磺胺酸鉀過程中，測定結(jié)果的不確定度主要來自于測量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)溶液配置過程和標(biāo)準(zhǔn)曲線。因此在用該法檢測樣品時應(yīng)嚴(yán)格控制試驗條件，并確保實驗室計量器具的準(zhǔn)確性。