一種生乳冰點(diǎn)儀校準(zhǔn)液的制備方法

童 駿，曹學(xué)思，紀(jì)坤發(fā)，何 瑛

廣東燕塘乳業(yè)股份有限公司，廣東廣州 510700

0 引言

生乳冰點(diǎn)是判定其中是否摻水、摻雜的重要指標(biāo)之一[1]。生乳摻水后，其物理狀態(tài)和營養(yǎng)比例均發(fā)生變化，大大降低了牛乳的質(zhì)量和品質(zhì)，還會使乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)增大。利用冰點(diǎn)檢測可以推測出牛奶中摻水的含量[2]，確保生乳質(zhì)量，防止摻假，保障乳品企業(yè)和消費(fèi)者的權(quán)益。

根據(jù)《GB 5413.38—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)生乳冰點(diǎn)的測定》的規(guī)定，目前我國測量生乳冰點(diǎn)的常用方法是熱敏電阻冰點(diǎn)儀法[3]。該方法重復(fù)性好、靈敏度高，是一種實(shí)用性較強(qiáng)的檢測方法，可以有效地幫助乳品企業(yè)控制生鮮乳中摻水、摻雜的問題[4]。該方法使用冰點(diǎn)儀對生乳冰點(diǎn)進(jìn)行測定，但國內(nèi)暫時(shí)未有冰點(diǎn)儀校準(zhǔn)使用的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，要求實(shí)驗(yàn)室根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自行配制冰點(diǎn)校準(zhǔn)液。因?yàn)槁然c溶液量值穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好[5]，保存相對方便，所以一般采用氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液作為冰點(diǎn)儀的校準(zhǔn)液。

本文通過采用不同純度的氯化鈉來制備冰點(diǎn)校準(zhǔn)液，然后對該過程實(shí)施質(zhì)量控制，用精密度和穩(wěn)定性的試驗(yàn)手段來驗(yàn)證冰點(diǎn)校準(zhǔn)液的精密度和穩(wěn)定性。該方法符合實(shí)驗(yàn)室使用的要求，可以在測量生乳冰點(diǎn)前對冰點(diǎn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)使用，具有一定的推廣價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試劑

氯化鈉（廣州化學(xué)試劑廠，分析純，純度≥99.50%）；氯化鈉（安譜，純度99.90%）；乙二醇（廣州化學(xué)試劑廠，分析純）；校準(zhǔn)液A（F U N K E，-408.0 m ℃）；校準(zhǔn)液B（FUNKE，-557.0 m℃）。

1.2 儀器和設(shè)備

ML204型分析天平（梅特勒－托利多儀器有限公司，感量0.0001 g）；DHG-9023A型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；CryoStarⅠ 冰點(diǎn)儀（FUNKE GERBER）；1000 mL容量瓶（BOMEX）。

1.3 方法原理

樣品過冷至適當(dāng)溫度，當(dāng)被測樣液冷卻至-3 ℃時(shí)，通過瞬時(shí)釋放熱量使樣品產(chǎn)生結(jié)晶，待樣品溫度達(dá)到平衡狀態(tài)，并在20 s內(nèi)溫度回升不超過0.5 m℃，此時(shí)的溫度即為樣品的冰點(diǎn)。

1.4 配制氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.4.1 稱取氯化鈉

取適量的氯化鈉磨細(xì)后置于干燥箱中，（130±2）℃中干燥48 h，取出后置于干燥器內(nèi)，冷卻至室溫。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液A（-408.0 m℃）

準(zhǔn)確稱取6.8680 g氯化鈉，用煮沸冷卻的二級水溶解并轉(zhuǎn)移至1000.0 mL容量瓶中，在20 ℃的環(huán)境下放置24 h后定容。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液B（-557.0 m℃）

準(zhǔn)確稱取9.4220 g氯化鈉，用煮沸冷卻后的二級水溶解并轉(zhuǎn)移至1000.0 mL容量瓶中，在20 ℃的環(huán)境下放置24 h后定容。

1.4.4 標(biāo)準(zhǔn)液貯存

將標(biāo)準(zhǔn)溶液分裝貯存于250.0 mL的聚乙烯塑料瓶中，并置于（5±1）℃的冰箱中冷藏保存。

1.5 配制冷卻液

準(zhǔn)確量取330.0 mL乙二醇于1000.0 mL容量瓶中，用水定容至刻度并搖勻，其體積分?jǐn)?shù)為33.0%。

1.6 儀器校準(zhǔn)

1.6.1 儀器預(yù)冷

開啟熱敏電阻冰點(diǎn)儀，等待傳感探頭升起后，向冰點(diǎn)儀冷阱加入冷卻液，儀器預(yù)冷30 min后，開始進(jìn)行測量。

1.6.2 A校準(zhǔn)

分別取2.5 mL的FUNKE校準(zhǔn)液A，依次放入3 個(gè)樣品管中，在啟動后的冷阱中插入裝有FUNKE校準(zhǔn)液A的樣品管。當(dāng)重復(fù)測量值在（-408.0±2.0）m℃校準(zhǔn)值時(shí)，完成校準(zhǔn)。

1.6.3 B校準(zhǔn)

分別取2.5mL的FUNKE校準(zhǔn)液B，依次放入3 個(gè)樣品管中，在啟動后的冷阱中插入裝有FUNKE校準(zhǔn)液B的樣品管。當(dāng)重復(fù)測量值在（-557.0±2.0）m℃校準(zhǔn)值時(shí)，完成校準(zhǔn)。

1.7 氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定

1.7.1 測定標(biāo)準(zhǔn)液A的冰點(diǎn)

移取2.5 m L 標(biāo)準(zhǔn)溶液A 至一個(gè)干燥清潔的樣品管中，將樣品管放入已校準(zhǔn)過的冰點(diǎn)儀中。開啟冰點(diǎn)儀冷卻試樣，當(dāng)溫度達(dá)到-3 ℃時(shí)試樣開始凍結(jié)，啟動引晶的機(jī)械振動，金屬攪拌棒開始振動引晶，溫度開始上升[4]。當(dāng)溫度在20 s 內(nèi)回升不超過0.5 m ℃時(shí)，冰點(diǎn)儀停止測量，顯示溫度即為標(biāo)準(zhǔn)溶液A 的冰點(diǎn)值。重復(fù)測定兩次，當(dāng)兩次測定結(jié)果的絕對差值不超過4.0 m ℃時(shí)，取其平均值作為標(biāo)準(zhǔn)溶液A的冰點(diǎn)值。

1.7.2 測定標(biāo)準(zhǔn)液B的冰點(diǎn)

移取2.5 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液B至一個(gè)干燥清潔的樣品管中，重復(fù)1.2.1的測定步驟，測定標(biāo)準(zhǔn)溶液B的冰點(diǎn)。

1.7.3 測定和整理工作

測定結(jié)束后，移走樣品管，并用二級水沖洗溫度傳感器和攪拌金屬棒并擦拭干凈。

2 結(jié)果與分析

2.1 精密度試驗(yàn)

分別取用氯化鈉（廣州化學(xué)試劑廠，分析純，純度≥99.50%）和氯化鈉（安譜，純度99.90%），按1.4的操作步驟配制標(biāo)準(zhǔn)溶液A和標(biāo)準(zhǔn)溶液B，測量前先按照1.6的步驟校準(zhǔn)冰點(diǎn)儀，再按1.7的操作步驟連續(xù)10 次測定標(biāo)準(zhǔn)溶液A和標(biāo)準(zhǔn)溶液B的冰點(diǎn)值。

結(jié)果顯示（表1），4 種標(biāo)準(zhǔn)溶液的10 次測定結(jié)果極差分別為2.4 m ℃、1.8 m ℃、1.8 m℃、1.3 m℃，極差均小于4 m℃；測定結(jié)果平均值與理論值的偏差分別為1.7 m ℃、1.9 m ℃、0.6 m ℃、-0.7 m ℃，偏差均小于±2.0 m℃；10 次測試的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.17%、0.09%、0.14%、0.09%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.50%。試驗(yàn)結(jié)果的極差和偏差均符合《GB 5413.38—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳冰點(diǎn)的測定》要求，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差符合《JJF 1816—2020 生乳冰點(diǎn)儀校準(zhǔn)規(guī)范》[7]中重復(fù)性的要求。

表1 冰點(diǎn)校準(zhǔn)液的精密度試驗(yàn)結(jié)果 單位：m℃

其中，使用純度≥99.50%的氯化鈉配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液A 和標(biāo)準(zhǔn)溶液B，測定結(jié)果極差為2.4 m℃和1.8 m℃，平均值與理論值的偏差為1.7 m℃和1.9 m℃；而使用純度為99.90%的氯化鈉配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液A和標(biāo)準(zhǔn)溶液B，測定結(jié)果的極差為1.8 m℃和1.3 m℃，平均值與理論值的偏差為0.6 m℃和-0.7 m℃。說明使用高純度氯化鈉配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液具有更好的精密度和準(zhǔn)確度，更適合實(shí)驗(yàn)室對熱敏電阻冰點(diǎn)儀的校準(zhǔn)分析需求。

2.2 穩(wěn)定性試驗(yàn)

根據(jù)《GB 5413.38—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳冰點(diǎn)的測定》規(guī)定，將氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液置于5 ℃左右的冷藏條件下，其保存期限為2個(gè)月。

由2.1精密度試驗(yàn)可知，使用高純度氯化鈉制備的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液具有更好的精密度和準(zhǔn)確度，故取用由純度99.90%氯化鈉配制的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液（標(biāo)準(zhǔn)溶液A和標(biāo)準(zhǔn)溶液B），在規(guī)定的保存期限內(nèi)測定其冰點(diǎn)值，以監(jiān)測冰點(diǎn)校準(zhǔn)液的保存期穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果顯示（表2），在（5±1）℃的冷藏條件下保存73 天，標(biāo)準(zhǔn)溶液A和標(biāo)準(zhǔn)溶液B的冰點(diǎn)值與理論值的偏差均小于±2.0 m℃，說明使用該方法配制的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的保存期內(nèi)量值穩(wěn)定，且可以適當(dāng)?shù)匮娱L其保存期限至73 天。

表2 冰點(diǎn)校準(zhǔn)液的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果 單位：m℃

3 結(jié)論

本文參照《GB 5413.38—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳冰點(diǎn)的測定》的規(guī)定，使用純度≥99.50%和純度99.90%的氯化鈉分別制備了兩種適用于生乳冰點(diǎn)儀的校準(zhǔn)液，冰點(diǎn)校準(zhǔn)液理論值分別為-408.0 m℃（標(biāo)準(zhǔn)溶液A）和-557.0 m℃（標(biāo)準(zhǔn)溶液B）。

通過精密度試驗(yàn)，使用純度≥99.50%和純度99.90%氯化鈉配制的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液，測定結(jié)果與理論值的偏差均小于±2.0 m ℃，極差均小于4.0 m℃，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.50%，說明該方法制備的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液符合《GB 5413.38—20162016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳冰點(diǎn)的測定》中精密度和《JJF 1816—2020 生乳冰點(diǎn)儀校準(zhǔn)規(guī)范》中重復(fù)性的要求。其中，使用純度99.90%氯化鈉配制的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液，其測定結(jié)果的極差和偏差均優(yōu)于使用純度≥99.50%氯化鈉配制的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液，說明使用高純度氯化鈉配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液具有更好的精密度和準(zhǔn)確度，更適合實(shí)驗(yàn)室對熱敏電阻冰點(diǎn)儀的校準(zhǔn)分析需求。通過穩(wěn)定性試驗(yàn)，將冰點(diǎn)校準(zhǔn)液放置在（5 ±1）℃的冷藏條件下保存73 天并持續(xù)測定其冰點(diǎn)值，73 天內(nèi)的測定值與理論值的偏差均小于±2.0 m℃，說明使用該方法配制的冰點(diǎn)校準(zhǔn)液在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的保存期內(nèi)量值穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。通過精密度和穩(wěn)定性試驗(yàn)，證明了本方法的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，是一種實(shí)用、可靠的生乳冰點(diǎn)儀校準(zhǔn)液的制備方法。