小麥粉總灰分測定的不確定度評定

◎ 郭 衛(wèi)，沈耀衡，張 威

（河南恒晟檢測技術(shù)有限公司，河南 鄭州 451162）

測量不確定度是一個合理表征測量結(jié)果的分散性的參數(shù)，是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征。依據(jù)《檢測和校準實驗室能力認可準則》（ISO/IEC 17025:2017），檢測實驗室應具有評價測量不確定度評定管理程序，測量不確定度評定的目的是對檢測結(jié)果臨界值進行判斷、方法確認以及實驗室的質(zhì)控。本文依據(jù)《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[1]和《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS-GL006：2019）[2]規(guī)定的基本方法和程序，參照《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》（GB 5009.4— 2016）[3]給出小麥粉中總灰分測定不確定度的評定過程。

1 材料與方法

1.1 儀器

箱式電阻爐（天津泰斯特儀器有限公司）、BSA224S分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）、瓷坩堝、干燥器和電爐。

1.2 檢測依據(jù)

按《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》（GB 5009.4—2016）[1]進行測定。

1.3 測定方法要點

1.3.1 坩堝預處理

取大小適宜的瓷坩堝置于箱式電阻爐中，在（550±25）℃下灼燒30 min，冷卻至200 ℃左右，放入干燥器內(nèi)冷卻30 min，準確稱量，重復灼燒至前后2次稱量相差不超過0.5 mg。

1.3.2 樣品測量

稱取樣品3 g（精確至0.000 1 g）左右，放入恒重好的坩堝中，先在電爐上以小火加熱使其充分炭化至無煙，然后置于箱式電阻爐中，（550±25）℃下灼燒3 h，觀察是否有炭粒，如無則繼續(xù)灼燒1 h，如有則加去離子水潤濕，于干燥箱中蒸干，繼續(xù)灼燒1 h。冷卻，稱量，再次灼燒至恒重。

2 評定方法

2.1 建立數(shù)學模型

總灰分含量X的計算公式：

式中：m0為坩堝的質(zhì)量，g；m1為坩堝和試樣的質(zhì)量，g；m2為坩堝和灰分的質(zhì)量，g。

2.2 不確定度傳播律

不確定度傳播律為：

2.3 不確定度來源

從數(shù)學模型分析可得出不確定度的來源主要有：坩堝質(zhì)量m0、坩堝和試樣質(zhì)量m1、坩堝和灰分的質(zhì)量m2和重復性引入的不確定度。測量不確定度的因果關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 小麥粉樣品中總灰分測量不確定度的因果關(guān)系圖

3 結(jié)果與分析

3.1 方法重復性實驗引入的不確定度urel(rep)

小麥粉總灰分的6次測量結(jié)果見表1。

表1 總灰分含量實驗數(shù)據(jù)和分析結(jié)果表

按貝塞爾公式計算，實驗的標準偏差為：

檢測方法規(guī)定測量結(jié)果取2次測量平均值，因此，平均值的標準不確定度：

其相對標準不確定度為

3.2 坩堝質(zhì)量m0引入的不確定度ucrel(m0)

主要由重復性實驗、天平校準示值誤差和箱阻式電爐校準時引入。

3.2.1 重復性實驗

稱量重復性引入的不確定度已經(jīng)包含在樣品測量重復性的不確定度之中，在此不再單獨評定。

3.2.2 天平校準示值誤差引起的不確定度分量urel1(m0)

實驗中使用的電子天平量程0～220 g，本次評定坩堝的質(zhì)量≤100 g，校準證書給出0 g≤m≤100 g，擴展不確定度為0.2 mg（k=2），其標準不確定度為：其相對標準不確定度為：

3.2.3 箱式電阻爐校準時引入的不確定度分量urel2(m0)

依據(jù)《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》（GB 5009.4—2016）中規(guī)定高溫灼燒溫度為550 ℃，校準證書給出設(shè)定值為550 ℃時，其擴展不確定度：U=2.1 ℃（k=2），則則相對標準不確定度為urel2(m0)=u2(m0)/550 ℃=0.001 9。

3.2.4 坩堝質(zhì)量m0引入的合成相對標準不確定度ucrel(m0)

坩堝質(zhì)量m0引入的合成相對標準不確定度為：

3.3 坩堝和試樣的質(zhì)量m1引入的不確定度urel(m1)

與坩堝質(zhì)量m0相似，坩堝和試樣的質(zhì)量m1的不確定度主要由天平校準示值誤差引入的，同3.2.2處理，得到天平校準示值誤差的標準不確定度ul(m1)為0.000 1 g，則其相對標準不確定度urel(m1)為0.000 001；質(zhì)量m1的不確定度未涉及箱式電阻爐的影響，因此僅考慮天平校準示值誤差引起的相對標準不確定度，即urel(m1)=0.000 001。

3.4 坩堝和灰分的質(zhì)量m2引入的不確定度ucrel(m2)

與處理坩堝質(zhì)量m0的方法相同，得到u1(m2)=0.000 1 g，urel1(m2)=0.000 001；u2(m2)=1.05 ℃，urel2(m2)=0.001 9；ucrel(m2)=0.001 9。

3.5 合成相對標準不確定度

合成相對標準不確定度為：

3.6 擴展相對不確定度

取包含因子k=2（近似95%的置信概率），其擴展相對不確定度為Urel=ucrel(X)×k=0.014 3。

3.7 測量結(jié)果報告

按國家標準《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》（GB 5009.4—2016），當總灰分為0.53 g/100 g時，其擴展不確定度為U=0.53×0.014 3=0.007 579≈0.01 g/100 g，k=2。

4 結(jié)論

本次不確定度評定依據(jù)《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1— 2012）和《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS-GL006： 2019）兩個不確定度標準的相關(guān)規(guī)定，對《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》（GB 5009.4— 2016）檢測小麥粉總灰分進行不確定度評定，得出小麥粉總灰分的擴展不確定度U=0.01 g/100 g。其中，方法重復性實驗引入的相對標準不確定度urel(rep)=0.006 6，坩堝質(zhì)量m0引入的不確定度ucrel(m0)=0.001 9，坩堝和試樣的質(zhì)量m1引入的不確定度urel(m1)=0.000 001，坩堝和灰分的質(zhì)量m2引入的不確定度ucrel(m2)=0.001 9，方法重復性實驗引入的不確定度貢獻較大[4-5]。最終得出，擴展不確定度為包含因子k=2時，擴展不確定度U=0.01 g/100 g，測量結(jié)果為（0.53±0.01）g/100 g（k=2）。