嬰幼兒谷物類輔助食品中磷含量測定不確定度評定

陳 美，龍昭航，梁廷輝，李 宣，馬 萍

(貴州省檢測技術研究應用中心，貴州 貴陽 550000)

目前市售嬰幼兒谷物類輔助食品中大多數(shù)都添加了磷元素營養(yǎng)強化劑。磷是維持骨骼和牙齒的必要物質(zhì)，在日常膳食中的攝入比例對人體骨骼的發(fā)育有直接影響，當人體攝入過多或缺乏磷時，均對健康產(chǎn)生不同程度的影響[1]。測量不確定度是衡量測量結(jié)果可信程度的表征，測量不確定度越小，測量結(jié)果可信度就越高，結(jié)果數(shù)據(jù)使用價值越大，反之，使用價值越低[2]。為了能夠準確檢測嬰幼兒谷物類輔助食品中的磷含量，本文通過對GB 5009.87—2016《食品安全國家標準 食品中磷的測定》[3]中釩鉬黃分光光度法測定食品磷含量的測量方法進行系統(tǒng)研究，結(jié)合GB/T 27418—2017《測量不確定度評定和表示》[4]中有關規(guī)定，對測量結(jié)果不確定度的產(chǎn)生原因進行分析，并進行測量結(jié)果不確定度評定[5-6]，為釩鉬黃分光光度法測定嬰幼兒谷物類輔助食品中磷含量的不確定度評定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗用試樣為市場上隨機采購嬰幼兒營養(yǎng)米粉。

723S型可見分光光度計，上海棱光，出廠編號723S19027；XSE205DU型電子天平，梅特勒-托利多，出廠編號D809485188。

磷酸二氫鉀基準試劑，純度不低于99.99%；高氯酸(GR)、硫酸(GR)、硝酸(GR)、鉬酸銨(AR)、偏釩酸銨(AR)、氫氧化鈉(AR)、二硝基酚指示劑；實驗室用三級水。

1.2 實驗方法

1.2.1 試樣溶液的制備

稱取1.0000 g試樣于100 mL三角瓶中，加入硝酸、高氯酸、硫酸，在可調(diào)試電熱板上加熱消解至冒白煙且消化液澄清時。冷卻，消化液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中并定容至刻度，搖勻備用。

1.2.2 測定

準確移取試樣溶液10 mL置于50 mL容量瓶中，加適量水，滴加二硝基酚指示劑，調(diào)節(jié)試樣溶液至微黃色。另準確吸取磷標準儲備液(50 mg/L)0 mL、2.50 mL、5.00 mL、7.50 mL、10.0 mL、15.0 mL分別置于6個50 mL容量瓶中，向試樣溶液和標準系列溶液中加釩鉬酸銨試劑10 mL，加水至刻度。在440 nm處，用10 mm比色皿以標準空白作參比測定吸光度，以磷質(zhì)量濃度對吸光度繪制標準工作曲線。將試樣溶液吸光度與標準系列比較定量。

1.2.3 建立數(shù)學模型

式中：ρ為標準曲線查得測定用樣液中磷的質(zhì)量濃度(mg/L)；V為試樣消化液定容體積(mL)；V2為試樣顯色液定容體積(mL)；m為試樣質(zhì)量(g)；V1為測定用試樣消化液的體積(mL)。

2 不確定度的來源分析

根據(jù)實驗過程和數(shù)據(jù)模型中每個參數(shù)進行不確定度分析，不確定度來源見表1。

表1 不確定度來源分析統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of uncertainty sources

續(xù)表1

3 不確定度分量的計算與評定

3.1 磷標準溶液濃度不確定度評定

3.1.1 配制磷標準溶液引入的不確定度urel(ρ)

磷標準儲備液(50.00 mg/L)：稱取恒重好的磷酸二氫鉀基準試劑0.2197 g，溶于少量水中，移入1000 mL容量瓶，加水定容，搖勻。

(1)標準物質(zhì)稱量，天平引入的不確定度urel(ρ1)

①天平稱量重復性，由使用的天平檢定證書得到天平的擴展不確定度U=0.36 mg(k=2)，標準不確定度為：

②天平誤差，萬分之一天平檢定證書給出0≤m≤50 g范圍內(nèi)，天平的允許誤差為±0.5 mg，服從矩形分布：

則：

(2)標準溶液定容體積，容量瓶引入的不確定度urel(ρ2)

①體積校準：根據(jù)JJG 196—2006[7]《常用玻璃量器檢定規(guī)程》規(guī)定1000 mL A級容量瓶容量允差為±0.40 mL，按三角分布處理：

②水溶液溫度變化：試驗操作一般在(20±5)℃條件下進行，溶液在25 ℃時配制，水體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，溫度變化服從矩形分布：

則：

=6.28×10-4

(3)磷酸二氫鉀基準試劑(假設純度為p=99.99%)，則磷酸二氫鉀純度產(chǎn)生的不確定度urel(ρ3)：

綜上可得：

=1.67×10-3

3.1.2 配制磷標準工作溶液引入的不確定度urel(ρ4)

使用10 mL分度吸量管和50 mL容量瓶，不確定度的計算參照3.1.1(2)進行。

(1)10 mL分度吸量管(A級：容量允差為±0.05 mL)，使用6次。

=5.04×10-3

(2)50 mL容量瓶(A級：容量允差為±0.05 mL)，6次定容。

=1.17×10-3

綜上可得：

=5.17×10-3

3.1.3 擬合標準曲線引入的不確定度urel(ρ5)

測定標準曲線各濃度點的吸光度，其中每個濃度點測定3次，測定結(jié)果見表2。

表2 標準工作溶液濃度與相應的吸光度Tab.2 Concentration of standard working solution andcorresponding absorbance

由表2數(shù)據(jù)擬合得到標準曲線的回歸方程為：y=0.0333x+0.0009，其中斜率b=0.0333，截距a=0.0009，相關系數(shù)r2=0.9999。在重復性條件下對試樣進行N=10次的平行測定，通過回歸方程求得試樣的平均濃度為ρ=7.612 mg/L(表4)。

表3 標準曲線引入不確定度相關數(shù)據(jù)Tab.3 Uncertainty introduced by standard curve

=1.5×10-3

=277.5

=1.84×10-2

其對應的相對不確定度：

3.2 試樣的測定過程引入的不確定度

3.2.1 試樣稱量引入的不確定度urel(m)

稱取試樣1.0000 g。計算原理同3.1.1(1)：

3.2.2 試樣消化液定容體積(V)引入的不確定度urel(V)

試樣消化后轉(zhuǎn)移至100 mL A級容量瓶中，加水至刻度。100 mLA級容量瓶的容量允差為±0.10 mL。

=7.31×10-4

3.2.3 測定用消化液體積(V1)引入的不確定度urel(V1)

使用10 mL A級分度吸量管準確吸取試樣溶液10 mL。計算原理同3.1.1(2)：

=6.26×10-3

3.2.4 試樣顯色液定容體積(V2)引入的不確定度urel(V2)

準確吸取試樣溶液10 mL于50 mL A級容量瓶，顯色之后加水至刻度。計算原理同3.1.1(2)：

=7.31×10-4

3.2.5 測量重復性引入的不確定度urel(x)

按照1.2.1方法重復測定試樣中磷的含量10次，測定結(jié)果見表4。

表4 樣品磷含量重復性測定結(jié)果Tab.4 Repeatability determination results of phosphoruscontent in samples

標準偏差根據(jù)貝塞爾公式得：

=3.43

測量重復性產(chǎn)生的標準不確定度：

由重復性產(chǎn)生的相對標準不確定度：

3.3 分析儀器引入的不確定度urel(J)

使用723S型可見分光光度計，根據(jù)儀器檢定證書，透射比準確度測量結(jié)果的擴展不確定度：U=0.5%，k=2。其相對標準不確定度：

4 合成相對標準不確定度

根據(jù)不確定度匯總表表5，各不確定度分量互

表5 不確定度匯總表Tab.5 Summary table of uncertainty components

不相關，合成相對標準不確定度為：

=7.18×10-3

5 擴展不確定度評估與結(jié)果的表示

取置信概率p=95%，擴展因子k=2，則相對擴展不確定度為：

urel=7.18×10-3×2=1.44×10-2。

擴展不確定度為：

u=urel×X=1.44×10-2×378=5.42 mg/100g

檢測結(jié)果可以表示為：

X=(378±5.42)mg/100g，k=2