分光光度法測定乳粉中磷的不確定度評定

陶希芹

（貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽 551400）

乳粉作為一種嬰幼兒和成人的重要食品，其磷含量對于骨骼健康和營養(yǎng)平衡具有重要影響。在乳粉中進行磷檢測是為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。乳粉中磷含量檢測的方法主要有顯色法、分光光度法、離子色譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。其中，分光光度法具有操作簡單、成本低、方法穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用到分析檢測中。不確定度評價在檢測分析中發(fā)揮重要作用，有效的不確定度評價能夠找出影響分析方法準(zhǔn)確性的重要因素[1-5]。本文使用《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中磷的測定》（GB 5009.87—2016）[6]中分光光度法檢測乳粉中磷含量，并進行不確定度評定，從而為后期方法檢測提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乳粉，來自市場抽樣樣本?；鶞?zhǔn)試劑磷酸二氫鉀（青島青藥生物工程有限公司）；硝酸、硫酸、鹽酸、高氯酸，優(yōu)級純，成都市科隆化學(xué)品有限公司；磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（50 mg·L-1）；實驗用水為《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》（GB/T 6682—2008）規(guī)定的三級水；15%硫酸溶液；5%硫酸溶液；3%硫酸溶液；鹽酸（1∶1，V∶V）；鉬酸銨（50 g·L-1）；對苯二酚溶液（5 g·L-1）；亞硫酸鈉溶液（200 g·L-1）；氯化亞錫-硫酸肼溶液（取0.1 g氯化亞錫、0.2 g硫酸肼，用3%硫酸溶液稀釋定容至100 mL）；5.0 mg·L-1磷標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1601型紫外可見分光光度計（北京瑞利分析儀器公司）；E12140型電子分析天平（美國Ohaus）；JRY-D450-D石墨電熱板（金蓉園儀器設(shè)備有限公司）。

1.3 樣品處理方法

根據(jù)GB 5009.87—2016方法，稱取0.5 g乳粉，置于200 mL廣口燒杯中，加入10 mL硝酸、1 mL高氯酸、2 mL硫酸，在石墨爐中加熱直至溶液澄清（溶解條件為120 ℃下溶解0.5 h，升溫到180 ℃溶解2 h，升溫到200 ℃溶解0.5 h），冷卻后加入5 mL水，將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中定容，得到樣品溶液，并做空白實驗。移取10 mL樣品溶液置于50 mL容量瓶中，加入2 mL鉬酸銨（50 g·L-1）、1 mL亞硫酸鈉溶液（200 g·L-1）、1 mL對苯二酚溶液（5 g·L），加水定容到50 mL，靜置30 min，在600 nm波長處測定吸光度。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

分別準(zhǔn)確移取50 mg·L-1磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00 mL、2.50 mL、5.00 mL、7.50 mL、10.00 mL和15.00 mL置于50 mL容量瓶中，得到系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中磷的濃度分別為0 mg·L-1、2.50 mg·L-1、5.00 mL·L-1、7.50 mg·L-1、10.00 mg·L-1和15.00 mg·L-1。按照樣品測試方法操作，以吸光度為縱坐標(biāo)、磷濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)GB 5009.87—2016得到試樣中磷含量的計算公式為

式中：ρ為根據(jù)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線方程查得試樣溶液中磷的質(zhì)量濃度，μg·mL-1。X為試樣中的磷含量，mg/100 g；m為試樣質(zhì)量，g；V為樣品定容后體積，mL；V1為吸取樣品溶液體積，mL；V2為比色定容體積，mL。

2.2 不確定度來源

根據(jù)GB 5009.87—2016方法得到乳粉測量過程中不確定度主要來源于樣品稱量、磷質(zhì)量濃度、測量重復(fù)性、分光光度計幾個方面。

2.3 不確定度分量計算

2.3.1 樣品稱量引入的不確定度

稱樣量為0.5 g，根據(jù)天平提供證書得到允許誤差為±0.1 mg，按照矩形分布，得到樣品稱量（平行稱取2次）引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.2 磷質(zhì)量濃度引入的不確定度

（1）分取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積引入的不確定度。磷標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書提供了磷標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度（50 mg·L-1）的擴展不確定度U=0.28（k=2）,因此磷標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為，磷標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制中使用25 mL移液管，根據(jù)檢定證書得到25 mL移液管的體積允許誤差為±0.03 mL，按照三角分布，得到25 mL移液管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為mL。則5次移液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

由此得到分取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度。對系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進行測試，以吸光度值為縱坐標(biāo)、磷質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到擬合曲線方程為A=0.03693x+0.00721，R2=0.9999。

最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度[7-12]的計算公式為

式中：p為乳粉試樣測量次數(shù)，p=6；n為標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液測量次數(shù)，n=3；c為乳粉中磷的質(zhì)量濃度，c=3.72 μg·mL-1；c—為標(biāo)準(zhǔn)工作曲線中磷質(zhì)量濃度的平均值，c—=9 μg·mL-1；a為擬合曲線斜率，a=0.03693；b為擬合曲線截距，b=0.00721；Ai為試樣吸光度。

計算得到標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(c)=0.00104。

因此，磷質(zhì)量濃度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.3 測量重復(fù)性引入的不確定度

對同一乳粉樣品進行8次平行測定，8次測定結(jié)果分別為180.4 mg/100 g、181.2 mg/100 g、180.5 mg/100 g、180.8 mg/100 g、181.7 mg/100 g、179.9 mg/100 g、180.2 mg/100 g和180.3 mg/100 g。乳粉中磷含量重復(fù)測定的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算公式[13-16]為

式中：xi為乳粉樣品第i次測定結(jié)果，mg/100 g；為乳粉樣品測試平均值，mg/100 g；n為測試次數(shù)。

根據(jù)式（3）計算得到乳粉中磷含量重復(fù)測定引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(s)=0.00107。

2.3.4 分光光度計引入的不確定度

分光光度計的分辨率（F）為0.001[5]，分光光度計的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u(A)=0.29F=0.00029。對樣品溶液進行8次測定，得到平均吸光度為0.139，由此得到分光光度計引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.4 合成不確定度

計算得到合成相對不確定度為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u=180.63×0.0046=0.83 mg/100 g

2.5 擴展不確定度

置信概率為0.95%時，得到置信因素k0.95=2，則擴展不確定度為U=0.83×2=1.66。因此，得到乳粉中磷含量測定結(jié)果為（180.63±1.66）mg/100 g，k=2。

3 結(jié)論

本文研究了鉬藍分光光度法測定乳粉中磷含量的不確定度，得出試樣中磷含量的檢測結(jié)果為（180.63±1.66）mg/100 g，k=2。在各不確定度分量中，磷質(zhì)量濃度對含量測定的影響最大，建議在使用GB 5009.87—2016中的鉬藍光度法測定乳粉時加強標(biāo)準(zhǔn)溶液配制管理，提高方法準(zhǔn)確性。