果蔬汁中苯甲酸含量測定結果的不確定度評定

劉桂華 張慶波 孫迪 紀鐵 石金娥

摘 要：本文通過建立不確定度的數學模型，對果蔬汁中苯甲酸含量的測量不確定度進行了評估，分析了測定過程中存在的不確定度來源，量化了不確定度的分量，并求出合成不確定度和擴展不確定度，最終給出了不確定度測定結果的表示式。

關鍵詞：果蔬汁；苯甲酸；不確定度；評定

果蔬汁是人們日常經常飲用的飲料。由于其自身的特點，會在工藝中添加適量的食品添加劑，以達到長期保存和調節口感的作用。苯甲酸作為果蔬汁產品中常用的防腐劑，其含量測量結果的質量關系到果蔬汁品質評價是否準確，為了評定檢驗結果的準確度，通常用不確定度進行評定。對其進行不確定度的評定既是滿足GB/T 27025-2008[1]中對測試實驗室的要求，又能定量表明其測量結果的有效性。本文依據GB/T 5009.29-2003[2]，采用高效液相色譜儀利用外標法測定果蔬汁中苯甲酸含量，并對測定結果參照《測量不確定度評定與表示》[3]進行了不確定度評定。

1 測定方法與數學模型

1.1 測定方法

1.1.1 試樣前處理：準確稱取果蔬汁試樣5g左右（精確到0.001g）到50mL容量瓶，加氨水調pH值到7，加水定容到刻度后搖勻。取少量到離心管中離心，上清液過濾后備用。

1.1.2 標準工作溶液配制：用移液管準確移取2.00mL苯甲酸標準溶液（1.00mg/mL，U=1%，k=2）到100mL容量瓶，加水至刻度，配制成0.02mg/mL的苯甲酸標準工作液。

1.1.3 高效液相色譜測定：島津液相色譜儀（LC-20AT）采用InterSustain C18色譜柱（4.6×250mm，5μm）對苯甲酸與雜質進行分離，以甲醇+0.02M乙酸銨（5+95）為流動相，1mL/min流速進行洗脫，紫外檢測器在230nm波長下對苯甲酸進行檢測。取試樣溶液和標準工作液，進高效液相色譜儀進行測定，以標準工作溶液色譜峰的保留時間和峰面積分別作為定性和定量的依據，進行計算。

1.2 數學模型

以X表示果蔬汁中苯甲酸的含量，構建數學模型如下：

式中：X為試樣中中苯甲酸的含量單位為克每千克（g/kg）；A為試樣溶液的苯甲酸峰面積；CS為標準工作溶液的苯甲酸濃度，單位為毫克每毫升（mg/mL）；V為試樣最終定容體積，單位為毫升（mL）；AS為標準工作溶液的苯甲酸面積；m為試樣稱量質量，單位為克（g）。

2 結果與不確定度評定

2.1 測定結果

本文采用混合果蔬汁作為試樣，準確稱取m（精確到0.001 g）到50mL容量瓶（V），加水定容到刻度后搖勻。配制標準工作液，用移液管量取2.00mL苯甲酸標準溶液（濃度1.00mg/mL）到100mL容量瓶中，加水定容，配制成濃度為0.02mg/mL的標準工作液，進高效液相色譜儀進行測定，標準工作液中苯甲酸色譜峰的保留時間和峰面積分別作為定性和定量依據。試樣稱取12份，做一組平行樣，測試數據見表1。

2.2 不確定度評定

從測定過程和數學模型分析，果蔬汁中苯甲酸含量測定的不確定度來源：

A類不確定度：樣品多次平行測量的重復性引入的相對不確定度uA。

B類不確定度：（1）標準溶液純度引入的相對不確定度up；（2）標準溶液配制引入的相對不確定度us；（3）試樣質量稱量引入的相對不確定度um；（4）試樣溶液定容引入的相對不確定度uv；（5）液相色譜儀測定峰面積引入的相對不確定度ua。

2.2.1 多次平行測量引入的相對不確定度uA

2.2.2 標準溶液純度引入的相對不確定度up

有證苯甲酸標準溶液濃度為1.00mg/mL，證書標示U=1%，k=2，則其相對不確定度為：

2.2.3 標準溶液配制引入的相對不確定度us

用2.00mL單標線移液管（A級）量取2.00mL苯甲酸標準溶液到100mL單標線容量瓶（A級）中，加水定容。配制過程中不確定度主要來源于移液管和容量瓶的體積引入的不確定度。從《化學分析測量不確定度評定應用實例》[4]附錄2中相應的容器允差a，則其引入的相對不確定度可表示為：

合成相對不確定度us為：

2.2.4 試樣質量稱量引入的相對不確定度um

稱量5g試樣過程的相對不確定度主要由天平校準和稱量變動性（即稱量重復性）引入。

（1）天平校準：試驗中用到的電子分析天平感量為0.1mg，置信區間為±0.15mg，該數值代表了托盤上被稱量的實際質量與從天平所讀取的數值的最大差值，服從均勻分布。

（2）稱量變動性（即稱量重復性）：稱量變動性可根據《化學分析中不確定度的評估指南》[5]附錄G（不確定度的常見來源和數值）中給出的標準計算。

由m帶來的不確定度為：

2.2.5 試樣溶液定容引入的相對不確定度uv；

試樣溶液定容過程的不確定度主要由50mL單標線容量瓶（A級）引入。查《化學分析測量不確定度評定應用實例》[4]附錄2，可知其允差為±0.05mL，其相對不確定度為：

2.2.6 液相色譜儀測定峰面積引入的相對不確定度ua

由檢定證書上可知，高效液相色譜儀定量重復性為1.87%，按均勻分布計算，則其相對不確定度為：

3 不確定度計算及報告

各相對不確定度分量彼此間獨立無關，則合成標準不確定度u（X）：

按近似于正態分布處理，置信概率近似為95%，取包含因子k=2，則擴展不確定度為：U=k×u=2×0.003g/kg=0.006g/kg，因此，果蔬汁中苯甲酸含量測定結果報告為：X=X±U=（0.181±0.006）g/kg。

4 討論

從整個計算過程可以看出，對合成相對標準不確定度的各分量中，由液相色譜儀定量重復性引入的不確定度分量是測試結果的不確定度的主要分量；試樣的前處理過程，即試樣稱量和定容過程的不確定度分量比其他分量小一到兩個數量級，可以忽略不計。

參考文獻

[1] GB/T 27025-2008 idt ISO/IEC 17025：2005.檢測和校準實驗室能力的通用要求[S].

[2] GB/T 5009.29-2003.食品中山梨酸、苯甲酸的測定[S].

[3] JJF1059-1999.測量不確定度評定與表示[S].

[4] 郝玉林.化學分析測量不確定度評定應用實例[M].北京：中國質檢出版社.中國標準出版社，2011：242-243.

[5] CNAS：CL 06-2006.化學分析中不確定度的評估指南[S].