高效液相色譜法測定醬油中苯甲酸的不確定度評定*

馬義虔，陳學航，肖 洋，李清偉，張建剛

(貴州省產(chǎn)品質量檢驗檢測院，貴州 貴陽 550016)

不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯(lián)系的非負參數(shù)(包括A類和B類不確定度)。A類可由貝塞爾公式法和極差法進行評定，B類可根據(jù)有關的信息或經(jīng)驗進行評定[1-3]。不確定度數(shù)值的大小反映了測量結果質量的高低。數(shù)值越小，所測結果與被測量的真值越接近，其使用價值就越高。在食品與化學分析、檢測領域，評定不確定度既是提高分析檢測質量的需要，也是實現(xiàn)檢測結果國內外互認所不可缺少的內容。苯甲酸是一種常用的食品防腐劑，國家標準GB 2760-2014[4]規(guī)定了醬油中苯甲酸的最大使用量為1.0 g/kg。已有研究者評定了醬油、果汁泥和橘子汁中苯甲酸和山梨酸[5-8]不確定度，一方面未將不確定度的分量`考慮完整，另一方面不確定度有效位數(shù)保留不符合JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)定，如果汁泥中苯甲酸含量為(5.997±0.746) μg/kg(k=2)[8]。本研究根據(jù)JJF 1059.1-2012[2]和JJF 1135-2005[3]，通過GB 5009.28-2016《食品安全國家標準 食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定》測定方法[9]評定醬油中苯甲酸的不確定度，以期為實驗室質量控制、能力驗證以及向社會出具官方檢測報告提供科學、準確的根據(jù)。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

1260高效液相色譜儀(DAD)，美國Agilent公司；ME204E/02分析天平，瑞士Mettler公司；Allegra X-22R冷凍離心機，美國貝克曼庫爾特公司；SB25-12DTS超聲波清洗機，寧波新芝公司。

苯甲酸標準品溶液(濃度1 mg/mL)，中國計量科學研究院；亞鐵氰化鉀、乙酸鋅均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；乙酸銨為優(yōu)級純，麥克林公司；甲醇、乙腈均為色譜純，德國Merck公司；醬油為市售。

1.2 實驗方法

色譜柱：ZORBAX SB-C18(4.6×150 mm，5 μm)，樣品前處理方法和色譜條件見GB 5009.28-2016[9]。

1.3 不確定度來源分析

1.3.1 不確定度模型

醬油中苯甲酸含量計算公式如下：

(1)

式中：X樣品中苯甲酸含量，g/kg；C樣品中苯甲酸的質量濃度，mg/L；V樣品定容體積，mL；m樣品質量，g；1000為mg/kg轉換為g/kg的換算因子。

1.3.2 不確定度來源確定

圖1 高效液相色譜測定醬油中苯甲酸的不確定度來源Fig.1 Uncertainty source for determination of benzoic acid in soy sauce with HPLC

2 結果與分析

2.1 測量重復性的不確定度

測量重復性的不確定度可通過樣品重復進樣來計算，屬于A類不確定度評定。對醬油中苯甲酸進行10次重復測定，測定結果及不確定度見表1。

表1 醬油中苯甲酸重復測定結果及不確定度Table 1 Repeated determination of benzoic acid in soy sauce and its uncertainty

2.2 樣品稱量的不確定度μ(m)

天平重復性的標準不確定度：

(2)

天平示值的標準不確定度：

(3)

則樣品稱量的相對標準不確定度：

(4)

2.3 樣品溶液定容體積的不確定度μ(V)

樣品溶液定容體積的不確定度有：容量瓶允許差和溫度效應。

2.3.1 容量瓶允許差的不確定度μ(V1)

(5)

2.3.2 溫度效應的不確定度μ(T1)

(6)

則樣品溶液定容體積的相對標準不確定度：

(7)

2.4 標準系列溶液配制的不確定度μ(std)

標準系列溶液配制的不確定度有兩個部分：標準品和配制中量器(移液器允許差、容量瓶允許差和溫度效應)。

2.4.1 標準品溶液的相對標準不確定度μrel(std)

苯甲酸標準物質購自中國計量科學研究院，根據(jù)證書提供的信息，相對擴展不確定度U=2%，K=2。因此，苯甲酸標準品溶液的相對標準不確定度：

(8)

2.4.2 標準系列溶液配制中量器的相對標準不確定度μ(V2)

(9)

(10)

標準系列溶液配制中量器的不確定度如表2所示。

表2 標準系列溶液配制中量器的不確定度結果Table 2 Uncertainty results by the measurer in standard series solution preparation

則由標準系列溶液配制的相對標準不確定度：

(11)

2.5 標準曲線擬合的不確定度μ(C)

標準曲線擬合的不確定度可通過HPLC依次測定1、5、10、20、50、100、200 mg/L的苯甲酸標準品溶液，用最小二乘法擬合標準溶液濃度-峰面積，得到峰面積和標準溶液濃度的線性方程，測定結果和不確定度見表3。

表3 標準標曲線擬合的不確定度Table 3 Uncertainty results introduced standard curve fitting

標準曲線擬合的不確定度可按(12)和(13)式計算：

(12)

(13)

2.6 回收率的不確定度μ(Rec)

受人員操作、實驗室環(huán)境等因素影響，樣品經(jīng)處理后目標物苯甲酸會有一定損失。采用高、中、低3個水平添加苯甲酸標準品溶液進行回收率實驗，每個水平進行3次測定，根據(jù)9次結果進行計算，回收率結果見表4。

表4 回收率測定結果Table 4 Results of recovery

回收率的不確定度屬于A類不確定度評定，n=9，則回收率的相對標準不確定度：

(14)

2.7 液相色譜儀測定的不確定度μ(Dete)

(15)

2.8 合成相對標準不確定度

相對標準不確定度來源和各分量結果見表5。

表5 相對標準不確定度分量Table 5 List of relative standard uncertainties

合成相對標準不確定度：

=0.01922

(16)

2.9 不確定度報告及結果表示

表6 醬油中苯甲酸的不確定度評定報告Table 6 Uncertainty evaluation for the determination of benzoic acid in soy sauce

3 結 論

完整的測量數(shù)據(jù)應包括不確定度信息。不確定度測量可提供分析測定過程中誤差來源。本文根據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和JJF 1135-2005《化學分析測量不確定度評定》標準和不確定度文獻，結合本研究采用高效液相色譜法測定醬油中苯甲酸的不確定度評定，按照實驗順序依次篩選出不確定度的來源包括測量重復性、稱量、定容、標準溶液配制、液相色譜測定等過程。根據(jù)計算出各步驟的相對標準不確定度分量值，可得知標準系列溶液配制產(chǎn)生的不確定貢獻最大，與寧宵等[12]、曹玲等[13]和潘城等[14]研究結果一致，其次是回收率和標準曲線擬合。因此，在實際操作過程中，應選擇準確度等級較高的標準品和量器(玻璃量器和移液器)來配制標準系列溶液，使樣品濃度介于第二和第三個標準點之間；保持高效液相色譜儀器較高的靈敏度；增加標準系列溶液和樣品的測定次數(shù)；提高操作人員的分析測量水平以減小測量不確定度，從而提高數(shù)據(jù)結果的準確性。