小麥粉總灰分測定的不確定度評定

◎ 郭 衛，沈耀衡，張 威

（河南恒晟檢測技術有限公司，河南 鄭州 451162）

測量不確定度是一個合理表征測量結果的分散性的參數，是對測量結果質量的定量表征。依據《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果臨界值進行判斷、方法確認以及實驗室的質控。本文依據《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有限公司）、瓷坩堝、干燥器和電爐。

1.2 檢測依據

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，如無則繼續灼燒1 h，如有則加去離子水潤濕，于干燥箱中蒸干，繼續灼燒1 h。冷卻，稱量，再次灼燒至恒重。

2 評定方法

2.1 建立數學模型

總灰分含量X的計算公式：

式中：m0為坩堝的質量，g；m1為坩堝和試樣的質量，g；m2為坩堝和灰分的質量，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

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

圖1 小麥粉樣品中總灰分測量不確定度的因果關系圖

3 結果與分析

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次測量結果見表1。

表1 總灰分含量實驗數據和分析結果表

按貝塞爾公式計算，實驗的標準偏差為：

檢測方法規定測量結果取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《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》（GB 5009.4—2016）中規定高溫灼燒溫度為550 ℃，校準證書給出設定值為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 坩堝質量m0引入的合成相對標準不確定度ucrel(m0)

坩堝質量m0引入的合成相對標準不確定度為：

3.3 坩堝和試樣的質量m1引入的不確定度urel(m1)

與坩堝質量m0相似，坩堝和試樣的質量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 坩堝和灰分的質量m2引入的不確定度ucrel(m2)

與處理坩堝質量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 結論

本次不確定度評定依據《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規定，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，坩堝質量m0引入的不確定度ucrel(m0)=0.001 9，坩堝和試樣的質量m1引入的不確定度urel(m1)=0.000 001，坩堝和灰分的質量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，測量結果為（0.53±0.01）g/100 g（k=2）。