奶茶中三氯蔗糖測量不確定度評定報告

余志清

摘 要：測量不確定度是指表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[1]，它可以是標(biāo)準(zhǔn)偏差，也可以是一個置信區(qū)間。測量不確定度一般由多個分量組成，分量的一部分可根據(jù)一系列測量結(jié)果的統(tǒng)計分布來估計，而所有測量結(jié)果的不確定度分量（包括系統(tǒng)誤差）造成測量結(jié)果的分散性。測量結(jié)果的不確定度評估，是國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 17025，也是CNAS-CL01對認可實驗室的要求[2]，不論是食品檢驗機構(gòu)，司法鑒定，還是醫(yī)學(xué)實驗室，通過不確定度的引入，能有效識別檢驗檢測數(shù)據(jù)的風(fēng)險。本文通過高效液相色譜-示差折光法分析奶茶中三氯蔗糖含量的測定過程，從而對該測定方法建立一套完整的不確定度評估的方法。

關(guān)鍵詞：三氯蔗糖；不確定度；奶茶

中圖分類號：TS264 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0253-02

測量不確定度是指表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[1]。測量結(jié)果的不確定度評估，是國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC17025，也是CNAS-CL01對認可實驗室的要求[2]，不論是食品檢驗機構(gòu)，司法鑒定，還是醫(yī)學(xué)實驗室，通過不確定度的引入，能有效識別檢驗檢測數(shù)據(jù)的風(fēng)險。本文通過高效液相色譜-示差折光法分析奶茶中三氯蔗糖含量的測定過程，從而對該測定方法建立一套完整的不確定度評估的方法。

1 材料與方法

1.1 主要儀器和試劑

（1）試驗儀器。Waterse2695（配示差折光檢測器）；梅特勒電子天平AE204，精確度0.0001g。（2）試驗試劑。甲醇、已經(jīng)、正己烷、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、中性氧化鋁。（3）儀器條件。色譜柱C18（4.6mm*150mm，5μm），柱溫35℃，檢測池溫度35℃，靈敏度64，流速：1.0mL/min，流動相：甲醇+水=20+80。

1.2 試驗方法及數(shù)學(xué)模型

（1）試驗原理：奶茶中三氯蔗糖用甲醇水溶液提取，除蛋白、脂肪，經(jīng)固相萃取柱凈化、富集后用高效液相色譜儀、反相C18色譜柱分離，示差檢測器檢測，根據(jù)保留時間定性，以峰面積定量。（2）測量過程（圖1）。（3）評定結(jié)果的使用。符合上述條件下的測定結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。

2 數(shù)學(xué)模型

式中：X——試樣中三氯蔗糖的含量，mg/kg；

C——由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的樣品凈化溶液濃度，mg/L；

L——標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的校正因子，%；

V——試樣溶液定容體積，mL；

m——試樣質(zhì)量，g；

Rec——回收率，%。

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

影響此方法的不確定度來源有樣品稱量過程中引入的不確定度、定容體積引入的不確定度、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的校準(zhǔn)引入的不確定度、回收率引入的不確定度以及測量結(jié)果的重復(fù)性Rep。

實驗用試劑都為分析純以上，空白試劑中三氯蔗糖含量極小，可忽略不計。

3.1 測量重復(fù)性Rep引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

進行6次重復(fù)測定的結(jié)果，覆蓋檢驗的全過程，從稱樣、定容及測定。結(jié)果數(shù)據(jù)見表1。

實際測量以2次測量結(jié)果的平均值作為檢測結(jié)果，測量重復(fù)性Rep引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u（Rep）==0.00082/=5.77×10-3

測量重復(fù)性Rep引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel（Rep）==5.77×10-3/0.0171=3.37×10-2

3.2 樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)儀器檢定證書，METTLERTOLEDOAE204型電子天平其線性為±0.5mg（0-50000mg的勻差），標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)定為矩形分布，天平線性分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下[3]：

u（m）=0.0005/=2.89×10-4g

線性分量應(yīng)重復(fù)計算兩次，一次為清零，另一次為稱重，故樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

urel（m）==8.11×10-5

3.3 最終定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

最終定容時使用的是100-1000μL移液槍，合格，其允差為±1%，服從均勻分布。

urel（V2）==5.77×10-3

3.4 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液濃度引入的不確定度

稱取0.10mL三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用乙腈定容至100mL，配制成濃度為1.0mg/L三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)中間液。

3.4.1 三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度

三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)供應(yīng)商證書上給出的濃度為±1%，服從矩形分布，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel（P）==5.83×10-3

3.4.2 三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱取量

稱量時使用的是AE204電子天平，合格，其最大允許誤差為±0.0005g，服從矩形分布。

urel（m2）==3.10×10-3

3.4.3 三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定容體積

定容時使用的是100mL容量瓶，A級合格，其允差為±0.020mL，服從矩形分布。[4]

urel（V4）==1.15×10-3

合成上述三項得出標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液濃度引入的相對不確定度：

urel（L）=

==6.71×10-3

3.5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

再吸取適量的儲備液用水配制五個標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，其濃度分別為0.02，0.05，0.10，0.20和0.40mg/mL，分別用液相色譜儀測其峰面積6次，取平均值用線性最小二乘法擬合曲線[5]。測定結(jié)果見表2。

線性最小二乘擬合結(jié)果：y=0.8556x，相關(guān)系數(shù)R2為0.9998，擬合曲線見圖2。

故標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

計算得：

SR=77631，u（c）=2.75×10-3，則urel（C）==2.95×10-2。

3.6 回收率Rec引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在重復(fù)性條件下測定n=6次結(jié)果得到，三氯蔗糖的平均回收率為92%，標(biāo)準(zhǔn)偏差s為0.00815。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

u（Rec）==3.33×10-3

用t值檢驗，確定平均回收率是否與1.0有顯著差異：

t==4.12

這個數(shù)據(jù)與95%置信度，雙邊臨界值tcrit的比較：

自由度=n-1=5查t分布表得tcrit=2.6。

t>tcrit，說明Rec與1有顯著差異，平均回收率需要包括在結(jié)果的計算中。

回收率的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

urel（Rec）=3.33×10-3/0.093=3.58×10-2。

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

不同分量的大小見表3。

根據(jù)不確定度的傳播定律，合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel（X）=

=0.0580

5 擴展不確定度評定

取包含因子k=2，相對標(biāo)準(zhǔn)擴展不確定度為：Urel=2×urel（X）≈0.116。

測得樣品中三氯蔗糖含量平均值為0.0171mg/kg，則標(biāo)準(zhǔn)擴展不確定度為：

U=0.0171×Urel=0.00198（g/kg）

6 測量結(jié)果的報告與表示

三氯蔗糖含量的測量結(jié)果為0.0171±0.002（g/kg）（k=2）。

參考文獻

[1]中國合格評定國家認可委員會.《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[S].北京，2006.

[2]中國合格評定國家認可委員會.《測和校準(zhǔn)實驗室能力認可準(zhǔn)則》[S].北京，2006.

[3]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.《測量不確定度評定與表示》[S].北京：中國計量出版社2012.

[4]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[S].北京：中國計量出版社，2006.

[5]羅毅.化學(xué)統(tǒng)計學(xué)[M].北京：中國科學(xué)出版社，2001.