嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質的研制

楊軼眉

上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院/國家食品質量監(jiān)督檢驗中心（上海 200233）

標準物質是分析測量的標準和量值傳遞的載體，是建立化學測量量值溯源體系最有效的工具。其作用猶如一把尺子，所衡量的對象涉及化學、生物、工程、物理等眾多特性或成分，可用于檢測方法評價、檢測儀器評價、待測樣品測試、檢測環(huán)境評價、實驗人員與檢測實驗室能力的評價等。正是鑒于標準物質在改進檢測工作質量、提高檢測準確度、保證檢測結果的有效性方面所具有的重要意義，近些年，國內外都十分重視標準物質研究，作為確保數據準確與公正性必不可少的重要工具，標準物質的應用需求迅猛增長[1-3]。

1 嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質

采用濕法生產工藝的嬰幼兒配方乳粉企業(yè)，生產用水主要來源為自來水。使用自來水時，在配料工序中會引入一定數量的氯。此外，有些企業(yè)使用二氧化氯作為管道和容器的消毒劑，如果清洗不徹底，在生產、加工、包裝過程中可能造成殘留污染。目前，正在實施的食品安全國家標準對嬰幼兒配方食品中氯含量有嚴格的規(guī)定。其中，GB 10765—2010《食品安全國家標準 嬰兒配方食品》中規(guī)定：氯含量12～38 mg/100 kJ；GB 10767—2010《食品安全國家標準 較大嬰兒和幼兒配方食品》中規(guī)定：氯含量≤52 mg/100 kJ。中國的標準物質起步較晚，與歐美等發(fā)達國家差距非常大而且研制技術落后。嬰幼兒配方乳粉檢測存在：國產標準物質缺乏，無法滿足嬰幼兒配方乳粉出廠檢測及第三方實驗室能力驗證的需要，因而開展此項研究迫在眉睫。試驗開展了嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質的研制工作。研制的標準物質具有良好的均勻性、穩(wěn)定性，適用于嬰幼兒配方乳粉中氯含量的檢測?？蔀槠笫聵I(yè)單位、檢驗機構、科研院所等提供氯成分分析標準物質，用于提高檢測的效率、準確性和重復性。

2 材料與方法

2.1 儀器和試劑

電子天平；超聲波清洗器；恒溫水浴鍋；自動電位滴定儀。儀器的使用均在檢定有效期之內。

亞鐵氰化鉀；乙酸鋅；硝酸銀；冰乙酸；硝酸；丙酮；基準氯化鈉。

2.2 標準物質的制備

標準物質候選化合物原料選用符合要求的基粉和符合GB 14880—2012《食品安全國家標準 食品營養(yǎng)強化劑使用標準》中允許添加的食品營養(yǎng)強化劑。通過理化特性測試進行定性分析確定主體成分后，再經過初步定量分析其本底含量。根據預期達到的氯濃度要求，按照一定配比添加其他乳粉和食品營養(yǎng)強化劑后，經過溶化、均質、噴霧干燥，攪拌混合均勻后，再充氮密封，分裝于鋁箔袋包裝。將包裝好的標準物質候選化合物從1～60編號，每袋50 g，共60袋，置于室溫（5～30 ℃）中避光保存。

2.3 分析方法

稱取10 g充分混勻的固體試樣，精確至0.001 g，于100 mL具塞比色管中，加入50 mL約70 ℃熱水，振蕩分散樣品，水浴中沸騰15 min，并不時搖動，取出，超聲處理20 min，冷卻至室溫，依次加入2 mL沉淀劑Ⅰ和2 mL沉淀劑Ⅱ，每次加后搖勻。用水稀釋至刻度，搖勻，在室溫靜置30 min。用濾紙過濾，棄去最初濾液，移取10.00 mL濾液于50 mL燒杯，加入5 mL硝酸溶液和25 mL丙酮，于自動電位滴定儀（使用前加入硝酸銀標準溶液）上實現自動加液、滴定和記錄滴定數據的過程。每個樣品測定3次，操作方法參照GB 5009.44—2016《食品安全國家標準 食品中氯化物的測定》第一法（電位滴定法）。

2.4 均勻性檢驗

根據JJG 1006—1994《中華人民共和國國家計量技術規(guī)范 一級標準物質》和JJF 1343—2012《中華人民共和國國家計量技術規(guī)范 標準物質定值的通用原則及統(tǒng)計學原理》的要求[4-5]，采用隨機數表決定抽取樣品的號碼，隨機抽取15袋樣品，每袋測試3個數據，連續(xù)測試15袋。采用電位滴定法進行測試。其中，氯均勻性檢驗時最小取樣量為10 g。待均勻性初檢合格后，再進行穩(wěn)定性監(jiān)測。

2.5 穩(wěn)定性監(jiān)測

根據JJG 1006—1994《中華人民共和國國家計量技術規(guī)范 一級標準物質》和JJF 1343—2012《中華人民共和國國家計量技術規(guī)范 標準物質定值的通用原則及統(tǒng)計學原理》的要求[4-5]，采用隨機數表決定抽取樣品的號碼，隨機抽取25袋樣品，短期穩(wěn)定性監(jiān)測12袋，長期穩(wěn)定性監(jiān)測13袋，每袋測試3個數據。采用與均勻性檢驗相同的檢驗方法，按照GB/T 15000.3—2008的方法進行檢驗，監(jiān)測嬰幼兒配方奶粉中氯含量隨時間的變化，以估算標準物質的保質期和最佳儲存條件[6]。

2.6 定值方法和數據處理

標準物質采用8家實驗室協(xié)作定值，數據匯總統(tǒng)計的方式。參與定值的實驗室具有氯定值條件和相應的能力資質。各家實驗室分析過程都進行了嚴格的質量控制，均采用權威方法對標準物質候選化合物進行測量。數據處理步驟為：考察每種物質正態(tài)性，在所有數據近似正態(tài)的情況下，將每個實驗室測量數據的均值構成一組新的數據，先用格拉布斯檢驗法對每個實驗室的組內平行數據中的離群值檢驗并剔除可疑測量結果，經科克倫法檢驗各實驗室定值數據為等精度數據后，用狄克遜準則對每個實驗室間平均值的離群值檢驗，計算出總平均值和標準偏差。研制的標準物質符合JJF 1343—2012的技術要求[5]。

3 結果與分析

3.1 嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質均勻性檢驗

采用單因素方差分析法進行袋內和袋間均勻性的檢驗，標準物質的均勻性分析數據見表1。從表1可知，Fa＜F0.05(14, 30)，該標準物質袋內與袋間無明顯差異，滿足國家標準物質的要求（參考JJG 1006—1994）。說明嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質是均勻的。

表1 嬰幼兒配方奶粉中氯均勻性分析數據 mg/100 g

3.2 嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質穩(wěn)定性監(jiān)測

標準物質的穩(wěn)定性是指在一定的時間間隔內和環(huán)境條件下，標準物質的特性量值保持在規(guī)定的范圍內的性質[7]。對所研制的標準物質進行了短期和長期穩(wěn)定性試驗。短期穩(wěn)定性進行-10，10，30和50 ℃ 4個梯度溫度的試驗，時間為2周，以考察在運輸條件下標準物質的穩(wěn)定性。長期穩(wěn)定性是對置于室溫（5～30℃）中避光保存的樣品進行監(jiān)測，以確定可靠的保質期和最佳的存儲條件。

3.2.1 標準物質短期穩(wěn)定性考察

短期穩(wěn)定性監(jiān)測數據和統(tǒng)計結果見表2。|b1|＜t(0.95,1)·s(b1)，表明所研制的標準物質樣品在2周的監(jiān)測周期內能夠在-10～50 ℃的極端溫度下具有較好的穩(wěn)定性，達到JJG 1006—1994中的相關要求。

3.2.2 標準物質長期穩(wěn)定性考察

長期穩(wěn)定性監(jiān)測數據和統(tǒng)計結果見表3。|b1|＜t(0.95,11)·s(b1)，所有化合物均滿足。表明標準物質中各組分不具備長期變化趨勢，所研制的標準物質樣品在12個月的監(jiān)測周期內具有較好穩(wěn)定性，達到JJG 1006—1994中的相關要求。

表2 嬰幼兒配方奶粉中氯短期穩(wěn)定性監(jiān)測結果mg/100 g

表3 嬰幼兒配方奶粉中氯長期穩(wěn)定性監(jiān)測結 mg/100 g

從表4可知，|b1|＜t0.95,n-2×s(b1)，表明標準物質中各組分不具備長期變化趨勢，認為嬰幼兒配方奶粉氯成分分析標準物質的特性值在研究考察時間范圍內穩(wěn)定，滿足國家標準物質的要求（參考JJG 1006—1994）。JJG 1006—1994中規(guī)定一級標準物質有效期應在1年以上或達到國際上具有先進水平同類標準物質的有效期限。

表4 氯穩(wěn)定性結果的線性擬合和統(tǒng)計參數

3.3 定值數據匯總及處理

嬰幼兒配方奶粉氯成分分析標準物質由8家實驗室協(xié)作定值，定值數據見表5。

表5 各協(xié)作實驗室氯測定結果

3.3.1 格拉布斯（Grubbs）檢驗法

每個實驗室的組內平行數據中的離群值檢驗——格拉布斯檢驗法，其檢驗步驟為：

1) 排列數據：將測量數據按從小到大的順序排列?？梢芍挡皇亲钚≈稻褪亲畲笾?。

2) 計算平均值x和標準偏差S。

3) 計算偏離值：計算平均值與最小值之差、最大值與平均值之差。

4) 確定一個可疑值。

5) 計算殘值：ui=xi-x。

6) 確定顯著性水平α：檢出水平α=0.05。

7) 查格拉布斯表獲得臨界值：根據α=0.05，n=3，查格拉布斯表，橫豎相交得臨界值λ(0.05,3)= 1.155[7]。

8) 比較計算值|ui|和臨界值λ(0.05,3)S。

9) 當|ui|＞臨界值λ(0.05,3)S時，則xi應被剔除。

3.3.2 科克倫（Cochran）法

采用科克倫法檢驗實驗室定值數據是否等精度，先計算m組數據的各組n數據的方差，再計算其中的最大方差與m個方差和之比。

根據所取顯著性水平α，數據組數m，重復測定次數n，查科克倫檢驗臨界值表，得臨界值c(α, m, n)。

由表7可知，若C＜C(α, m, n)，表明各組數據平均值間為等精度[7]。

表7 各協(xié)作實驗室內氯測定結果的科克倫檢驗數據

3.3.3 每個實驗室間平均值的離群值檢驗——狄克遜（Dixon）準則

將測定數據按由小到大的順序排列X(1)≤X(2)≤…≤X(7)≤X(8)。

按照式（2）（3）計算r1和r8。

當α=0.05，組數n=8時，臨界值f(0.05,8)=0.608[7]。

由表8可知，r1及r8值均小于f(α,n)值，所有數據均保留。

從表6～表8可知，組內數據無差異；組間平均值無差異；各實驗室測量精度相同，定值數據通過統(tǒng)計檢驗，可以匯總統(tǒng)計。

表8 各協(xié)作實驗室氯測定結果平均值的狄克遜檢驗結果

3.3.4 標準值和不確定度的計算

根據等精度測量的數據處理方法可知，標準值即總平均值，定值數據的匯總見表9。不確定度由均勻性、穩(wěn)定性、定值和測量方法共同引入。

表9 協(xié)作實驗室氯定值數據

3.3.4.1 均勻性引入的不確定度計算結果

3.3.4.2 穩(wěn)定性引入的不確定度計算結果

3.3.4.3 定值過程引入的不確定度計算結果

3.3.4.4 測量方法引入的不確定度計算結果

3.3.4.5 擴展不確定度計算結果（包含因子k=2，置信水平為95%）[7]

3.3.4.6 氯成分分析標準物質定值結果

經計算，氯成分分析標準物質定值結果為762±30 mg/100 g。

4 結論與討論

經過2年的研究，研制得嬰幼兒配方奶粉中氯成分分析標準物質。定值結果為762 mg/100 g，擴展不確定度為30 mg/100 g（k=2）。試驗采用電位滴定法進行測試，通過均勻性檢驗、穩(wěn)定性監(jiān)測、考察結果根據統(tǒng)計學方法進行判定，符合JJG 1006—1994國家標準物質的技術要求：均勻性在準確度范圍內，穩(wěn)定期達1年。同時對其不確定度進行評估，確保用戶在不同時間使用的量值及不確定度都是準確可靠的。此次研制的標準物質可用于量值溯源、分析儀器校準、分析方法確認與評價、仲裁檢測、技術考核以及相關生產部門和實驗室質量控制等[8]。