劉桂華 張慶波 孫迪 紀(jì)鐵 石金娥

摘 要：本文通過建立不確定度的數(shù)學(xué)模型，對(duì)果蔬汁中苯甲酸含量的測量不確定度進(jìn)行了評(píng)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(kuò)展不確定度，最終給出了不確定度測定結(jié)果的表示式。

關(guān)鍵詞：果蔬汁；苯甲酸；不確定度；評(píng)定

果蔬汁是人們?nèi)粘＝?jīng)常飲用的飲料。由于其自身的特點(diǎn)，會(huì)在工藝中添加適量的食品添加劑，以達(dá)到長期保存和調(diào)節(jié)口感的作用。苯甲酸作為果蔬汁產(chǎn)品中常用的防腐劑，其含量測量結(jié)果的質(zhì)量關(guān)系到果蔬汁品質(zhì)評(píng)價(jià)是否準(zhǔn)確，為了評(píng)定檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，通常用不確定度進(jìn)行評(píng)定。對(duì)其進(jìn)行不確定度的評(píng)定既是滿足GB/T 27025-2008[1]中對(duì)測試實(shí)驗(yàn)室的要求，又能定量表明其測量結(jié)果的有效性。本文依據(jù)GB/T 5009.29-2003[2]，采用高效液相色譜儀利用外標(biāo)法測定果蔬汁中苯甲酸含量，并對(duì)測定結(jié)果參照《測量不確定度評(píng)定與表示》[3]進(jìn)行了不確定度評(píng)定。

1 測定方法與數(shù)學(xué)模型

1.1 測定方法

1.1.1 試樣前處理：準(zhǔn)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(diào)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制：用移液管準(zhǔn)確移取2.00mL苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)苯甲酸與雜質(zhì)進(jìn)行分離，以甲醇+0.02M乙酸銨（5+95）為流動(dòng)相，1mL/min流速進(jìn)行洗脫，紫外檢測器在230nm波長下對(duì)苯甲酸進(jìn)行檢測。取試樣溶液和標(biāo)準(zhǔn)工作液，進(jìn)高效液相色譜儀進(jìn)行測定，以標(biāo)準(zhǔn)工作溶液色譜峰的保留時(shí)間和峰面積分別作為定性和定量的依據(jù)，進(jìn)行計(jì)算。

1.2 數(shù)學(xué)模型

以X表示果蔬汁中苯甲酸的含量，構(gòu)建數(shù)學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液的苯甲酸面積；m為試樣稱量質(zhì)量，單位為克（g）。

2 結(jié)果與不確定度評(píng)定

2.1 測定結(jié)果

本文采用混合果蔬汁作為試樣，準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作液，用移液管量取2.00mL苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作液，進(jìn)高效液相色譜儀進(jìn)行測定，標(biāo)準(zhǔn)工作液中苯甲酸色譜峰的保留時(shí)間和峰面積分別作為定性和定量依據(jù)。試樣稱取12份，做一組平行樣，測試數(shù)據(jù)見表1。

2.2 不確定度評(píng)定

從測定過程和數(shù)學(xué)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(fù)性引入的相對(duì)不確定度uA。

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

2.2.1 多次平行測量引入的相對(duì)不確定度uA

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液純度引入的相對(duì)不確定度up

有證苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為1.00mg/mL，證書標(biāo)示U=1%，k=2，則其相對(duì)不確定度為：

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)不確定度us

用2.00mL單標(biāo)線移液管（A級(jí)）量取2.00mL苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液到100mL單標(biāo)線容量瓶（A級(jí)）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(xué)分析測量不確定度評(píng)定應(yīng)用實(shí)例》[4]附錄2中相應(yīng)的容器允差a，則其引入的相對(duì)不確定度可表示為：

合成相對(duì)不確定度us為：

2.2.4 試樣質(zhì)量稱量引入的相對(duì)不確定度um

稱量5g試樣過程的相對(duì)不確定度主要由天平校準(zhǔn)和稱量變動(dòng)性（即稱量重復(fù)性）引入。

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

（2）稱量變動(dòng)性（即稱量重復(fù)性）：稱量變動(dòng)性可根據(jù)《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》[5]附錄G（不確定度的常見來源和數(shù)值）中給出的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(duì)不確定度uv；

試樣溶液定容過程的不確定度主要由50mL單標(biāo)線容量瓶（A級(jí)）引入。查《化學(xué)分析測量不確定度評(píng)定應(yīng)用實(shí)例》[4]附錄2，可知其允差為±0.05mL，其相對(duì)不確定度為：

2.2.6 液相色譜儀測定峰面積引入的相對(duì)不確定度ua

由檢定證書上可知，高效液相色譜儀定量重復(fù)性為1.87%，按均勻分布計(jì)算，則其相對(duì)不確定度為：

3 不確定度計(jì)算及報(bào)告

各相對(duì)不確定度分量彼此間獨(dú)立無關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（X）：

按近似于正態(tài)分布處理，置信概率近似為95%，取包含因子k=2，則擴(kuò)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(jié)果報(bào)告為：X=X±U=（0.181±0.006）g/kg。

4 討論

從整個(gè)計(jì)算過程可以看出，對(duì)合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的各分量中，由液相色譜儀定量重復(fù)性引入的不確定度分量是測試結(jié)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(gè)數(shù)量級(jí)，可以忽略不計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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[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(píng)定與表示[S].

[4] 郝玉林.化學(xué)分析測量不確定度評(píng)定應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國質(zhì)檢出版社.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011：242-243.

[5] CNAS：CL 06-2006.化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南[S].