◎ 趙夢珂，謝嶠菲，田 燕，李永敏，李 瑩，王 蕊

（中檢科（北京）測試技術(shù)有限公司，北京 100123）

為保障舌尖上的安全和衛(wèi)生，食品生產(chǎn)企業(yè)必須在化學(xué)檢測實驗室內(nèi)對食物的質(zhì)量指標與安全參數(shù)進行化學(xué)測試，檢測的結(jié)果將是企業(yè)制定產(chǎn)品品質(zhì)管理制度、執(zhí)法機關(guān)對食品安全實施有效監(jiān)督管理的重要依據(jù)。但是受客觀因素的影響，化學(xué)測定的結(jié)果會出現(xiàn)偏差[1]。為獲得更準確的數(shù)據(jù)，引入了不確定度這一概念來對檢測結(jié)果進行進一步的評價。不確定度是一種測量結(jié)果質(zhì)量的評定方式，這一概念包括了標準不確定度和擴展不確定度。標準不確定度是由標準偏差來表示測量結(jié)果的不確定度；擴展不確定度是以合成標準不確定度的倍數(shù)表示的測量不確定度，可以確定測量結(jié)果的可疑范圍，表明測量值會在某一概率下（即置信水平）落入該區(qū)間范圍內(nèi)。目前國際上廣泛認可測量不確定度這一參數(shù)，并推薦使用不確定度來定量說明測量結(jié)果的質(zhì)量[2]。

測量不確定度評定在化學(xué)檢測的很多方面都有應(yīng)用[3-5]，如有些脂溶性維生素有最大限量，檢測結(jié)果在最大限量附近時，需要不確定度評定營養(yǎng)素是否超出使用限量；有些毒素、添加劑不得檢出，檢測結(jié)果在檢出限附近時，需要不確定度評定有害物質(zhì)的風(fēng)險；有些必須添加的維生素則有最小限量，檢測結(jié)果在最小限量附近時，需要不確定度評定營養(yǎng)素的添加是否不足。在實驗室很多方面的數(shù)據(jù)評定中，不確定度都能有所應(yīng)用。以?；撬釣槔@種氨基酸在嬰幼兒的生長以及發(fā)育的過程中起到了重要作用，但是不可過量也不能缺乏。因此，我國嬰幼兒食品2010版標準規(guī)定?；撬岬暮俊?.0 mg/100 kJ[6-8]，2021版標準規(guī)定牛磺酸的含量在0.8～4.0 mg/100 kJ[9-11]。當(dāng)實驗室檢測數(shù)值處于臨界值時，就體現(xiàn)了實驗室不確定度對于判斷產(chǎn)品是否合格的重要意義。本文根據(jù)《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2021）中不確定度的評定方法[12]，對GB 5009.169—2016第二法丹磺酰氯柱前衍生法[13]的檢測結(jié)果的不確定度進行評定，希望能在實驗室質(zhì)量控制中加以應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

奶粉質(zhì)控樣品，貨號為QC-IP-707，購自中國檢驗檢疫科學(xué)研究院測試評價中心；?；撬針藴势罚兌?9.9%，購自西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；乙腈（色譜純），購自上海安譜實驗科技股份有限公司；冰乙酸、鹽酸、無水碳酸鈉、乙酸鈉、亞鐵氰化鉀和乙酸鋅（均為分析純），購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鹽酸甲胺（分析純）、丹磺酰氯（色譜純），均購自西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀：LC-20AT，島津企業(yè)管理（中國）有限公司；電子天平：ME204E，梅特勒托利多科技（中國）有限公司；超聲波提取器：KQ218，昆山市超聲儀器有限公司；pH計：FE28，梅特勒托利多科技（中國）有限公司；離心機：Centrifuge 5810R，艾本德中國有限公司。

1.2 方法

1.2.1 ?；撬岷康臏y定

根據(jù)GB 5009.169—2016的第二法丹磺酰氯柱前衍生法對乳粉樣品進行測定。

1.2.2 數(shù)學(xué)模型的建立

試樣中?；撬岬暮堪聪率竭M行計算[13]。

式中：X為?；撬岬臋z測結(jié)果，mg/100 g；c為上機液中?；撬岬臐舛龋蘥·mL-1；V為實驗過程中的定容體積，mL；m為取樣量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 測量不確定度來源分析

根據(jù)GB 5009.169—2016的第二法，分析了?；撬釞z測的基本流程。在建立了1.2.2的數(shù)學(xué)模型之后，通過分析數(shù)學(xué)模型中的各個參數(shù)，列出每個參數(shù)的不確定度來源。不確定度的主要來源分析見圖1，主要由如下3個因素構(gòu)成。①樣品的重復(fù)性檢測（每個參數(shù)的重復(fù)性可合并統(tǒng)一計算）。②由標準物質(zhì)引入，其中涉及標準物質(zhì)本身的純度、標準物質(zhì)的稱量定容和稀釋、校準曲線的配制和線性擬合。③由前處理過程中帶入，需要考慮設(shè)備的性能、穩(wěn)定性、檢測環(huán)境因素等方面，包含了用于稱量試樣的電子天平、用于試樣定容的容量瓶的不確定度，以及回收率檢測結(jié)果引入的不確定度。

圖1 測量不確定度的來源分析圖

2.2 各分量的不確定度評定

2.2.1 試樣的重復(fù)測定結(jié)果引入的不確定度urel(rep)

對試樣進行10次的獨立重復(fù)性檢測，所得結(jié)果見表1。由于試樣的檢測過程能覆蓋整個方法的全過程，而且還能同時體現(xiàn)出稱量、定容等分量的重復(fù)性，因此可以采用A類評定的方法，統(tǒng)一對重復(fù)性的不確定度進行計算。

表1 ?；撬岬臏y定值表

10次獨立測量結(jié)果的平均值xˉ=39.4 mg/100 g。根據(jù)格拉布斯檢驗法，下側(cè)上側(cè)在檢出水平a=0.05時臨界值G1-0.05/2(10)=2.290，G＜G'＜G0.975(10)，沒有離群值。

多次（n=10）重復(fù)測定，計算得出標準偏差為日常檢測對被測樣品實際測量時，重復(fù)測量2次，即n'=2，因為儀器比較穩(wěn)定、測量過程可控，因此重復(fù)性導(dǎo)致的A類標準不確定度為相對不確定度分量為

2.2.2 標準物質(zhì)的配制過程引入的不確定度urel(ρ)

由標準物質(zhì)的配制過程引入的不確定度主要來自標準物質(zhì)本身的純度，還有標準物質(zhì)的稱量和定容過程。

稱量過程使用電子天平，其不確定度主要來自于電子天平本身的偏載誤差、示值誤差和重復(fù)性。重復(fù)性已在之前樣品的測量結(jié)果重復(fù)性中考慮，因此不再重復(fù)計算。根據(jù)《電子天平檢定規(guī)程》（JJG 1036—2008），I級天平的偏載誤差要求在±1.0e之內(nèi)，示值誤差要求在±0.5e之內(nèi)[14]。實驗過程中使用天平的檢定證書顯示檢定結(jié)果合格。因此，由天平產(chǎn)生的標準不確定度分量使用B類評定。電子天平假設(shè)服從均勻分布，e=0.1 mg，偏載誤差的區(qū)間半寬度am1=0.1 mg，由此引入的標準不確定度為示值誤差的區(qū)間半寬度am2=0.05 mg，由此引入的標準不確定度為稱量過程的合成標準不確定度可合成為

牛磺酸實際稱量的質(zhì)量為m=25.08 mg，這是通過2次測量相減得出的，所以相對標準不確定度為

標準品定容時使用25 mL容量瓶，定容過程會存在的不確定度主要有容量瓶本身的允差、實驗室環(huán)境溫度的變化和重復(fù)性[15]。按照《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 109—2006），A級容量瓶最大容量允差為±0.03 mL，容量瓶假設(shè)服從三角分布，引入的不確定度分量為X=（39.4±2.1）mg/100 g。容量瓶校準溫度為20 ℃，實驗室室內(nèi)溫度在±4 ℃變動。環(huán)境溫度變動對體積的影響可以通過體積膨脹系數(shù)來計算。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，對體積測量所引入的不確定度分量為

根據(jù)標準物質(zhì)證書中提供的數(shù)據(jù)，牛磺酸純度是99.9%，U=±0.6%（k=2），因此不確定度U=0.6%/2=0.3%，由純度引入的不確定度計算公式為

將3個分量合成，得到標準物質(zhì)引入的不確定度分量為

2.2.3 標準物質(zhì)配制校準曲線過程所引入的不確定度urel(s)

校準曲線的配制步驟中會用到不同規(guī)格的移液管和容量瓶，移液管和容量瓶的允差及實驗室環(huán)境溫度引起的體積變化會引入不確定度分量。

校準曲線的配制過程如下：分別使用0.25 mL、1.00 mL、5.00 mL和10.00 mL的吸量管移取0.25 mL、1.00 mL、2.50 mL、5.00 mL和10.00 mL的標準儲備液于5個50 mL容量瓶中，得到牛磺酸工作曲線的濃度分別為0.5 μg·mL-1、2.0 μg·mL-1、5.0 μg·mL-1、10.0 μg·mL-1和20.0 μg·mL-1。依據(jù)JJG 196—2006中的玻璃容器允差要求，吸量管假設(shè)為均勻分布計算，容量瓶假設(shè)為三角分布計算，結(jié)果見表2。

表2 校準曲線配制過程的不確定度評定表

由此得到校準曲線在配制過程引入的相對標準不確定度為

2.2.4 最小二乘法擬合校準曲線引入的不確定度urel(c)

通過最小二乘法得到的校準曲線計算樣品溶液中?；撬岬暮?。用標準儲備液配制出濃度依次為0 μg·mL-1、0.50 μg·mL-1、2.00 μg·mL-1、5.00 μg·mL-1、10.00 μg·mL-1和20.00 μg·mL-1的標準工作點，通過最小二乘法擬合校準曲線時，計算得到的濃度c0的不確定度僅與峰面積的測量不確定度有關(guān)。對不同含量的標準工作溶液各測量2次，共計12次，結(jié)果見表3。

表3 不同濃度牛磺酸校準溶液的峰面積響應(yīng)值表

擬合校準曲線的方程為A=B1c+B0=11.91c-0.379 2。校準曲線擬合直線的殘差標準偏差為

對被測樣品測量2次，即p=2，測得樣品溶液的?；撬釢舛葹閏0=7.987 μg·mL-1，其標準不確定度及相對標準不確定度為

2.2.5 樣品前處理過程

由樣品前處理過程引入的不確定度主要來自試樣的稱量過程urel(m)、定容過程urel(V)和回收率urel(r)。

（1）稱量用電子天平的不確定度主要來自電子天平本身的偏載誤差、示值誤差和重復(fù)性。重復(fù)性已在之前的樣品測量結(jié)果重復(fù)性中考慮，因此不再重復(fù)計算。根據(jù)JJG 1036—2008，I級天平的偏載誤差要求在±1.0e之內(nèi)，示值誤差要求在±0.5e之內(nèi)。實驗過程中使用天平的檢定證書顯示，天平偏載誤差為-0.1 mg，示值誤差為0.0 mg，檢定合格。采用B類評定，電子天平一般假設(shè)服從均勻分布，e=1.0 mg，偏載誤差的區(qū)間半寬度am1=1.0 mg，標準不確定度為示值誤差的區(qū)間半寬度am2=0.5 mg，標準不確定度為SR。標準物質(zhì)稱量的合成標準不確定度試樣質(zhì)量m=2.038 1 g是通過兩次稱量相減得出的，所以試樣稱重過程的相對標準不確定度為

（2）樣品定容時使用100 mL容量瓶，定容的不確定度主要來自容量瓶允差、溫度變動以及重復(fù)性[15]。根據(jù)JJG 109—2006，A級容量瓶容量允差為±0.1 mL，假設(shè)服從三角分布，不確定度分量為容量瓶校準溫度是20 ℃，實驗室的環(huán)境溫度控制在±4 ℃。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，體積測量所引入的不確定度分 量 為將兩分量合成，得出定容的不確定度分量為相對標準不確定度為

（3）回收率結(jié)果如表4所示。對回收率的數(shù)據(jù)進行檢驗，理論上理想的回收率應(yīng)為100%，因此可通過t檢驗法對實測回收率與理論回收率的差異進行顯著性分析。根據(jù)公式計算統(tǒng)計量t，在95%的置信水平下，顯著水平a=0.05，自由度為f=n-1=5（n=6），查雙尾t分布表得到臨界值ta(f)為2.571。t＞ta(f)，因此實測回收率與理論回收率有顯著性差異，需要通過回收率校正檢測結(jié)果。由回收率的結(jié)果引入的不確定度為相對標準不確定度為

表4 ?；撬峒訕嘶厥章时?/p>

2.3 合成相對標準不確定度的匯總

將以上的不確定度分量進行整理匯總，并列出各種分量的相對標準不確定度數(shù)據(jù)，結(jié)果如表5所示。

表5 牛磺酸測量不確定度匯總表

從表5可以發(fā)現(xiàn)，7種不確定度分量對合成不確定度的貢獻程度有很大的不同，由大到小依次為urel(rep)＞urel(s)＞urel(r)＞urel(ρ)＞urel(c)＞urel(V)＞urel(m)，其中樣品的測量結(jié)果重復(fù)性urel(rep)、標準工作溶液的配制過程urel(s)的貢獻程度較大。

根據(jù)表5，?；撬岷繙y定的合成相對標準不確定度為

2.4 結(jié)果的表達

3 結(jié)論

依據(jù)國家標準GB 5009.169—2016的第二法測定奶粉中營養(yǎng)成分?；撬岬暮?，然后對測定結(jié)果的不確定度進行評定。當(dāng)樣品中?；撬岬暮繛?9.4 mg/100 g時，擴展不確定度U=2.1 mg/100 g（k=2）。測定結(jié)果的不確定度分量中，7種不確定分量對合成不確定度的貢獻具有很大的差別，從大到小依次為urel(rep)＞urel(s)＞urel(r)＞urel(ρ)＞urel(c)＞urel(V)＞urel(m)。其中樣品的測量結(jié)果重復(fù)性urel(rep)、校準溶液的配制過程urel(s)的相對標準不確定度數(shù)值較大，因此這兩項引入的不確定度占比高，是本實驗?；撬峤Y(jié)果的合成不確定度的主要貢獻因子?？梢姴捎弥把苌?高效液相色譜法測定?；撬岷繒r，重復(fù)性和校準溶液配制過程是測定結(jié)果準確與否的關(guān)鍵。

在實際檢測分析中，可以通過加強培訓(xùn)、提高檢測人員的熟練程度來減少重復(fù)性測量引入的不確定度；同時可采取使用精度高的量器、簡化校準溶液的配制步驟、增加校準溶液的測定次數(shù)等措施，規(guī)避或減少由這些步驟引入的不確定度，從而提高結(jié)果的準確性。得到方法的相對不確定度后，可以使用不確定度的結(jié)果來進行實驗室的質(zhì)量控制。