果蔬汁中苯甲酸含量测定结果的不确定度评定

刘桂华 张庆波 孙迪 纪铁 石金娥

摘 要：本文通过建立不确定度的数学模型，对果蔬汁中苯甲酸含量的测量不确定度进行了评估，分析了测定过程中存在的不确定度来源，量化了不确定度的分量，并求出合成不确定度和扩展不确定度，最终给出了不确定度测定结果的表示式。

关键词：果蔬汁；苯甲酸；不确定度；评定

果蔬汁是人们日常经常饮用的饮料。由于其自身的特点，会在工艺中添加适量的食品添加剂，以达到长期保存和调节口感的作用。苯甲酸作为果蔬汁产品中常用的防腐剂，其含量测量结果的质量关系到果蔬汁品质评价是否准确，为了评定检验结果的准确度，通常用不确定度进行评定。对其进行不确定度的评定既是满足GB/T 27025-2008[1]中对测试实验室的要求，又能定量表明其测量结果的有效性。本文依据GB/T 5009.29-2003[2]，采用高效液相色谱仪利用外标法测定果蔬汁中苯甲酸含量，并对测定结果参照《测量不确定度评定与表示》[3]进行了不确定度评定。

1 测定方法与数学模型

1.1 测定方法

1.1.1 试样前处理：准确称取果蔬汁试样5g左右（精确到0.001g）到50mL容量瓶，加氨水调pH值到7，加水定容到刻度后摇匀。取少量到离心管中离心，上清液过滤后备用。

1.1.2 标准工作溶液配制：用移液管准确移取2.00mL苯甲酸标准溶液（1.00mg/mL，U=1%，k=2）到100mL容量瓶，加水至刻度，配制成0.02mg/mL的苯甲酸标准工作液。

1.1.3 高效液相色谱测定：岛津液相色谱仪（LC-20AT）采用InterSustain C18色谱柱（4.6×250mm，5μm）对苯甲酸与杂质进行分离，以甲醇+0.02M乙酸铵（5+95）为流动相，1mL/min流速进行洗脱，紫外检测器在230nm波长下对苯甲酸进行检测。取试样溶液和标准工作液，进高效液相色谱仪进行测定，以标准工作溶液色谱峰的保留时间和峰面积分别作为定性和定量的依据，进行计算。

1.2 数学模型

以X表示果蔬汁中苯甲酸的含量，构建数学模型如下：

式中：X为试样中中苯甲酸的含量单位为克每千克（g/kg）；A为试样溶液的苯甲酸峰面积；CS为标准工作溶液的苯甲酸浓度，单位为毫克每毫升（mg/mL）；V为试样最终定容体积，单位为毫升（mL）；AS为标准工作溶液的苯甲酸面积；m为试样称量质量，单位为克（g）。

2 结果与不确定度评定

2.1 测定结果

本文采用混合果蔬汁作为试样，准确称取m（精确到0.001 g）到50mL容量瓶（V），加水定容到刻度后摇匀。配制标准工作液，用移液管量取2.00mL苯甲酸标准溶液（浓度1.00mg/mL）到100mL容量瓶中，加水定容，配制成浓度为0.02mg/mL的标准工作液，进高效液相色谱仪进行测定，标准工作液中苯甲酸色谱峰的保留时间和峰面积分别作为定性和定量依据。试样称取12份，做一组平行样，测试数据见表1。

2.2 不确定度评定

从测定过程和数学模型分析，果蔬汁中苯甲酸含量测定的不确定度来源：

A类不确定度：样品多次平行测量的重复性引入的相对不确定度uA。

B类不确定度：（1）标准溶液纯度引入的相对不确定度up；（2）标准溶液配制引入的相对不确定度us；（3）试样质量称量引入的相对不确定度um；（4）试样溶液定容引入的相对不确定度uv；（5）液相色谱仪测定峰面积引入的相对不确定度ua。

2.2.1 多次平行测量引入的相对不确定度uA

2.2.2 标准溶液纯度引入的相对不确定度up

有证苯甲酸标准溶液浓度为1.00mg/mL，证书标示U=1%，k=2，则其相对不确定度为：

2.2.3 标准溶液配制引入的相对不确定度us

用2.00mL单标线移液管（A级）量取2.00mL苯甲酸标准溶液到100mL单标线容量瓶（A级）中，加水定容。配制过程中不确定度主要来源于移液管和容量瓶的体积引入的不确定度。从《化学分析测量不确定度评定应用实例》[4]附录2中相应的容器允差a，则其引入的相对不确定度可表示为：

合成相对不确定度us为：

2.2.4 试样质量称量引入的相对不确定度um

称量5g试样过程的相对不确定度主要由天平校准和称量变动性（即称量重复性）引入。

（1）天平校准：试验中用到的电子分析天平感量为0.1mg，置信区间为±0.15mg，该数值代表了托盘上被称量的实际质量与从天平所读取的数值的最大差值，服从均匀分布。

（2）称量变动性（即称量重复性）：称量变动性可根据《化学分析中不确定度的评估指南》[5]附录G（不确定度的常见来源和数值）中给出的标准计算。

由m带来的不确定度为：

2.2.5 试样溶液定容引入的相对不确定度uv；

试样溶液定容过程的不确定度主要由50mL单标线容量瓶（A级）引入。查《化学分析测量不确定度评定应用实例》[4]附录2，可知其允差为±0.05mL，其相对不确定度为：

2.2.6 液相色谱仪测定峰面积引入的相对不确定度ua

由检定证书上可知，高效液相色谱仪定量重复性为1.87%，按均匀分布计算，则其相对不确定度为：

3 不确定度计算及报告

各相对不确定度分量彼此间独立无关，则合成标准不确定度u（X）：

按近似于正态分布处理，置信概率近似为95%，取包含因子k=2，则扩展不确定度为：U=k×u=2×0.003g/kg=0.006g/kg，因此，果蔬汁中苯甲酸含量测定结果报告为：X=X±U=（0.181±0.006）g/kg。

4 讨论

从整个计算过程可以看出，对合成相对标准不确定度的各分量中，由液相色谱仪定量重复性引入的不确定度分量是测试结果的不确定度的主要分量；试样的前处理过程，即试样称量和定容过程的不确定度分量比其他分量小一到两个数量级，可以忽略不计。

参考文献

[1] GB/T 27025-2008 idt ISO/IEC 17025：2005.检测和校准实验室能力的通用要求[S].

[2] GB/T 5009.29-2003.食品中山梨酸、苯甲酸的测定[S].

[3] JJF1059-1999.测量不确定度评定与表示[S].

[4] 郝玉林.化学分析测量不确定度评定应用实例[M].北京：中国质检出版社.中国标准出版社，2011：242-243.

[5] CNAS：CL 06-2006.化学分析中不确定度的评估指南[S].