控制图法评定奶粉中脂肪测量的不确定度

郝桂娟 徐晓 郭利攀 叶文容 傅国斌

测量不确定度是指由于测量误差的存在，被测量值不能被肯定的程度，表示测定值的一个误差范围，此范围包括随机误差和未定的系统误差的范围，据此对测量结果的准确度进行科学合理的评价。在实验室出具数据结果时，不确定度的表示能够让使用者判断其数据的可靠性，也便于发现实验室之间的差异性，以便及时发现问题。因此，测量不确定度评定是实验室质量控制的重要手段之一。目前常用的不确定度评定方法有精密度法、线性拟合法、稳健统计迭代法和控制图法，其中控制圖法在欧美实验室得到广泛应用，国内目前常用的评定方法为JJF 1059.1-2012，近几年也对控制图评定方法进行了推广和运用。

奶粉中的脂肪不仅为人类提供了丰富的营养和热量，还担负着提供必需脂肪酸、作为脂溶性营养素载体以及构成机体重要成分的作用，是评价奶粉品质的重要指标之一。本文根据GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》第三法对奶粉中的脂肪进行测定，探讨利用GB/T 27411-2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》中的控制图法进行测量不确定度评定的可行。在期间精密度测量条件下，按照时间顺序对核查样品进行36次测量，通过数据统计进行正态性和独立性分析，建立单值图（I图）和移动极差图（MR图），进行偏倚t检验，并在确保测量过程受控的条件下对不确定度进行评定，结果显示，奶粉中脂肪的不确定度评定为U=0.275%。与传统的不确定度评定方法相比，控制图法更为简单客观，而通过对不确定度进行评定能够为提高检测结果的准确度以及实验室脂肪的测定提供内部质控手段和理论依据。

一、仪器与试剂

1.仪器与试剂。氨水，分析纯，质量分数25-28%，上海凌峰化学试剂有限公司；无水乙醇，分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司；无水乙醚，分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司；石油醚，分析纯，沸程 30℃-60 ℃，上海凌峰化学试剂有限公司；恒温水浴锅，上海一恒；电热鼓风干燥箱，上海一恒；分析天平，德国赛多利斯；移液管，上海锦锚工业科技有限公司；量筒，上海锦锚工业科技有限公司。实验中所用水皆为GB/T6682规定的三级水。

2.核查样品。实验室比对赋值的奶粉，参考值为22.02g/100g。

二、实验与方法

1.样品的测定方法。依据GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》第三法来检测奶粉中的脂肪含量。同一实验人员连续测量36次，记录数据并进行分析。

2.测量系统的受控检验。A-D 检验。

3.控制图的建立。根据GB/T 27411-2012《检测实验中常用不确定度评定方法与表示》中的6.4绘制质控图。I图的质控图和指数加权移动平均值EWMA的控制限，按照下述公式（1）（2）（3）（4）（5）（6）得到。

5.不确定度的评定。在偏倚受控的期间精密度测量条件下，根据GB/T 27411-2012进行不确定度评定。本实验所有数据处理软件均为EXCEL，绘图软件均为Origin。

三、结果与分析

1.质控样品的脂肪测量结果。检测人员在不同的时间里对同一核查样品随机进行36次测定，将36组数据按照测量时间顺序排列。已知精密度不随测定水平而变化，对数据进行预处理，结果见表1，其中Yi为测量值，Ii=Yi-RQVi，RQV为第i个水平的参考值。

3.控制图的建立与分析。基于表1的统计结果建立I图和MR图。图1是奶粉中脂肪核查样品样的I控制图与EWMA（指数加权移动平均值）的叠加图，便于提高I检测的灵敏性；图2是MR控制图。

利用失控准则对图1和图2的控制图进行分析，I图和MR图均没有测定结果超过控制图的上下行动线，同时也无其他失控现象。这表明过程处于统计控制状态时，其离散程度是稳定的，测定过程仅受到随机误差的影响，无大误差出现，因此实验测量数据可靠，不需要修正。

四、讨论

本研究采用控制图法评定奶粉中脂肪含量的不确定度，结果显示，对同一核查样品连续进行36次试验，奶粉中脂肪的不确定度为0.275%。对比两种评定方式可知，控制图评定过程无需对操作环节的每个分量建立数学模型，相较于JJF1059.1-2006不确定度测量方式，该法简便易懂，实用性强，长期利用质控数据进行分析更能全面客观准确地评定奶粉中脂肪的不确定度。不过，控制图法无法对操作环节的每个分量都进行分析，所以比较适用于操作过程复杂、不确定度分量难确定的化学分析以及没有标准样品的情况。

奶粉中脂肪的检测过程受到各种因素的影响，如称量过程、水浴温度、提取和恒重干燥过程，且各因素相互影响或包容，很难界定各个不确定度分量。传统的JJF1059.1-2006评定过程复杂，需要考虑各个分量的敏感系数和它们之间的相关性并进一步对其量化，计算过程复杂，需要足够的测量次数，各个测量结果相互独立，在实际应用过程中不能对数据的分布形态和独立性进行检验。而控制图法能将JJF1059.1-2006中的假设条件用统计理论进行验证，从而得出一种有理有据的评定方法，最终的评定结果更为科学严谨。

另外，在用控制图法进行不确定度分析时，积累的数据也可以用来作为质控数据和期间核查的数据进行分析。在实验室缺乏能力验证和人员比对条件时，选取控制图某一阶段的数据进行质控图的绘制分析，可以对这一阶段的检测工作进行质量控制。也可用于仪器设备的期间核查，检测设备的示值在检定规程的检定周期内是否保持在相应核查依据的区间内，可采用控制图数据进行判断分析。因此，正确实施运用控制图，通过控制图确保实验室能力、及时识别实验过程存在的问题和仪器设备的状态，也是确保实验室能力持续有效的手段之一。

通信作者：徐晓，中级工程师，主要研究方向为食品质量与安全。