婴幼儿谷物类辅助食品中磷含量测定不确定度评定

陈 美，龙昭航，梁廷辉，李 宣，马 萍

(贵州省检测技术研究应用中心，贵州 贵阳 550000)

目前市售婴幼儿谷物类辅助食品中大多数都添加了磷元素营养强化剂。磷是维持骨骼和牙齿的必要物质，在日常膳食中的摄入比例对人体骨骼的发育有直接影响，当人体摄入过多或缺乏磷时，均对健康产生不同程度的影响[1]。测量不确定度是衡量测量结果可信程度的表征，测量不确定度越小，测量结果可信度就越高，结果数据使用价值越大，反之，使用价值越低[2]。为了能够准确检测婴幼儿谷物类辅助食品中的磷含量，本文通过对GB 5009.87—2016《食品安全国家标准 食品中磷的测定》[3]中钒钼黄分光光度法测定食品磷含量的测量方法进行系统研究，结合GB/T 27418—2017《测量不确定度评定和表示》[4]中有关规定，对测量结果不确定度的产生原因进行分析，并进行测量结果不确定度评定[5-6]，为钒钼黄分光光度法测定婴幼儿谷物类辅助食品中磷含量的不确定度评定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验用试样为市场上随机采购婴幼儿营养米粉。

723S型可见分光光度计，上海棱光，出厂编号723S19027；XSE205DU型电子天平，梅特勒-托利多，出厂编号D809485188。

磷酸二氢钾基准试剂，纯度不低于99.99%；高氯酸(GR)、硫酸(GR)、硝酸(GR)、钼酸铵(AR)、偏钒酸铵(AR)、氢氧化钠(AR)、二硝基酚指示剂；实验室用三级水。

1.2 实验方法

1.2.1 试样溶液的制备

称取1.0000 g试样于100 mL三角瓶中，加入硝酸、高氯酸、硫酸，在可调试电热板上加热消解至冒白烟且消化液澄清时。冷却，消化液转移至100 mL容量瓶中并定容至刻度，摇匀备用。

1.2.2 测定

准确移取试样溶液10 mL置于50 mL容量瓶中，加适量水，滴加二硝基酚指示剂，调节试样溶液至微黄色。另准确吸取磷标准储备液(50 mg/L)0 mL、2.50 mL、5.00 mL、7.50 mL、10.0 mL、15.0 mL分别置于6个50 mL容量瓶中，向试样溶液和标准系列溶液中加钒钼酸铵试剂10 mL，加水至刻度。在440 nm处，用10 mm比色皿以标准空白作参比测定吸光度，以磷质量浓度对吸光度绘制标准工作曲线。将试样溶液吸光度与标准系列比较定量。

1.2.3 建立数学模型

式中：ρ为标准曲线查得测定用样液中磷的质量浓度(mg/L)；V为试样消化液定容体积(mL)；V2为试样显色液定容体积(mL)；m为试样质量(g)；V1为测定用试样消化液的体积(mL)。

2 不确定度的来源分析

根据实验过程和数据模型中每个参数进行不确定度分析，不确定度来源见表1。

表1 不确定度来源分析统计表Tab.1 Statistical table of uncertainty sources

续表1

3 不确定度分量的计算与评定

3.1 磷标准溶液浓度不确定度评定

3.1.1 配制磷标准溶液引入的不确定度urel(ρ)

磷标准储备液(50.00 mg/L)：称取恒重好的磷酸二氢钾基准试剂0.2197 g，溶于少量水中，移入1000 mL容量瓶，加水定容，摇匀。

(1)标准物质称量，天平引入的不确定度urel(ρ1)

①天平称量重复性，由使用的天平检定证书得到天平的扩展不确定度U=0.36 mg(k=2)，标准不确定度为：

②天平误差，万分之一天平检定证书给出0≤m≤50 g范围内，天平的允许误差为±0.5 mg，服从矩形分布：

则：

(2)标准溶液定容体积，容量瓶引入的不确定度urel(ρ2)

①体积校准：根据JJG 196—2006[7]《常用玻璃量器检定规程》规定1000 mL A级容量瓶容量允差为±0.40 mL，按三角分布处理：

②水溶液温度变化：试验操作一般在(20±5)℃条件下进行，溶液在25 ℃时配制，水体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，温度变化服从矩形分布：

则：

=6.28×10-4

(3)磷酸二氢钾基准试剂(假设纯度为p=99.99%)，则磷酸二氢钾纯度产生的不确定度urel(ρ3)：

综上可得：

=1.67×10-3

3.1.2 配制磷标准工作溶液引入的不确定度urel(ρ4)

使用10 mL分度吸量管和50 mL容量瓶，不确定度的计算参照3.1.1(2)进行。

(1)10 mL分度吸量管(A级：容量允差为±0.05 mL)，使用6次。

=5.04×10-3

(2)50 mL容量瓶(A级：容量允差为±0.05 mL)，6次定容。

=1.17×10-3

综上可得：

=5.17×10-3

3.1.3 拟合标准曲线引入的不确定度urel(ρ5)

测定标准曲线各浓度点的吸光度，其中每个浓度点测定3次，测定结果见表2。

表2 标准工作溶液浓度与相应的吸光度Tab.2 Concentration of standard working solution andcorresponding absorbance

由表2数据拟合得到标准曲线的回归方程为：y=0.0333x+0.0009，其中斜率b=0.0333，截距a=0.0009，相关系数r2=0.9999。在重复性条件下对试样进行N=10次的平行测定，通过回归方程求得试样的平均浓度为ρ=7.612 mg/L(表4)。

表3 标准曲线引入不确定度相关数据Tab.3 Uncertainty introduced by standard curve

=1.5×10-3

=277.5

=1.84×10-2

其对应的相对不确定度：

3.2 试样的测定过程引入的不确定度

3.2.1 试样称量引入的不确定度urel(m)

称取试样1.0000 g。计算原理同3.1.1(1)：

3.2.2 试样消化液定容体积(V)引入的不确定度urel(V)

试样消化后转移至100 mL A级容量瓶中，加水至刻度。100 mLA级容量瓶的容量允差为±0.10 mL。

=7.31×10-4

3.2.3 测定用消化液体积(V1)引入的不确定度urel(V1)

使用10 mL A级分度吸量管准确吸取试样溶液10 mL。计算原理同3.1.1(2)：

=6.26×10-3

3.2.4 试样显色液定容体积(V2)引入的不确定度urel(V2)

准确吸取试样溶液10 mL于50 mL A级容量瓶，显色之后加水至刻度。计算原理同3.1.1(2)：

=7.31×10-4

3.2.5 测量重复性引入的不确定度urel(x)

按照1.2.1方法重复测定试样中磷的含量10次，测定结果见表4。

表4 样品磷含量重复性测定结果Tab.4 Repeatability determination results of phosphoruscontent in samples

标准偏差根据贝塞尔公式得：

=3.43

测量重复性产生的标准不确定度：

由重复性产生的相对标准不确定度：

3.3 分析仪器引入的不确定度urel(J)

使用723S型可见分光光度计，根据仪器检定证书，透射比准确度测量结果的扩展不确定度：U=0.5%，k=2。其相对标准不确定度：

4 合成相对标准不确定度

根据不确定度汇总表表5，各不确定度分量互

表5 不确定度汇总表Tab.5 Summary table of uncertainty components

不相关，合成相对标准不确定度为：

=7.18×10-3

5 扩展不确定度评估与结果的表示

取置信概率p=95%，扩展因子k=2，则相对扩展不确定度为：

urel=7.18×10-3×2=1.44×10-2。

扩展不确定度为：

u=urel×X=1.44×10-2×378=5.42 mg/100g

检测结果可以表示为：

X=(378±5.42)mg/100g，k=2