分光光度法测定乳粉中磷的不确定度评定

陶希芹

（贵州工业职业技术学院，贵州贵阳 551400）

乳粉作为一种婴幼儿和成人的重要食品，其磷含量对于骨骼健康和营养平衡具有重要影响。在乳粉中进行磷检测是为了确保产品的质量和安全性。乳粉中磷含量检测的方法主要有显色法、分光光度法、离子色谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。其中，分光光度法具有操作简单、成本低、方法稳定等优点，被广泛应用到分析检测中。不确定度评价在检测分析中发挥重要作用，有效的不确定度评价能够找出影响分析方法准确性的重要因素[1-5]。本文使用《食品安全国家标准 食品中磷的测定》（GB 5009.87—2016）[6]中分光光度法检测乳粉中磷含量，并进行不确定度评定，从而为后期方法检测提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乳粉，来自市场抽样样本。基准试剂磷酸二氢钾（青岛青药生物工程有限公司）；硝酸、硫酸、盐酸、高氯酸，优级纯，成都市科隆化学品有限公司；磷标准溶液（50 mg·L-1）；实验用水为《分析实验室用水规格和试验方法》（GB/T 6682—2008）规定的三级水；15%硫酸溶液；5%硫酸溶液；3%硫酸溶液；盐酸（1∶1，V∶V）；钼酸铵（50 g·L-1）；对苯二酚溶液（5 g·L-1）；亚硫酸钠溶液（200 g·L-1）；氯化亚锡-硫酸肼溶液（取0.1 g氯化亚锡、0.2 g硫酸肼，用3%硫酸溶液稀释定容至100 mL）；5.0 mg·L-1磷标准溶液。

1.2 仪器与设备

UV-1601型紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）；E12140型电子分析天平（美国Ohaus）；JRY-D450-D石墨电热板（金蓉园仪器设备有限公司）。

1.3 样品处理方法

根据GB 5009.87—2016方法，称取0.5 g乳粉，置于200 mL广口烧杯中，加入10 mL硝酸、1 mL高氯酸、2 mL硫酸，在石墨炉中加热直至溶液澄清（溶解条件为120 ℃下溶解0.5 h，升温到180 ℃溶解2 h，升温到200 ℃溶解0.5 h），冷却后加入5 mL水，将溶液转移至50 mL容量瓶中定容，得到样品溶液，并做空白实验。移取10 mL样品溶液置于50 mL容量瓶中，加入2 mL钼酸铵（50 g·L-1）、1 mL亚硫酸钠溶液（200 g·L-1）、1 mL对苯二酚溶液（5 g·L），加水定容到50 mL，静置30 min，在600 nm波长处测定吸光度。

1.4 标准曲线配制

分别准确移取50 mg·L-1磷标准溶液0.00 mL、2.50 mL、5.00 mL、7.50 mL、10.00 mL和15.00 mL置于50 mL容量瓶中，得到系列标准溶液中磷的浓度分别为0 mg·L-1、2.50 mg·L-1、5.00 mL·L-1、7.50 mg·L-1、10.00 mg·L-1和15.00 mg·L-1。按照样品测试方法操作，以吸光度为纵坐标、磷浓度为横坐标绘制标准曲线。

2 结果与分析

2.1 数学模型

根据GB 5009.87—2016得到试样中磷含量的计算公式为

式中：ρ为根据磷标准溶液曲线方程查得试样溶液中磷的质量浓度，μg·mL-1。X为试样中的磷含量，mg/100 g；m为试样质量，g；V为样品定容后体积，mL；V1为吸取样品溶液体积，mL；V2为比色定容体积，mL。

2.2 不确定度来源

根据GB 5009.87—2016方法得到乳粉测量过程中不确定度主要来源于样品称量、磷质量浓度、测量重复性、分光光度计几个方面。

2.3 不确定度分量计算

2.3.1 样品称量引入的不确定度

称样量为0.5 g，根据天平提供证书得到允许误差为±0.1 mg，按照矩形分布，得到样品称量（平行称取2次）引入的标准不确定度为

样品称量引入的相对标准不确定度为

2.3.2 磷质量浓度引入的不确定度

（1）分取标准溶液体积引入的不确定度。磷标准溶液标准物质证书提供了磷标准物质浓度（50 mg·L-1）的扩展不确定度U=0.28（k=2）,因此磷标准溶液浓度引入的标准不确定度为，磷标准溶液浓度引入的相对标准不确定度为。

标准曲线配制中使用25 mL移液管，根据检定证书得到25 mL移液管的体积允许误差为±0.03 mL，按照三角分布，得到25 mL移液管引入的标准不确定度为mL。则5次移液引入的相对标准不确定度为

由此得到分取标准溶液体积引入的相对标准不确定度为

（2）标准曲线拟合引入的不确定度。对系列标准溶液进行测试，以吸光度值为纵坐标、磷质量浓度为横坐标绘制标准曲线，得到拟合曲线方程为A=0.03693x+0.00721，R2=0.9999。

最小二乘法拟合标准曲线的相对标准不确定度[7-12]的计算公式为

式中：p为乳粉试样测量次数，p=6；n为标准工作曲线溶液测量次数，n=3；c为乳粉中磷的质量浓度，c=3.72 μg·mL-1；c—为标准工作曲线中磷质量浓度的平均值，c—=9 μg·mL-1；a为拟合曲线斜率，a=0.03693；b为拟合曲线截距，b=0.00721；Ai为试样吸光度。

计算得到标准曲线拟合引入的相对标准不确定度为urel(c)=0.00104。

因此，磷质量浓度引入的相对标准不确定度为

2.3.3 测量重复性引入的不确定度

对同一乳粉样品进行8次平行测定，8次测定结果分别为180.4 mg/100 g、181.2 mg/100 g、180.5 mg/100 g、180.8 mg/100 g、181.7 mg/100 g、179.9 mg/100 g、180.2 mg/100 g和180.3 mg/100 g。乳粉中磷含量重复测定的相对标准不确定度计算公式[13-16]为

式中：xi为乳粉样品第i次测定结果，mg/100 g；为乳粉样品测试平均值，mg/100 g；n为测试次数。

根据式（3）计算得到乳粉中磷含量重复测定引入的相对标准不确定度为urel(s)=0.00107。

2.3.4 分光光度计引入的不确定度

分光光度计的分辨率（F）为0.001[5]，分光光度计的标准不确定度为u(A)=0.29F=0.00029。对样品溶液进行8次测定，得到平均吸光度为0.139，由此得到分光光度计引入的相对标准不确定度

2.4 合成不确定度

计算得到合成相对不确定度为

合成标准不确定度为

u=180.63×0.0046=0.83 mg/100 g

2.5 扩展不确定度

置信概率为0.95%时，得到置信因素k0.95=2，则扩展不确定度为U=0.83×2=1.66。因此，得到乳粉中磷含量测定结果为（180.63±1.66）mg/100 g，k=2。

3 结论

本文研究了钼蓝分光光度法测定乳粉中磷含量的不确定度，得出试样中磷含量的检测结果为（180.63±1.66）mg/100 g，k=2。在各不确定度分量中，磷质量浓度对含量测定的影响最大，建议在使用GB 5009.87—2016中的钼蓝光度法测定乳粉时加强标准溶液配制管理，提高方法准确性。