婴幼儿乳粉中VC测定的不确定评估

张翠翠，张筠,2，刘术明（.黑龙江东方学院，黑龙江哈尔滨50066；2.东北农业大学，黑龙江哈尔滨5000）

婴幼儿乳粉中VC测定的不确定评估

张翠翠1，张筠1,2，刘术明3
（1.黑龙江东方学院，黑龙江哈尔滨150066；2.东北农业大学，黑龙江哈尔滨150030）

根据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和CNAS-CL07-2011《测量不确定度的要求》中的有关规定，建立荧光分光光度法测定婴幼儿乳粉中VC含量不确定度的数学模型。对数学模型中各不确定度分量的来源进行分析，并计算了各分量的不确定度及合成标准不确定度，最终给出实验的扩展不确定度。通过评定，婴幼儿乳粉中VC含量为（91.8±2.04）mg/100g，k=2，p=95%。，影响测定结果的主要因素是标准溶液的配制、仪器荧光分光光度计、回收率因子及试样前处理等。

婴幼儿乳粉；VC；不确定度

测量不确定度是表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数［1］。可以反映出被测值的合理范围，并与检验结果合格的判定息息相关，因此完整的测量结果表示应该包括测量不确定度［2］。VC又名L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素，是胶原质的形成上扮演很重要的角色。广泛参与机体的多种代谢过程、能够保持牙龈健康、强壮血管，促进伤口愈合、增强机体免疫系统、抵御流感病毒的侵袭、有效吸收食物中的铁和钙等功效，被推荐为预防婴儿猝死症（SIDS）物质；而VC缺乏，会导致倦怠、全身乏力、精神抑郁、多疑、虚弱、厌食、营养不良、可能引发婴儿坏血病等症状［3］。

目前测定婴幼儿食品和乳品中VC的方法为GB 5413.18-2010《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中维生素C的测定》的荧光分光光度法［4］，为了保证VC测定结果的准确性，本实验依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》［5］对VC测定过程中影响检验结果的各个分量进行了评估，并给出扩展不确定度，可据此提高荧光法测定婴幼儿乳粉中VC含量的精密度和准确度，为检测质量的评定和实验操作的优化提供了理论参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

婴儿奶粉样品为市场随机购买；VC标准品（＞99%）：美国sigma公司；偏磷酸、乙酸（36%）、三水乙酸钠、硼酸、邻苯二胺均为分析纯；酸性活性炭：天津科密欧化学试剂有限公司；水为GB/T 6682《分析实验室用水规格和实验方法》规定的三级水。

1.2仪器与设备

RF-5301PC荧光分光光度计：日本岛津公司；ME204E电子天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；DHG-9240A电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司。

1.3样品处理

按照GB 5413.18-2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中VC的测定》进行。

2　模型建立

2.1数学模型的建立

不确定度的计算，首先要明确被测值计算的数学模型，从而分析其可能的不确定来源。只有当影响被测值不确定度的基本因素都被考虑在内，所得到的各自的相对不确定度值才可以在整个计算中被采纳［6］。本试验中VC质量分数的计算公式为：

式中：X为试样中Vc的含量，mg/100 g；V为试样的定容体积，mL；ci为由标准曲线查得第i次试样测定液中VC的质量浓度，μg/mL；m为试样的质量，g；f为试样稀释倍数。

参考JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》可知，合成标准不确定度：

式中：Uyi为合成标准不确定度；N为标准不确定度分量的个数；uxi为第i项标准不确定度；

2.2不确定度来源分析

从数学模型看出，婴儿配方粉中VC含量的测量不确定度的来源主要有下面5项要素：

1）测量重复性引入的标准不确定度分量，采用A类评定方法求出；

2）由L-抗坏血酸标准储备液、中间液及标准溶液配制过程引入的的不确定度，包括移液管、容量瓶自身容差引入的不确定度和实验环境温度波动引入的不确定；按B类方法评定；

3）由标准曲线的配制、标准空白配制，实验室环境变化引入的不确定度，按B类方法评定；

4）样品空白及样品前处理引入的标准不确定度，按B类方法评定；

5）仪器的不确定度包括：天平称量样品及标准品、荧光分光光度计，引入的不确定度分量，按B类方法评定；

3　不确定度分量的评估

3.1测量重复性uA

按照GB 5413.18-2010《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中VC的测定》的要求，对同一试样的婴幼儿配方乳粉中VC含量进行10次重复测量，测量结果见表1。

表1　重复测定结果Table 1　Result of the repeated measurements

通过重复测量样品进行评定，根据 JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的规定，该不确定度属A类评定。所测结果x平均值的标准不确定度采用平均值的标准偏差s（x）表征。计算公式如下：

3.2标准溶液制备uBrel

3.2.1标准储备液的不确定度分量uB1rel

3.2.1.1标准品引入的不确定度分量uBarel：

根据Vc标准品物质证书可知，其不确定度为1%，采用均匀分布，包含因子，因此其相对标准不确定度为

3.2.1.2标准品称量引入的不确定度分量uBbrel

用电子天平准确称取0.050 0 g L-抗坏血酸标准品，所使用天平精密度为0.1 mg，根据天平校准证书表明，其扩展不确定度U=0.000 2 g，包含因子k=2，因此，天平的标准不确定度为：

称取标准品带来的相对标准不确定度uBbrel为：

3.2.1.3标准储备液配置中容量瓶引入的标准不确定度分量uBcrel

配制标准储备液采用的容量瓶在20℃时的体积为50 mL，按照JJG 196-2006《常用玻璃量具检定规程》［7］的要求，经查询，50 mL容量瓶的允差为±0.05 mL，区间半宽度a1=0.05 mL。欧洲分析化学中心认为服从三角分布，包含因子。其标准不确定度uBc为：

3.2.1.4温度系数引入的不确定度评定uBdrel

配制标准储备液中采用的容量瓶已在20℃时校准，而实验室的温度控制在（20±5）℃。由温度波动引起的不确定度可通过估算温度范围和体积膨胀系数进行计算，液体的膨胀系数远高于玻璃的膨胀系数，所以玻璃的膨胀系数可忽略［8］。标准工作液是用水稀释配制，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，产生的体积变化为：

则区间半宽度a2=0.052 5 mL，设为均匀分布，包含因子。其标准不确定度uBdrel为：

因此，由标准物质本身、天平、玻璃器具校准和温度变化的不确定度分量合成标准储备液的相对标准不确定度为：

3.2.2标准中间液的不确定度uB2

3.2.2.1标准中间液配制使用的玻璃器具引入的不确定度uBerel

计算方法同3.2.1.3，因此由玻璃量具校准引入的不确定度计算结果见表2。

表2　玻璃量具校准引入的不确定度Table 2　Uncertainties for measuring glasses calibration

3.2.2.2标准中间液配制过程温度变化引入的不确定度uBfrel

计算方法同3.2.1.4，因此有温度变化引入的不确定度计算结果见表3。

因此，标准中间液的合成标准不确定度为：

表3 温度变化引入的不确定度Table 3　Uncertainties for temperature change

3.2.3标准溶液的不确定度uB3

3.2.3.1标准溶液配制使用的玻璃器具引入的不确定度uBgrel

计算方法同3.2.1.3，因此由玻璃量具校准引入的不确定度计算结果见表4。

表4　玻璃量具校准引入的不确定度Table 4　Uncertainties for measuring glasses calibration

3.2.3.2标准溶液配制过程温度变化引入的不确定度uBhrel

计算方法同3.2.1.4，因此有温度变化引入的不确定度计算结果见表5。

表5 温度变化引入的不确定度Table 5　Uncertainties for temperature change

因此，标准溶液的合成标准不确定度为：

3.2.4标准工作曲线的不确定度uB4rel

本试验所配制不同浓度的标准工作液均使用2.0 mL的分度吸管，吸取溶液量见表6。

表6标准曲线配制Table 6　Standard solution preparation

3.2.4.1浓度为0.5μg/mL的相对标准不确定度uB4-1为

计算方法同3.2.1.3，因此由玻璃量具校准引入的不确定度计算结果见表7。

表7　玻璃量具校准引入的不确定度Table 7　Uncertainties for measuring glasses calibration

计算方法同3.2.1.4，因此由温度变化引入的不确定度计算结果见表8。

表8　温度变化引入的不确定度Table 8　Uncertainties for temperature change

3.2.4.2 浓度1.0 μg/mL 标准工作液的相对不确定度uB4-2

计算方法同3.2.4.1 得出

浓度为0.5 μg/mL的相对标准不确定度uB4-1为

3.2.4.3浓度1.5 μg/mL标准工作液的相对不确定度uB4-3

计算方法同3.2.4.1得出

3.2.4.4浓度2.0 μg/mL标准工作液的相对不确定度uB4-4

因此标准工作液的合成标准不确定度uB4为：

3.2.5标准溶液的空白溶液的相对标准不确定度uB5

计算方法同3.2.3。

uB5rel=uB3rel=0.226%

因此，标准溶液整个制备过程的合成不确定度uBrel

3.3样品前处理过程引入的相对标准不确定度uCrel

3.3.1样品称量引入的相对不确定度uC1rel

经查询，电子天平校准证书表明其扩展不确定度U=0.000 2 g，包含因子k=2。因此，天平的线性不确定度为：

称取样品带来的相对标准不确定度uC1rel为：

3.3.2样品处理过程中玻璃量具校准引起的不确定度uC2rel

试样首先溶解定容至100 mL容量瓶，再经处理后吸取5.0 mL置于 25 mL容量瓶中，按照JJG 196—2006《常用玻璃量具检定规程》的要求，经查询有应最大允差。均服从三角分布处理，包含因子计算不确定度分量，玻璃量具校准的不确定度计算结果见表9。

表9　玻璃量具校准引入的不确定度Table 9　Uncertainties for measuring glasses calibration

3.3.3样品处理过程中温度变化引入的不确定度

计算方法同3.2.1.4，因此有温度变化引入的不确定度计算结果见表10。uC3rel

表10 温度变化引入的不确定度Table 10　Uncertaintiesfor temperature change

3.3.4样品溶液的空白溶液的标准不确定度uC4rel

计算方法同3.3.2和3.3.3。

因此，样品整体前处理过程中的合成标准不确定度uCrel

3.4回收率因子的不确定度uDrel

样品在处理过程中，会因为时间、温度、光照等外部环境因素及进样检测仪器误差等原因产生损失。本研究对样品进行了高、中、低3个级别的标准品添加，每个样品平行测定3次，根据得到的结果进行计算，回收率结果见表11。

表11　回收率结果统计Table 11　Results obtained for determination recovery rates

不确定度按A类进行评定，n=9，标准不确定度uDrel

3.5荧光分光光度计引入的不确定度uErel

经查阅荧光分光光度计校准证书表明，其标准不确定度uErel=0.48%，包含因子k=2。

3.6合成标准不确定度

试验过程中影响检验结果的各个因素引入的相对标准不确定度见表11，综合各分量可得到合成标准不确定度，则婴幼儿食品和乳粉中VC含量测定的不确定度ucrel为：

表11　乳粉中VC含量测定的相对标准不确定度来源汇总表Table 11　List of relative standard uncertainties for VCdetermination formula milk powder

3.7扩展不确定度

参考JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》可知，用包含因子k乘以合成标准不确定度ucrel所给出的结果成为扩展不确定度U，在95%置信水平下，包含因子k=2，因此，扩展不确定度U为Urel=k×ucrel=2×1.11%=2.22%

3.8结果表示

由十次测量结果平均值给出X=91.8 mg/100 g，因此该婴幼儿乳粉中VC的含量为：（91.8±2.04）mg/100 g，提供k=2的包含概率（P=95%）。

4　结论

通过对乳粉中VC含量测定不确定度各分量的评价，可见测定过程中对不确定度影响最大的是标准溶液配制过程、荧光分光光度计检测设备、回收率因子及样品前处理过程，整个试验过程涉及多次玻璃器具的使用，应严格移液操作，从而提高检验的精密度和准确度，今后应在这几方面加以改进，以进一步提高检测质量。婴幼儿奶粉中VC的含量测定结果为：（91.8±2.04）mg/100 g，k＝2，p＝95%。

［1］中国国家标准化管理委员会.GB/Z22553-2010利用重复性、再现性和正确度的估计值评估测量不确定度的指南》［S］.北京：中国标准出版社，2010：3

［2］全国法制计量管理计量技术委员会.JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示［S］.北京：中国标准出版社，2012：13

［3］曾翔云.Vc的生理功能与膳食保障 ［J］.中国食物与营养，2005（4）：52-54

［4］国家标准化管理委员会.GB5413.18-2010婴幼儿食品和乳品中Vc的测定［S］.北京：中国标准出版社，2010

［5］中国合格评定国家认可委员会.CNAS-CL07：2011测量不确定度的要求［S］.北京：中国标准出版社，2011：4-7

［6］张燕，霍胜楠，胡明燕，等.婴幼儿乳粉中泛酸测定的不确定度研究［J］.食品研究与开发，2014，9（35）：92-95

［7］河南省计量科学研究院.JJG 196-2006常用玻璃量具检定规程［S］.北京：中国计量出版社，2006：8

［8］龚剑，占永革.标准溶液稀释不确定度评定［J］.实验技术与管理，2011，28（25）：52-54

Uncertainty Assessment for Vitamin C Determination in Infant Formula

ZHANG Cui-cui1，ZHANG Yun1，2，LIU Shu-ming3
（1.East University of Heilongjiang，Harbin 150066，Heilongjiang，China，2.Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

According to the relevant regulations of JJF1059.1-2012Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement and CNAS-CL07-2011Requirement for Measurement Uncertainty，a mathematical model was established of fluorescence spectrophotometry infant milk powder vitamin C content measurement uncertainty evaluation.Factors contributing to the uncertainty were analyzed，calculate of each component of uncertainty and combined standard uncertainty，the final test results to expanded uncertainty.Through assessment，the content of vitamin C in infant milk powder was（91.8±2.04）mg/100g，k=2，p=95%.The major sources of uncertainty affecting determination results were preparation of standard solutions，sample pre-treatment and instrument fluorescence spectrophotometer.

infant formula；vitamin C；uncertainty

2015-09-02

张翠翠（1991—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品工程。