婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质的研制

杨轶眉

上海市质量监督检验技术研究院/国家食品质量监督检验中心（上海 200233）

标准物质是分析测量的标准和量值传递的载体，是建立化学测量量值溯源体系最有效的工具。其作用犹如一把尺子，所衡量的对象涉及化学、生物、工程、物理等众多特性或成分，可用于检测方法评价、检测仪器评价、待测样品测试、检测环境评价、实验人员与检测实验室能力的评价等。正是鉴于标准物质在改进检测工作质量、提高检测准确度、保证检测结果的有效性方面所具有的重要意义，近些年，国内外都十分重视标准物质研究，作为确保数据准确与公正性必不可少的重要工具，标准物质的应用需求迅猛增长[1-3]。

1 婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质

采用湿法生产工艺的婴幼儿配方乳粉企业，生产用水主要来源为自来水。使用自来水时，在配料工序中会引入一定数量的氯。此外，有些企业使用二氧化氯作为管道和容器的消毒剂，如果清洗不彻底，在生产、加工、包装过程中可能造成残留污染。目前，正在实施的食品安全国家标准对婴幼儿配方食品中氯含量有严格的规定。其中，GB 10765—2010《食品安全国家标准 婴儿配方食品》中规定：氯含量12～38 mg/100 kJ；GB 10767—2010《食品安全国家标准 较大婴儿和幼儿配方食品》中规定：氯含量≤52 mg/100 kJ。中国的标准物质起步较晚，与欧美等发达国家差距非常大而且研制技术落后。婴幼儿配方乳粉检测存在：国产标准物质缺乏，无法满足婴幼儿配方乳粉出厂检测及第三方实验室能力验证的需要，因而开展此项研究迫在眉睫。试验开展了婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质的研制工作。研制的标准物质具有良好的均匀性、稳定性，适用于婴幼儿配方乳粉中氯含量的检测。可为企事业单位、检验机构、科研院所等提供氯成分分析标准物质，用于提高检测的效率、准确性和重复性。

2 材料与方法

2.1 仪器和试剂

电子天平；超声波清洗器；恒温水浴锅；自动电位滴定仪。仪器的使用均在检定有效期之内。

亚铁氰化钾；乙酸锌；硝酸银；冰乙酸；硝酸；丙酮；基准氯化钠。

2.2 标准物质的制备

标准物质候选化合物原料选用符合要求的基粉和符合GB 14880—2012《食品安全国家标准 食品营养强化剂使用标准》中允许添加的食品营养强化剂。通过理化特性测试进行定性分析确定主体成分后，再经过初步定量分析其本底含量。根据预期达到的氯浓度要求，按照一定配比添加其他乳粉和食品营养强化剂后，经过溶化、均质、喷雾干燥，搅拌混合均匀后，再充氮密封，分装于铝箔袋包装。将包装好的标准物质候选化合物从1～60编号，每袋50 g，共60袋，置于室温（5～30 ℃）中避光保存。

2.3 分析方法

称取10 g充分混匀的固体试样，精确至0.001 g，于100 mL具塞比色管中，加入50 mL约70 ℃热水，振荡分散样品，水浴中沸腾15 min，并不时摇动，取出，超声处理20 min，冷却至室温，依次加入2 mL沉淀剂Ⅰ和2 mL沉淀剂Ⅱ，每次加后摇匀。用水稀释至刻度，摇匀，在室温静置30 min。用滤纸过滤，弃去最初滤液，移取10.00 mL滤液于50 mL烧杯，加入5 mL硝酸溶液和25 mL丙酮，于自动电位滴定仪（使用前加入硝酸银标准溶液）上实现自动加液、滴定和记录滴定数据的过程。每个样品测定3次，操作方法参照GB 5009.44—2016《食品安全国家标准 食品中氯化物的测定》第一法（电位滴定法）。

2.4 均匀性检验

根据JJG 1006—1994《中华人民共和国国家计量技术规范 一级标准物质》和JJF 1343—2012《中华人民共和国国家计量技术规范 标准物质定值的通用原则及统计学原理》的要求[4-5]，采用随机数表决定抽取样品的号码，随机抽取15袋样品，每袋测试3个数据，连续测试15袋。采用电位滴定法进行测试。其中，氯均匀性检验时最小取样量为10 g。待均匀性初检合格后，再进行稳定性监测。

2.5 稳定性监测

根据JJG 1006—1994《中华人民共和国国家计量技术规范 一级标准物质》和JJF 1343—2012《中华人民共和国国家计量技术规范 标准物质定值的通用原则及统计学原理》的要求[4-5]，采用随机数表决定抽取样品的号码，随机抽取25袋样品，短期稳定性监测12袋，长期稳定性监测13袋，每袋测试3个数据。采用与均匀性检验相同的检验方法，按照GB/T 15000.3—2008的方法进行检验，监测婴幼儿配方奶粉中氯含量随时间的变化，以估算标准物质的保质期和最佳储存条件[6]。

2.6 定值方法和数据处理

标准物质采用8家实验室协作定值，数据汇总统计的方式。参与定值的实验室具有氯定值条件和相应的能力资质。各家实验室分析过程都进行了严格的质量控制，均采用权威方法对标准物质候选化合物进行测量。数据处理步骤为：考察每种物质正态性，在所有数据近似正态的情况下，将每个实验室测量数据的均值构成一组新的数据，先用格拉布斯检验法对每个实验室的组内平行数据中的离群值检验并剔除可疑测量结果，经科克伦法检验各实验室定值数据为等精度数据后，用狄克逊准则对每个实验室间平均值的离群值检验，计算出总平均值和标准偏差。研制的标准物质符合JJF 1343—2012的技术要求[5]。

3 结果与分析

3.1 婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质均匀性检验

采用单因素方差分析法进行袋内和袋间均匀性的检验，标准物质的均匀性分析数据见表1。从表1可知，Fa＜F0.05(14, 30)，该标准物质袋内与袋间无明显差异，满足国家标准物质的要求（参考JJG 1006—1994）。说明婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质是均匀的。

表1 婴幼儿配方奶粉中氯均匀性分析数据 mg/100 g

3.2 婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质稳定性监测

标准物质的稳定性是指在一定的时间间隔内和环境条件下，标准物质的特性量值保持在规定的范围内的性质[7]。对所研制的标准物质进行了短期和长期稳定性试验。短期稳定性进行-10，10，30和50 ℃ 4个梯度温度的试验，时间为2周，以考察在运输条件下标准物质的稳定性。长期稳定性是对置于室温（5～30℃）中避光保存的样品进行监测，以确定可靠的保质期和最佳的存储条件。

3.2.1 标准物质短期稳定性考察

短期稳定性监测数据和统计结果见表2。|b1|＜t(0.95,1)·s(b1)，表明所研制的标准物质样品在2周的监测周期内能够在-10～50 ℃的极端温度下具有较好的稳定性，达到JJG 1006—1994中的相关要求。

3.2.2 标准物质长期稳定性考察

长期稳定性监测数据和统计结果见表3。|b1|＜t(0.95,11)·s(b1)，所有化合物均满足。表明标准物质中各组分不具备长期变化趋势，所研制的标准物质样品在12个月的监测周期内具有较好稳定性，达到JJG 1006—1994中的相关要求。

表2 婴幼儿配方奶粉中氯短期稳定性监测结果mg/100 g

表3 婴幼儿配方奶粉中氯长期稳定性监测结 mg/100 g

从表4可知，|b1|＜t0.95,n-2×s(b1)，表明标准物质中各组分不具备长期变化趋势，认为婴幼儿配方奶粉氯成分分析标准物质的特性值在研究考察时间范围内稳定，满足国家标准物质的要求（参考JJG 1006—1994）。JJG 1006—1994中规定一级标准物质有效期应在1年以上或达到国际上具有先进水平同类标准物质的有效期限。

表4 氯稳定性结果的线性拟合和统计参数

3.3 定值数据汇总及处理

婴幼儿配方奶粉氯成分分析标准物质由8家实验室协作定值，定值数据见表5。

表5 各协作实验室氯测定结果

3.3.1 格拉布斯（Grubbs）检验法

每个实验室的组内平行数据中的离群值检验——格拉布斯检验法，其检验步骤为：

1) 排列数据：将测量数据按从小到大的顺序排列。可疑值不是最小值就是最大值。

2) 计算平均值x和标准偏差S。

3) 计算偏离值：计算平均值与最小值之差、最大值与平均值之差。

4) 确定一个可疑值。

5) 计算残值：ui=xi-x。

6) 确定显著性水平α：检出水平α=0.05。

7) 查格拉布斯表获得临界值：根据α=0.05，n=3，查格拉布斯表，横竖相交得临界值λ(0.05,3)= 1.155[7]。

8) 比较计算值|ui|和临界值λ(0.05,3)S。

9) 当|ui|＞临界值λ(0.05,3)S时，则xi应被剔除。

3.3.2 科克伦（Cochran）法

采用科克伦法检验实验室定值数据是否等精度，先计算m组数据的各组n数据的方差，再计算其中的最大方差与m个方差和之比。

根据所取显著性水平α，数据组数m，重复测定次数n，查科克伦检验临界值表，得临界值c(α, m, n)。

由表7可知，若C＜C(α, m, n)，表明各组数据平均值间为等精度[7]。

表7 各协作实验室内氯测定结果的科克伦检验数据

3.3.3 每个实验室间平均值的离群值检验——狄克逊（Dixon）准则

将测定数据按由小到大的顺序排列X(1)≤X(2)≤…≤X(7)≤X(8)。

按照式（2）（3）计算r1和r8。

当α=0.05，组数n=8时，临界值f(0.05,8)=0.608[7]。

由表8可知，r1及r8值均小于f(α,n)值，所有数据均保留。

从表6～表8可知，组内数据无差异；组间平均值无差异；各实验室测量精度相同，定值数据通过统计检验，可以汇总统计。

表8 各协作实验室氯测定结果平均值的狄克逊检验结果

3.3.4 标准值和不确定度的计算

根据等精度测量的数据处理方法可知，标准值即总平均值，定值数据的汇总见表9。不确定度由均匀性、稳定性、定值和测量方法共同引入。

表9 协作实验室氯定值数据

3.3.4.1 均匀性引入的不确定度计算结果

3.3.4.2 稳定性引入的不确定度计算结果

3.3.4.3 定值过程引入的不确定度计算结果

3.3.4.4 测量方法引入的不确定度计算结果

3.3.4.5 扩展不确定度计算结果（包含因子k=2，置信水平为95%）[7]

3.3.4.6 氯成分分析标准物质定值结果

经计算，氯成分分析标准物质定值结果为762±30 mg/100 g。

4 结论与讨论

经过2年的研究，研制得婴幼儿配方奶粉中氯成分分析标准物质。定值结果为762 mg/100 g，扩展不确定度为30 mg/100 g（k=2）。试验采用电位滴定法进行测试，通过均匀性检验、稳定性监测、考察结果根据统计学方法进行判定，符合JJG 1006—1994国家标准物质的技术要求：均匀性在准确度范围内，稳定期达1年。同时对其不确定度进行评估，确保用户在不同时间使用的量值及不确定度都是准确可靠的。此次研制的标准物质可用于量值溯源、分析仪器校准、分析方法确认与评价、仲裁检测、技术考核以及相关生产部门和实验室质量控制等[8]。