气相色谱法测定婴幼儿食品和乳品中碘含量的不确定度评定

王燕燕 丁 辉

(1.江西核工业环境保护中心，江西 南昌 330012；2.江西贯通检测有限公司，江西 南昌 330012)

引言

碘是一种用来制造甲状腺激素的必需营养元素。在人体中，甲状腺激素负责了一些代谢过程。在正常生长、骨骼形成、大脑发育和能量代谢都需要甲状腺激素。人体的碘主要来自膳食，母乳中也含有碘，在引进辅助食品前(引进固体食物的过渡期通常大约在6月龄)，母乳是纯母乳喂哺婴儿膳食碘的唯一食物来源。如果已选择以婴儿配方奶粉代替部分或全部母乳，婴儿配方奶粉中的碘含量就会影响婴儿的膳食碘摄入量。世界卫生组织建议0至12月龄的婴儿的膳食碘摄入量为每日每公斤体重15微克(假设一个体重6公斤的6月龄婴儿，即每日90微克)。然而，如果其碘摄入量少于世卫组织建议的三分之一(即每日每公斤体重5微克)，则有可能影响其甲状腺功能，如果甲状腺功能显着受损，不排除婴儿脑部发育可能受影响。我国食品安全国家标准婴儿配方食品(GB 10765-2010)规定了婴儿配方食品中碘含量为2.5μg/100KJ～14.0μg/100KJ(10.5μg/100kcal～58.6μg/100kcal)；食品安全国家标准较大婴儿和幼儿配方食品(GB 10767-2010)规定了较大婴儿和幼儿配方食品碘含量最小值为1.4μg/100KJ(5.9μg/100kcal)，最大值没有特别说明。由于测定结果不可避免的具有不确定度，为了保证测量结果的准确性，并按照GB/T 27418-2017《测量不确定度评定和表示》的相关要求，现对碘含量130μg/100g左右的婴幼儿奶粉进行化学测量不确定度的评定，并最终给出了检测结果的不确定度表达式。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

气相色谱仪：Clarus 580，配ECD检测器，PerkinElmer；

电子天平：AL204，感量0.1mg，METTLER；

碘化钾：优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；

实验室所用正己烷为色谱纯，其他试剂均为分析纯，实验室用水为一级水。

1.2 测量原理

试样中的碘在硫酸条件下与丁酮反应生成丁酮与碘的衍生物，经气相色谱分离，电子捕获检测器检测，外标法定量。

测试流程图见图1：

图1 奶粉中碘测试流程图

1.3 数学模型：

采用外标法定量，按式(1)计算奶粉中碘的量。

X=(C*100)/M

(1)

式中：X：样品中碘含量，μg/100g；

C：样品溶液上机测得相当于标准液碘的质量，μg；

M：样品称样量，g。

2 不确定度分量的主要来源及分析

(1)标准溶液浓度引入的不确定度：配制标准溶液及标准系列衍生化反应引入的不确定度；

(2)样品制备引入的不确定度：样品前处理引起的不确定度；

(3)测试过程随机效应导致的不确定度：样品多次测量的重复性引起的不确定度；

(4)校准曲线引入的不确定度：校准曲线拟合引起的不确定度。

3 测量不确定度评定

3.1 标准溶液浓度引入的不确定度

标准溶液引入的不确定度主要来源包括标准溶液的配制过程和标准系列的配制及衍生化反应过程。

3.1.1 标准使用液的配制过程引入的不确定度

3.1.1.1 1000μg/mL碘标准储备液的配制：

称量引起的不确定度：准确称取131.0mg碘化钾至100mL容量瓶中，超纯水溶解并定容至刻度。碘化钾标准物质使用优级纯试剂，纯度按100%计，使用万分之一天平称量，天平允许误差为±0.3mg，按均匀分布计算，考虑到本次称量是分两次完成，一次皮重，一次毛重，由称量标准品引入的不确定度和相对不确定度分别为：

urel(m1)=0.2449/131.0=0.00187

定容产生的不确定度：100mLA级单标容量瓶，校准证书给出的允差为±0.1mL，校准温度为20℃，按三角分布计算，其引入的相对不确定度是：

3.1.1.2 100μg/mL碘标准中间液配制过程引入的不确定度

配制过程：准确移取10.00mL碘标准储备液，用水定容到100mL，得到100ug/mL碘标准中间溶液。使用10mL A移液管，校准误差0.1mL，故引入的不确定度为

定容使用100mLA级容量瓶，则定容过程

故配制100ug/mL碘标准中间液相对不确定度为

u(s1)=[urel(v0)2+urel(v)2]1/2=0.00410

3.1.1.3 1.0μg/mL碘标准使用液配制过程引入的不确定度

配制过程：准确移取1.00ml 100μg/mL碘标准中间溶液至100ml容量瓶中，得到1.0μg/mL碘标准使用液，使用1mLA级移液管操作，允差0.01mL，则移取1ml该液带来的不确定度为：

按JJG 196-2006规定，20℃时100mL容量瓶(A级)的容量允差△为±0.1mL，按三角分布则100m容量瓶带来的标准不确定度：

故1.0μg/mL标准使用液配制过程引入的不确定度

u(s2)=[urel(v2)2+urel(v3)2]1/2=0.00410

综上所述，标准使用液的配制过程引入的不确定度包括标准储备液配制过程(称量和定容)、中间液和使用液稀释过程，对上述不确定度的各个分量合成得到该不确定度的合量应为

u(s)=[urel(m1)2+urel(v1)2+urel(s1)2+urel(s2)2]1/2=0.00611

3.1.2 标准系列的配制及衍生化反应过程引入的不确定度

标准系列配制与衍生过程：用移液管分别吸取1.00、2.00、4.00、6.00、8.00mL 1.0μg/mL碘标准液至100mL容量瓶中，加入5ml 109g/L亚铁氰化钾和5mL 219g/L乙酸锌溶液，水定容至刻度，摇匀，静置10min，滤纸过滤取10mL溶液加入硫酸、双氧水和丁酮衍生化，正己烷萃取两次，水洗涤2-3次无水硫酸钠脱水定容至50mL。标准系列相当于含1.0μg、2.0μg、4.0μg、6.0μg、8.0μg的碘。

以移取4.00mL 1.0μg/mL碘标准液为例，使用5mLA移液管，校准误差0.05mL，故引入的不确定度为：

定容使用100mLA级容量瓶，则定容过程：

移取10mL滤液使用10mL移液管，允差0.1mL，

衍生化后定容至50mL引入的不确定度：

定容使用50mLA级容量瓶，则定容过程：

则该浓度引入的不确定度为：

Urel(S1)=0.00656

故标准系列溶液配制及衍生过程产生的不确定度如表1所示：

表 1 标准系列配制及衍生引入的不确定度

综上所述，标准溶液浓度的不确定度来源主要包含配制标准使用液的过程及标准系列配制和衍生化过程，对上述不确定度的分量进行合成并计算得到标准溶液浓度的相对不确定度为：

3.2 样品制备引入的不确定度

样品制备过程引入的不确定度来源包括：样品的称量、定容、衍生化萃取过程等。

样品的称量：称取5g，使用万分之一天平，天平允许误差为±0.3mg，按均匀分布计算，考虑到本次称量是分两次完成，一次皮重，一次毛重，由称量样品引入的不确定度和相对不确定度分别为：

urel(m1)=0.2449/5000=0.000049

定容产生的不确定度：使用100mLA级单标容量瓶，校准证书给出的允差为±0.1mL，校准温度为20℃，按三角分布计算，其引入的相对不确定度是：

同标准系列处理，过滤后移取10mL滤液使用10mL移液管允差0.1mL，其不确定度为：

衍生化后定容至50mL引入的不确定度：定容使用50mLA级容量瓶，则定容过程的不确定度为：

综上所述，样品制备过程引入的不确定度来源包括：样品的称量、定容、衍生化萃取过程。对上述各分量进行合成并计算，则样品制备过程引入的相对不确定度为：

ur(Y)=[urel(m1)2+urel(v1)2+urel(v0)2+urel(v)2]1/2=0.00412

3.3 测试过程随机效应导致的不确定度：

主要是样品多次测量的重复性引起的不确定度，其他随机性如衍生化效率等不考虑。对样品进行6次重复试验，奶粉中碘含量见表2所示。

表2 奶粉中碘含量测定结果

按A类进行评定试验重复性引入的标准不确定u(X)，试验次数为6，标准偏差S(X平均)为3.00μg/100g。奶粉中碘重复测试引入的不确定度为：

重复测试引入的相对标准不确定度为：

3.4 校准曲线引入的不确定度

标准工作液1.0μg、2.0μg、4.0μg、6.0μg、8.0μg，对每个标准溶液测量3次，共测15次，测得的浓度与峰面积的对应值如表3所示。

表3 标准系列测得的峰面积

对样品进行了6次测定，根据校正曲线所得结果分别为，6.61、6.52、6.63、6.58、6.68、6.66μg，平均值为6.6μg。由p=15，n=6，则

4 合成相对标准不确定度

综上所述，碘的合成相对标准不确定度为：

奶粉中碘标准合成不确定度为：

5 扩展不确定度

在没有特殊要求的情况下，按国际惯例，取扩展因子k=2，则扩展不确定度为：

U=UC×k=5.1μg/100g

6 测量结果表示

7 结果与讨论

各不确定度的分量如图2所示。

图2 不确定度分量的来源

从不确定度分量的评估过程可以看出，对合成相对不确定度贡献最大的分量为标准溶液浓度和测量重复性带来的不确定度。标准系列的制备繁琐，涉及多步骤的稀释与定容，还有衍生化等操作，故此过程带来的不确定度最大。因此，制备标准系列应严格按照标准方法每个系列点都随样品一同处理，这样得到的校正曲线才会更准确。样品测量重复性带来的不确定度同样是由于样品制备也需要经过多个步骤，而奶粉的蛋白质沉淀处理好坏直接影响后面过滤定容的结果，故奶粉测定需多次平行测定以消除偏差。