铜还原碘量法测定竹笋中可溶性糖含量的不确定度评定

◎ 袁燕村，叶伟国，陆卫红，徐富群，黄霄航，孙云杰，沈 莉，袁新跃

（杭州市富阳区食品安全检验检测中心，浙江 杭州 311400）

测量不确定度是表征赋予被测量值分散性的非负参数[1]，是与测量结果准确性相联系的重要参数[2]，是衡量检测水平高低的重要指标，一个完整的定量分析结果应该包括测量值和测量不确定度两个指标。开展测定不确定评定有利于对检测结果边缘值进行合格与否的判定，确认检测结果的可信度。滴定法是化学分析中一种常规、经典的测量手段，在各个行业中的质量检测中应用极其广泛[3-6]。目前，已有大量的研究文献对滴定法化学分析进行了不确定度评定[7-13]。研究表明，影响样品测量结果的不确定度的因素很多，包括标准物质不确定度、标准溶液配制、标准曲线拟合、样品称量、定容体积、样液吸取测试和测量重复性等，因各自引入的测量不确定的分量大小不同，对测量结果不确定度评定结果的贡献也不同。本文以滴定法测定竹笋的可溶性糖含量为例，分析测量结果的不确定度来源，对测量结果的不确定度进行评定，为有效降低铜还原碘量法测定竹笋中可溶性糖的结果误差，确保测量结果的准确性提供指导依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

AR5120 分析天平（0.01 g），美国Ohaus；XP205分析天平（0.000 1 g），MEttler Toledo；C020E食品粉碎机，山东九阳股份有限公司；25 mL 聚四氟乙烯滴定管，上海齿轮玻璃仪器；Samduk 移液管（5.0 mL），浙江诸暨明光机械有限公司；蜀牛01TX 容量瓶（100 mL）、蜀牛01TX容量瓶（50 mL）、蜀牛GC-17烧杯（100 mL），四川蜀玻（集团）有限责任公司；葡萄糖（标准物质号：GBW10062），中国计量科学院。

1.2 测定方法

称取10 g 左右（准确至0.01 g）竹笋样品于100 mL烧杯中，用超纯水洗入100 mL 容量瓶中，加入15%亚铁氰化钾溶液和30%硫酸锌溶液各1 mL，摇匀后定容。静置后过滤，吸取5 mL 滤液至50 mL 容量瓶，用超纯水定容进行稀释。

分别吸取500 mg·L-1的葡萄糖标准溶液0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL 和5.0 mL 至200 mm×25 mm 试管，各加超纯水至总体积为5.0 mL，同时吸取稀释好的样液5.0 mL 至200 mm×25 mm 试管，每一个试管加入碱性铜试剂5.0 mL，试管口上加盖小漏斗，至沸水浴中加热15 min。取出后置于冷水浴中冷却至室温，拿掉小漏斗。加入2 mL 硫酸-草酸混合液，摇动，使氧化亚铜沉淀完全溶解。用0.005 mol·L-1硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄绿色，加入5 mg·mL-1淀粉指示剂0.5 mL，滴定至蓝色消失为终点。以葡萄糖的含量（mg）为y，空白与样液滴定差值为x，计算回归方程y=bx+a，并计算出a值和b值。

1.3 数学模型

竹笋中可溶性糖含量计算表达式为

式中：ω为竹笋中可溶性糖的含量，%；a为回归方程中的截距；b为回归方程中的斜率；V0为空白溶液0.005 mol·L-1硫代硫酸钠溶液滴定体积，mL；V1为竹笋样品定容体积，mL；V2为竹笋样液分取体积，mL；V3为样液分取定容体积，mL；V4为测试溶液0.005 mol·L-1硫代硫酸钠溶液滴定体积，mL；V5为测试溶液体积，mL；m为竹笋样品称样量，g；1 000为由毫克换算为克系数。

1.4 不确定度来源

根据标准《蔬菜及其制品中可溶性糖的测定 铜还原碘量法》（NY/T 1278—2007）[14]的要求，由测量过程和1.3 确定的数学模型，分析得出竹笋中可溶性糖含量的测量不确定度主要来源于以下几方面。

（1）标准物质引入的不确定度，包括葡萄糖标准溶液的不确定度以及标准工作溶液配制引入的不确定度。

（2）测量样品引入的不确定度，包括样品制备的均匀性、取样的代表性、分析天平的精度等级、定容容器精度等级及定容体积等。

（3）标准曲线拟合及通过标准工作曲线计算出样品浓度时所引入的不确定度。

（4）重复性实验（随机）变化包括天平重复性、不同的定容容器等。

（5）试剂空白。

2 结果与分析

2.1 标准物质引入的不确定度

2.1.1 标准物质纯度引入的不确定度

根据葡萄糖标准物质证书信息可知，葡萄糖固体标准物质纯度≥99.6%，纯度的不确定度为0.20%，按标准物质完全均一性考虑，由此引入的相对标准不确定度为

2.1.2 标准溶液配制引入的不确定度

采用十万分之一的分析天平准确称取葡萄糖标准品0.055 00 g，用纯水溶解并定容至100 mL A 级容量瓶中，容量瓶最大允差为±0.1 mL，按三角形分布估计，由此引入的标准不确定度为

实验室温度控制在（20±3）℃，超纯水的体积变化为±（100×3×0.000 21）=±0.063 mL，按均匀分布，引入的标准不确定度为

将以上两项引入的标准不确定度合并得u(V)==0.054 7 mL，则标准工作溶液配制过程引入的相对标准不确定度为

2.2 标准曲线拟合引入的不确定度

根据检测标准要求，葡萄糖标准工作曲线采用一次线性拟合，标准工作曲线为直线，工作标准曲线最小二乘法引入的标准不确定度为

式中：Se为残差的标准差，为2.148×10-5；b为回归方程中的斜率，为0.031；p为样品测定次数，考虑到检测平行性要求，样品平行测量2 次；n为拟合工作曲线时测定次数，n=6；C为试样溶液浓度，mg·mL-1；为溶液浓度的平均值，mg·mL-1；Sxx为可溶性糖浓度离差平方和。将数据代入上式计算为

因此，通过标准曲线拟合计算样品浓度过程引入的相对标准不确定度为

2.3 样品制备过程引入的不确定度

2.3.1 取样引入的不确定度

本实验所用的竹笋测试样品经过均质、混匀，可认为样品是均匀的、具有充分代表性的，称样时采用随机取样方式，由此所引入的相对测量不确定度较小，可忽略不计。

2.3.2 样品称量引入的不确定度

百分位天平的精确度为0.01 g，最大允差为±0.01 g，称重2 次计入，假设为矩形分布，区间半宽度为a=0.01 g，则样品称量引入的标准不确定度为样品质量为10.00 g，则相对标准不确定度为

2.3.3 定容体积引入的不确定度

竹笋提取溶液定容至100 mL 容量瓶中，20 ℃时100 mL A 级容量瓶的允许误差为±0.10 mL。依据三角分布计算，100 mL A 级容量瓶引入的相对标准不确定度为

前处理室温度设为20 ℃，实际在±3 ℃波动。纯水在20 ℃时的膨胀系数为1.8×10-3/℃，依据矩形分布，取100 mL A 级容量瓶由温度引起的相对标准不确定度为

竹笋液定容引入的相对标准不确定度为

2.3.4 制备测试样品引入的不确定度

所用5.0 mL 移液管，其最大允差为±0.025 mL，区间的半宽度为±0.015 mL，按三角形分布估计，相对标准不确定度为

2.4 重复性实验

在重复性条件下，对同一个竹笋样品进行了6 次（n=6）独立测试，计算出6 次可溶性糖质量分数的测量结果的平均值R和标准偏差s，得出竹笋中可溶性糖6 次测量结果的平均值和相对标准偏差，测量结果见表1。

表1 竹笋样品重复测量结果表

由表1可得，单次实验标准偏差（s）为0.007%，标准不确定度为

则由测量重复性引入的相对标准不确定度为

2.5 试剂空白

本实验所用试剂为分析纯以上，符合NY/T 1278—2007 可溶性糖测定前处理的要求，因测量过程中进行了扣除试剂空白处理，故由试剂空白引入相对标准不确定度影响很小，可忽略不计。

2.6 标准不确定度分量表

竹笋中可溶性糖质量分数标准不确定度分量如表2所示。

表2 竹笋中可溶性糖质量分数标准不确定度分量表

2.7 计算合成不确定度

根据测量过程不确定度分析可知，葡萄糖标准物质纯度、标准溶液配制、标准曲线拟合、样品称量、样品定容、样品吸取测试及测量重复性这7 部分相互独立不相关，因此由表2中各标准不确定度各分量合成竹笋中可溶性糖测量结果的相对标准不确定度为

由此可计算出竹笋中可溶性糖的标准不确定度为u(SS)=1.423%×0.454 6%=0.006 5%。

2.8 扩展不确定度的评定

取置信概率95%，k=2，得可溶性糖含量测量结果的扩展不确定度U(SS)=k×u(SS)=2×0.006 5%=0.013%。

2.9 测量不确定度报告与表示

铜还原碘量滴定法测定竹笋中可溶性糖的含量测定结果表示为W(SS)=1.423%±0.013%，k=2。

3 结论与讨论

采用铜还原碘量法测定竹笋中可溶性糖含量，测量结果的标准不确定度为0.006 5%，扩展不确定度为0.013%。对竹笋中可溶性糖测量过程中的不确定度进行评定，得出竹笋可溶性糖含量测量结果的最大不确定度分量是由样品定容引入，其次是样品溶液吸取体积和测量重复性引入，标准曲线拟合及标准工作溶液的配制过程引入的不确定度相对于其他来源较小。要想获得较小的不确定度，应关注样品定容、样品溶液吸取体积和样品的重复性测量。为最大限度保证检测结果的准确性，应使用较高精度的容量瓶、移液管和分析天平，并确保其经检定合格后方可投入使用，并对其进行定期检定，以确保由容器、设备引入的相对标准不确定度降低到最低；应加强检测人员技能培训，确保测量人员重复操作的稳定性；在标准工作溶液的配制过程中严格要求工作溶液的配制工作，若偏差大，则需重新配制，按照标准要求确定标准工作溶液的有效期，如发现过期则不得使用，从而减少引入的相对标准不确定度。