甜蜜素不確定度

飲料中甜蜜素測(cè)定結(jié)果不確定度評(píng)定摘要：本文對(duì)飲料中甜蜜素測(cè)定的不確定度進(jìn)行了評(píng)估，對(duì)影響結(jié)果的不確定度來源進(jìn)行了分析和合成，求出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度，最終給出了測(cè)定結(jié)果的表示式，較為全面地評(píng)定了測(cè)量結(jié)果的不確定度。關(guān)鍵詞：飲料；甜蜜素；不確定度1.引言甜蜜素是一種人工合成的無營養(yǎng)性食品甜味劑，化學(xué)名稱為環(huán)己基氨基磺酸鈉，分子式為（C5H6）NHSO3Na,M=184。由于其甜度高價(jià)格低，曾被許多國家廣泛使用。我國將甜蜜素列入限制使用的食品添加劑，其使用范圍和最大使用量在GB2760-1996中有明確規(guī)定。目前，在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.97-2003中甜蜜素的測(cè)定有氣相色譜法、分光光度法、薄層色譜法等。本文對(duì)氣相色譜法（FID檢測(cè)器）測(cè)定飲料中甜蜜素含量的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)準(zhǔn)確稱取適量甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)品（含量為99.0%），用蒸餾水配制成濃度為1mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，再根據(jù)需要用蒸餾水稀釋成適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)工作溶液。測(cè)定方法本項(xiàng)目采用GB/T5009.97-2003《食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測(cè)定》氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定。稱取飲料樣品20克于50ml具塞離心管中，加入5ml2mol/L的NaOH和5ml20%的CuSO4溶液，搖勻后，放入沸水浴中超聲20min,3000rpm離心5min,取一半上清夜到另一具塞離心管中，加入5ml0.05g/ml的NaNO2和1.5mol/L的H2SO4溶液，蓋上塞子，搖勻后，放入冰浴中反應(yīng)30min,等待過程中經(jīng)常搖動(dòng)。然后準(zhǔn)確加入5ml的正己烷和5gNaCl,搖勻后置旋渦混合器上震動(dòng)1min,3000rpm離心5min,取上層有機(jī)相進(jìn)行氣相色譜分析。數(shù)學(xué)模型測(cè)量結(jié)果計(jì)算公式 AXCXVX= S （1）AXWS式（1）中X為樣品中被測(cè)物含量（mg/kg）；AS為標(biāo)準(zhǔn)工作液峰面積；A為試樣中被測(cè)物峰面積；CS為標(biāo)準(zhǔn)溶液中被測(cè)物的濃度（mg/ml）；V為樣品最

終定容體積；W為樣品稱樣量(g)。5不確定度的評(píng)定使用方法回收率表征方法偏倚和重復(fù)性，將其他量歸并成實(shí)驗(yàn)室偏倚分量它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度都有貢獻(xiàn)。各分量的關(guān)系如圖1表示。實(shí)驗(yàn)室偏倚容量瓶體積VC吸量管體積V容量瓶體積V標(biāo)準(zhǔn)品濃度校準(zhǔn)溫度W校準(zhǔn)V校準(zhǔn)A校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室偏倚容量瓶體積VC吸量管體積V容量瓶體積V標(biāo)準(zhǔn)品濃度校準(zhǔn)溫度W校準(zhǔn)V校準(zhǔn)A校準(zhǔn)方法偏倚重復(fù)性>X圖1不確定度的分量構(gòu)成5.1A類不確定度的評(píng)定對(duì)飲料樣品中的甜蜜素含量進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，結(jié)果見表1(單位mg/kg),在實(shí)際檢測(cè)過程中，對(duì)同一個(gè)樣品進(jìn)行平等測(cè)定，故未考慮由樣品均勻性引起的不確定度。表1重復(fù)測(cè)定結(jié)果次數(shù)12345678910結(jié)果9.329.589.469.1510.810.0810.479.8810.9610.51次數(shù)11121314151617181920結(jié)果10.439.979.148.449.839.269.5910.0210.778.62樣品中甜蜜素的平均含量為：1nX= Ex=9.8mg/kgni=1i其標(biāo)準(zhǔn)偏 S二、/' E(X-X)2/(n—l) =0.712mg/kg在實(shí)際檢測(cè)中，均為單樣測(cè)定結(jié)果，則可得到uA(x)=0.712mg/kg，樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差的自由度VA=n-l=19。5.2B類不確定度的評(píng)定回收率及其不確定度評(píng)定如前所述，氣相色譜法測(cè)定飲料中甜蜜素需經(jīng)樣品的堿化、加熱、超聲、離心、衍生化、定容等步驟。在這一冗長的過程中，每一步驟操作都會(huì)引入不確定度。要逐步確定其對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度的貢獻(xiàn)是相當(dāng)困難的，可采用檢測(cè)方法制定過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，如回收率等進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)定。大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該方法在添加100mg/kg>P$lmg/kg時(shí)回收率在90%?100%之間，由此產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：Ure[(Rec)J(1.1-0.9)2/12=5.78%大量回收率試驗(yàn)數(shù)據(jù)所表征的方法特性已包括了重復(fù)性引入的不確定度，故不重復(fù)評(píng)定?；厥章蕦?shí)驗(yàn)中，試樣的主要作用是產(chǎn)生一個(gè)與實(shí)際檢測(cè)進(jìn)程相同的載體條件。因此，回收實(shí)驗(yàn)中沒有包含全部的實(shí)驗(yàn)室偏倚分量，對(duì)能夠產(chǎn)生偏倚的量，如試樣的質(zhì)量等應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)評(píng)定。質(zhì)量的不確定度用分度值為0.01克的天平稱取樣品20克，其重復(fù)性已包含于回收實(shí)驗(yàn)中，獨(dú)立的不確定度分量來自于天平的校準(zhǔn)。所用天平經(jīng)檢定合格，根據(jù)檢定規(guī)程JJG98-1990，其最大允差為0.01g，按均勻分布處理，由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U(W)=0.01/73=0.0058 (g)體積的不確定度本方法實(shí)際定容體積為5.0m1,定容體積的準(zhǔn)確與否對(duì)方法的最終結(jié)果會(huì)產(chǎn)生直接影響。按照J(rèn)JG196-1990，5.0ml吸管最大允許差為0.01ml，按均勻分布處理，由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U1(V)=0.01/7T=0.0058(ml)實(shí)驗(yàn)室溫度在20±4t，由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U2(V)=5.0X4X2.1X10-4X^T=0.0024 (ml)因此，不可忽略溫度波動(dòng)的影響，體積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U(V)= /[U](V)]2+[U2(V)]2=0.0062(ml)5.2.4標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的不確定度5.2.4.1標(biāo)準(zhǔn)品稱量過程中引入的不確定度本方法所使用的標(biāo)準(zhǔn)品含量為99.0%,用分度值為O.OOOlg的天平稱取0.10g,所用天平經(jīng)檢定合格，根據(jù)JJG98,其最大允許差為土O.OOOlg,按均勻分布處理,由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U(C)=0.0001/73 =0.000058(g)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中引入的不確定度該方法使用液配制濃度為lmg/m1,將稱取的標(biāo)準(zhǔn)品用蒸餾水準(zhǔn)確定容于10ml容量瓶中，搖勻后，用5ml移液管準(zhǔn)確吸取5ml上述溶液到50ml棕色容量瓶中,用蒸餾水準(zhǔn)確定容至刻度,并搖勻。令V1=10m1,V2=5m1,V3=50m1,則標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度Cs=CXpXV丿V31 2 3依據(jù)JJG196-1990,A級(jí)5ml吸量管及A級(jí)10ml、50ml容量瓶的最大允許差分別為土0.008ml、±0.05ml＞土0.05ml,按均勻分布處理，由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：U(V1)=0.008/ =0.0046mlU(V2)=0.05/JT=0.029mlU(V3)=0.05/TT=0.029ml由于稀釋操作時(shí),吸量管和容量瓶中的溶液處于幾乎相同的溫度下,因此可忽略溫度帶來的影響；重復(fù)性在方法回收率中考察。合成標(biāo)準(zhǔn)工作溶液不確定度：TOC\o"1-5"\h\z/U(c^ U(V^~~U(V2) U(V^U(Cs)=CSX/[J]2+[——L]2+[—-]2+[——3]2c1Xp V V V _ 1__ 2 __ 3 — /0.000058 0.0046 0.029 0.029=1X/[ ]2+[ ]2+[ ]2+[ ]20.101X0.99 5 10 50=0.0032(mg/ml)5.2.5標(biāo)準(zhǔn)工作溶液峰面積的不確定度標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積測(cè)量的重復(fù)性已包含于回收率的不確定度中,峰面積的偏倚由儀器的校準(zhǔn)引入。校準(zhǔn)證書給出了衰減器的相對(duì)誤差為0.8%,按均勻分布處理,峰面積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

5.2.6樣品峰面積的不確定度同理，樣品峰面積的不確定度U(A)也為0.0046。5.2.7進(jìn)樣量的不確定度采用同一進(jìn)樣器等體積進(jìn)樣，在被測(cè)量的計(jì)算公式中沒有這兩個(gè)體積量，但實(shí)際上使用了它們的比值，由于這兩個(gè)體積量存在強(qiáng)的正相相關(guān)關(guān)系，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的溫度變化不大時(shí)，其不確定度近似相等，比值的不確定度約為0。5.2.8B類不確定度的合成UB(UB(X)=[止]2+1+[竺戶csAAVU(W) U(Rec)]2+[ ]2+[ ]2W Rec0.0032 0.0058 0.0058]2+[上+0.00462+0.00462+[ 】2+[ 上+0.0582]2+[1 5 20=0.058(mg/kg)其自由度v=8B標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度是指當(dāng)測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由若干標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量構(gòu)成時(shí)，按方和根得到的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即：U(x)=/[UA(X)]2+[UB(X)]2/0.7122+0.0582 =0.71(mg/kg)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度：veff=(0.71mg/kg)4/(0.71mg/kg)4/19+(0.058mg/kg)4/8=19擴(kuò)展不確定度將合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U