GUM法評(píng)定菊粉菌落總數(shù)的測(cè)量不確定度

祖 新， 劉 煜， 李羽翡， 仝偉建， 楊曉楠

(甘肅省食品檢驗(yàn)研究院，甘肅蘭州 730030)

GUM法評(píng)定菊粉菌落總數(shù)的測(cè)量不確定度

祖 新， 劉 煜， 李羽翡， 仝偉建， 楊曉楠

(甘肅省食品檢驗(yàn)研究院，甘肅蘭州 730030)

[目的]采用JJF1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》規(guī)定的GUM法對(duì)實(shí)驗(yàn)室菊粉菌落總數(shù)的測(cè)量進(jìn)行不確定度評(píng)定。[方法 ]依據(jù)GB4789.2—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》來(lái)進(jìn)行測(cè)定和結(jié)果判定，結(jié)合對(duì)測(cè)定過(guò)程中引入的不確定度分量進(jìn)行評(píng)定，最后采用合成的方法來(lái)計(jì)算和評(píng)定菌落總數(shù)的不確定度。[結(jié)果]菊粉菌落總數(shù)為1.5×104CFU/g，擴(kuò)展不確定度為0.4×104。[結(jié)論]此方法可用于對(duì)菊粉樣品的菌落總數(shù)進(jìn)行不確定度評(píng)定，適用于復(fù)現(xiàn)檢測(cè)條件下菊粉及其他粉狀食品菌落總數(shù)不確定度的評(píng)定。

GUM法；菊粉；菌落總數(shù)；不確定度

測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定是實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系的重要組成部分，在 CNAS—CL07: 2011《測(cè)量不確定度的要求》中規(guī)定檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有能力對(duì)每項(xiàng)有數(shù)值要求的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)估。菊粉(Inulin)是近幾年發(fā)展起來(lái)的優(yōu)質(zhì)功能性膳食纖維食品，作為可直接入口的食品，菌落總數(shù)指標(biāo)檢測(cè)是判定其衛(wèi)生質(zhì)量的有效方法。根據(jù)新版的國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1—2012 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[1]， 筆者采用GUM(Guide to the expression of uncertainty in measurement)法對(duì)實(shí)驗(yàn)室菊粉菌落總數(shù)的測(cè)量進(jìn)行不確定度評(píng)定，以期為實(shí)驗(yàn)室工作中菊粉及其他粉狀固體食品菌落總數(shù)檢測(cè)結(jié)果不確定度的評(píng)定提供參考。

1 原理與方法

1.1 測(cè)試原理 依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[2](GB4789.2—2010)和《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》(JJF 1059.1—2012)， 在規(guī)定復(fù)現(xiàn)性測(cè)量條件下，檢測(cè)人員對(duì)同批次乳粉樣品進(jìn)行操作， 然后對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定。

1.2 復(fù)現(xiàn)性測(cè)量條件

1.2.1 環(huán)境條件。二級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室；空氣潔凈度：整體10 000級(jí)，潔凈工作臺(tái)100級(jí)；溫度(20±4)℃，相對(duì)濕度≤85%。

1.2.2 樣品。菊粉樣品5 kg/袋，純度90%，購(gòu)自甘肅白銀熙瑞生物工程有限公司。

1.2.3 培養(yǎng)基與儀器。平板計(jì)數(shù)瓊脂，購(gòu)自廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；天平，型號(hào)YP1201N，為上海精密科學(xué)有限公司產(chǎn)品；試驗(yàn)所用玻璃器皿為天津市天玻玻璃儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 檢測(cè)方法 稱取 25 g 樣品置于加入225 mL 生理鹽水的無(wú)菌均質(zhì)袋中，用拍擊式均質(zhì)器拍打 1.5 min，制成 1∶10 的樣品勻液。根據(jù)對(duì)樣品污染狀況的估計(jì)，選擇3 個(gè)稀釋度的樣品勻液，進(jìn)行 10 倍遞增稀釋時(shí)， 每個(gè)稀釋度分別吸取 1 mL 樣品勻液于無(wú)菌平皿內(nèi)，每個(gè)稀釋度2個(gè)重復(fù)。同時(shí)，分別吸取 1 mL 空白稀釋液加入2個(gè)無(wú)菌平皿內(nèi)作為空白對(duì)照。及時(shí)將20 mL 冷卻至 46 ℃ 的平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿，并轉(zhuǎn)動(dòng)平皿使其混合均勻。待瓊脂凝固后，將平板翻轉(zhuǎn)， (36±1)℃下培養(yǎng)(48±2) h。

通過(guò)肉眼觀察，必要時(shí)用放大鏡或菌落計(jì)數(shù)器，記錄稀釋倍數(shù)和相應(yīng)的菌落數(shù)量。菌落計(jì)數(shù)以菌落形成單位(CFU)表示。

2 測(cè)量不確定度的評(píng)定

2.1分析不確定度來(lái)源和建立測(cè)量模型 菌落總數(shù)測(cè)定雖然可以從計(jì)數(shù)平板直接記錄，但并不是簡(jiǎn)單的直接測(cè)量[3]，依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》(GB4789.2—2010)， 樣品檢測(cè)需經(jīng)過(guò)稱量、混勻、均質(zhì)、稀釋、加樣和培養(yǎng)等多個(gè)步驟， 由此產(chǎn)生的隨機(jī)效應(yīng)及系統(tǒng)效應(yīng)均會(huì)導(dǎo)致微生物檢測(cè)的測(cè)量不確定度。測(cè)量不確定度一般來(lái)源于培養(yǎng)基生長(zhǎng)率、培養(yǎng)條件、 計(jì)量器具校準(zhǔn)和人員操作等[4-5]，這些影響因子(X)與測(cè)量值(Y) 之間存在復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，采用以下通用公式表示：Y=f(X1,X2,…,Xn)。

菌落總數(shù)測(cè)定控制圖可反映測(cè)量過(guò)程始終處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，方便測(cè)量模型的建立。

圖1 菌落總數(shù)測(cè)定控制過(guò)程Fig.1 The control process of determining total number of bacterial colony

根據(jù)菌落總數(shù)測(cè)定控制圖(圖1)，建立菊粉中菌落總數(shù)測(cè)量的數(shù)學(xué)評(píng)估模型為：

Y=f(X1，X2，X3，X4，X5，X6)

(1)

式中，X1為稱量誤差，X2為制樣稀釋誤差，X3為梯度稀釋誤差，X4為培養(yǎng)基生長(zhǎng)率，X5為讀數(shù)誤差，X6為計(jì)算誤差。

2.2 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 菌落總數(shù)測(cè)量的的數(shù)學(xué)評(píng)估模型中6個(gè)不確定度分量相互獨(dú)立，為方便不確定度運(yùn)算，用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)表示各相應(yīng)的不確定度。

不確定度分量Um1和Um2互不相關(guān)，稱量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可采用方根和方法得到：

它們的相對(duì)不確定度分別為：

量筒的標(biāo)準(zhǔn)不確定度體現(xiàn)在最終形成的250 g稀釋液的相對(duì)不確定度，即：

分度吸量管的標(biāo)準(zhǔn)不確定度體現(xiàn)在最終形成的m液=10 g的梯度稀釋液的相對(duì)不確定度，即：

2.2.4 培養(yǎng)基生長(zhǎng)率引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(X4)。根據(jù)培養(yǎng)基質(zhì)量要求[7]和生產(chǎn)企業(yè)提供的培養(yǎng)基檢測(cè)報(bào)告，大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的生長(zhǎng)率(PR)分別為0.95、1.10和0.87。

由培養(yǎng)基引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)(相對(duì))不確定度 影響菊粉菌落總數(shù)檢測(cè)不確定度的各自由度均不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)不確定度的通用公式為：

2.4 菊粉菌落總數(shù)測(cè)量不確定度表示 菌落總數(shù)檢測(cè)涉及健康安全，這類檢測(cè)一般取包含概率p=95%，即不確定度包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度：Up=k·u(N)=2×150.6×12.54%/10-2≈4 000 CFU/g。因此，菊粉菌落總數(shù)為：Y=(1.5±0.4)×104CFU/g；k=2。

3 討論

3.1 菌落總數(shù)測(cè)量的主要不確定度分量解析 菌落總數(shù)測(cè)量的不確定度主要來(lái)源于培養(yǎng)基的菌落生長(zhǎng)率U(X4)；其次來(lái)源于菌落總數(shù)計(jì)算U(X6)和測(cè)量人員查計(jì)菌落數(shù)U(X5)的誤差；稱量和稀釋過(guò)程引入的不確定度剃度稀釋較小，其中的剃度稀釋，理論上每增加一級(jí)就應(yīng)多一次分量計(jì)算，但考慮規(guī)范操作下剃度稀釋對(duì)不確定度影響有限，正常個(gè)位數(shù)級(jí)別的剃度稀釋分量甚至可以忽略不計(jì)。部分文獻(xiàn)將樣品自身均勻性也列為重要的不確定度來(lái)源[8]，雖然考慮了一些實(shí)際情況，但不符合采集樣品應(yīng)具有代表性的基本原則。此次檢測(cè)選取的菊粉樣品在制樣環(huán)節(jié)可作到均勻一致，不考慮其不確定度分量，建立的評(píng)定方法同樣適用于其他粉狀食品。

3.2 菌落總數(shù)測(cè)量數(shù)學(xué)模型 菌落總數(shù)測(cè)量不是直接測(cè)量，能通過(guò)直接測(cè)定得到結(jié)果，因此不能將菌落總數(shù)測(cè)量作為直接測(cè)量，而將測(cè)量的數(shù)學(xué)模型寫(xiě)為y=x，這種錯(cuò)誤的測(cè)量模型既不是菌落數(shù)測(cè)定的計(jì)算公式，也不能用作菌落數(shù)測(cè)定的不確定度評(píng)定。該研究以公式(1)作為不確定度測(cè)量模型，符合GUM法通用要求，也符合微生物類復(fù)雜檢測(cè)的實(shí)際情況。3.3 關(guān)于重復(fù)測(cè)量評(píng)定不確定度 據(jù)報(bào)道，對(duì)同一樣品重復(fù)測(cè)量多次，計(jì)算菌落總數(shù)測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，從而計(jì)算測(cè)量結(jié)果的不確定度。因此，將這種方法稱為評(píng)定測(cè)量重復(fù)性帶來(lái)的不確定度。這種方法是為評(píng)定不確定度而重復(fù)多次檢測(cè)同一樣品，不但不適用于實(shí)際檢測(cè)工作，也不符合不確定度評(píng)定方法，GUM法要求測(cè)量不確定度報(bào)告應(yīng)包含不確定度來(lái)源，靈敏系數(shù)等內(nèi)容，這類方法都不能合理提供。

3.4 關(guān)于菌落總數(shù)計(jì)算不確定度的多次測(cè)量 測(cè)定菌落總數(shù)計(jì)算的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(X6)，筆者對(duì)同一稀釋度多次測(cè)量，計(jì)算該不確定度分量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，只要復(fù)現(xiàn)性測(cè)量條件不變，后續(xù)菌落總數(shù)的不確定度計(jì)算均可采用此值而無(wú)須重復(fù)操作。

3.5 不確定度的動(dòng)態(tài)變化 當(dāng)出現(xiàn)檢測(cè)人員調(diào)整、稱量器具更換等變化時(shí)，菌落數(shù)檢測(cè)的有關(guān)不確定度分量就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，在評(píng)定菌落數(shù)測(cè)定(檢測(cè)) 的不確定度時(shí)，應(yīng)及時(shí)重新評(píng)定這些發(fā)生變化的有關(guān)不確定度分量。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示： JJF 1059.1—2012[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[2] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.菌落總數(shù)測(cè)定：GB 4789.2—2010 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3] 謝平會(huì)，遇小杰，薛成玉，等.測(cè)量不確定度在食品菌落總數(shù)檢測(cè)中的評(píng)定[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2011，21(10)：2576，2578.

[4] 林蓉.食品菌落總數(shù)檢測(cè)中的不確定度分析[J].科技與創(chuàng)新，2015，40(16):89-90.

[5] 張勇， 王聞卿， 張勇琪，等.評(píng)定食品中菌落總數(shù)的不確定度[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)電子雜志，2015，2(5):811-812.

[6] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.常用玻璃量器檢定規(guī)程：JJG 196—2006[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社，2007.

[7] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 培養(yǎng)基和試劑的質(zhì)量要求：GB 4789.28—2013[S].北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[8] 胡巔，賈松樹(shù)，李素芳，等.論菌落數(shù)測(cè)定(檢測(cè))的不確定度及其評(píng)定[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2015，25(6):761-775，770.

Measurement Uncertainty for Evaluating Total Number of Bacterial Colony in Inulin by Using GUM Method

ZU Xin，LIU Yu，LI Yu-fei et al

(Gansu Province Food Inspection Institute, Lanzhou, Gansu 730030)

[Objective] To evaluate the uncertainty in the measurement of total number of bacterial colony in inulin in the laboratory by the method of GUM specified in JJF1059.1-2012 “ Evaluation and expression of uncertainty in measurement ".[Method] The determination and results of the judgment were directed by GB 4789.2-2010 “National food safety standard: Food microbiological examination of total number of bacterial colony”.The uncertainty components were introduced in the experiment.Finally, synthetic method was used to calculate and assess the uncertainty of total number of bacterial colony.[Result] Total number of bacterial colony in inulin was 1.5×104CFU/g, and the expanded uncertainty was 0.4×104.[Conclusion] This method can be used in the uncertainty assessment of total number of bacterial colony in inulin, and it is also suitable for evaluating the uncertainty in the measurement of total number of bacterial colony in inulin or other powdery food under repetition test conditions.

GUM method; Inulin; Total number of bacterial colony; Uncertainty evaluation

祖新(1973- )，男，河南鞏義人，高級(jí)工程師，從事食品科學(xué)與工程研究。

2016-09-24

TS 207.4

A

0517-6611(2016)34-0056-03