高效液相色譜法測(cè)定白酒中糖精鈉含量的不確定度

□ 姚 敏 楊 翠 甘孜州食品藥品檢驗(yàn)所

糖精鈉，又稱糖精，化學(xué)名鄰苯甲酰磺酰亞胺鈉，是食品工業(yè)中常用的合成甜味劑，其甜味高，甜度約為蔗糖的450—550倍，常代替蔗糖用在食品中[1]。為了提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)高效液相色譜法測(cè)定白酒中糖精鈉各影響因素進(jìn)行評(píng)估。按照J(rèn)JF1059—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[2]，本文參照 GB 5009.28—2016[3]中的樣品前處理和儀器條件對(duì)白酒中的糖精鈉進(jìn)行測(cè)定，分析計(jì)算了本實(shí)驗(yàn)室白酒中糖精鈉的不確定度，為液相檢驗(yàn)項(xiàng)目的質(zhì)量控制提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試藥試劑

高效液相色譜儀（島津SPD—M20A）；超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司KQ—700DE）；色譜柱（Hypersil Gold 150 mm×4.6 mm，5 μm）；甲醇（色譜純）；甲酸（優(yōu)級(jí)純）；乙酸銨（色譜純）；亞鐵氰化鉀（分析純）；乙酸鋅（分析純）。

1.2 色譜條件

流動(dòng)相：甲醇+乙酸銨溶液=5+95；流速：1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)：230 nm；進(jìn)樣量：10 μL。

1.3 標(biāo)液的配制

準(zhǔn)確稱取糖精鈉0.029 09 g（精確到0.000 1 g），用水溶解并分別定容至25 mL，作為儲(chǔ)備液。吸取糖精鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1 mL于10 mL容量瓶中,用水定容。準(zhǔn)確吸取糖精鈉混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液0、0.10、0.30、0.50、0.70 mL與 0.90 mL，用水定容至10 mL，配制成質(zhì)量濃度分別為 0、1.00、3.00、5.00、7.00 mg/L與9.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液。臨用現(xiàn)配。

2 數(shù)學(xué)模型

白酒中糖精鈉（以糖精計(jì)）含量按式（1）計(jì)算。

式（1）中：X—糖精鈉（以糖精計(jì)）含量，mg/kg；ρ—由標(biāo)曲折算的濃度，mg/L；V—稀釋倍數(shù)；m—試樣質(zhì)量，g；fmethod—回收率（%）。

3 不確定度來(lái)源分析

從測(cè)量過(guò)程和數(shù)學(xué)模型分析，飲料中糖精鈉含量不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)溶液、儀器的響應(yīng)值、測(cè)量和樣品處理操作過(guò)程的差異，每一種來(lái)源又分別受不同因素的影響。其不確定度來(lái)源可歸納為A類和B類不確定度。

3.1 A類不確定度

A類不確定度主要是重復(fù)測(cè)定引入的不確定度，對(duì)樣品進(jìn)行18次重復(fù)測(cè)定，計(jì)算測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。

3.2 B類不確定度

B類不確定度見(jiàn)表1。

表1 B類不確定度來(lái)源

4 計(jì)算

4.1 計(jì)算合成不確定度

4.1.1 樣品引入的不確定度

4.1.1.1 天平引入的不確定度

準(zhǔn)確性引入的不確定度（u1）：由檢定證書(shū)給出的天平最大允差為0.000 5 g；重復(fù)性引入的不確定度（u2）：由檢定證書(shū)給出的重復(fù)性誤差為0.000 2 g；偏載引入的不確定度（u3）：由檢定證書(shū)給出的誤差為0.001 g，假設(shè)為均勻分布。則天平稱量引入的合成不確定度（um）：

樣品稱量（m）為2 g，樣品稱量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（ure（lm））：

4.1.1.2 樣品定容引入的不確定度

容量瓶定容誤差引入的不確定度（u4）：所用容量瓶為50 mL（v），容量瓶允差為±0.05 mL，按三角分布考慮；校準(zhǔn)容量瓶引入的不確定度（u5）：校準(zhǔn)容量瓶時(shí)溫度為20 ℃，實(shí)驗(yàn)室溫度變化范圍是（20±5）℃，假定溫度變化為矩形分布，根據(jù)水的膨脹系數(shù)計(jì)算。

定容引起的合成不確定度（uv）為：

樣品定容引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（v））為：

4.1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度計(jì)算

4.1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)本身的不確定度

本次使用的糖精鈉固體標(biāo)準(zhǔn)品，純度為86.24%（以糖精計(jì)），查標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)可知不確定度為1.74%，k=2，由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)本身引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度（u6）為：

相對(duì)不確定度（urel（6））為：

4.1.2.2 稱量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)過(guò)程中引入的不確定度

稱取標(biāo)準(zhǔn)品的量（m標(biāo)）為0.029 09 g。樣品稱量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（m標(biāo)））為：

4.1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)品定容至25 mL引入的不確定度

容量瓶定容誤差引入的不確定度（u10）：所用容量瓶為25 mL，容量瓶允差為±0.03 mL，按三角分布考慮；校準(zhǔn)容量瓶引入的不確定度（u11）：校準(zhǔn)容量瓶時(shí)溫度為20 ℃，實(shí)驗(yàn)室溫度變化（20±5）℃，假定溫度變化為矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

定容引起的合成不確定度（uv標(biāo)）為：

樣品定容引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（v標(biāo)））為：

4.1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)品稀釋引起的不確定度

使用1.000 mL移液器移取標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液1 mL定容至10 mL，溶劑溫度波動(dòng)20±5 ℃，溶劑溫度膨脹系數(shù)為2.1×10—4/℃，移液器標(biāo)準(zhǔn)證書(shū)給出的擴(kuò)展不確定度為U=2 μL，k=2。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（移））為：

移取溫度造成的相對(duì)不確定（urel（移溫））度：

容量瓶定容誤差引入的不確定度（u12）：所用容量瓶為10 mL，容量瓶允差為±0.020 mL,按三角分布考慮；容量瓶定容溫度引入的確定度（u13）：校準(zhǔn)容量瓶時(shí)溫度為20 ℃，實(shí)驗(yàn)室溫度變化（20±5）℃，由水的膨脹系數(shù)決定，假定溫度變化為矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

定容引起的合成不確定度（uv容標(biāo)）為：

定容引起的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（容標(biāo)））為：

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（標(biāo)2））為：

4.1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相對(duì)不確定度（urel（標(biāo)1））

4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配置引入的不確定度

配制標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度見(jiàn)表2。

可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度（urel（標(biāo)線2））為：

4.1.4 糖精鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度urel（擬）

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度

由5水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別進(jìn)行2次測(cè)量，以濃度與峰面積進(jìn)行線性擬合，計(jì)算在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液過(guò)程中移取體積、溫度、定容體積及容量瓶因素對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合，標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積的相對(duì)偏差按式（3）計(jì)算，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度按式（2）計(jì)算。

式（2）（3）中：b—標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；x’—樣品中糖精鈉濃度的平均值，mg/L；x樣—樣品中糖精鈉含量的平均值，mg/kg；p—測(cè)試樣品的次數(shù)，p=36；n—標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)定次數(shù)，n=15；x—標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度平均值。

通過(guò)測(cè)定，樣品中糖精鈉（以糖精計(jì)）的含量為72.08 mg/kg，s=3 295.434；x=5.017 4。

4.1.5 回收率產(chǎn)生的相對(duì)不確定度

稱取空白樣品2 g，添加糖精鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液250 μL，測(cè)定其回收率平均值為94.85%，標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）為0.860 4%。回收率測(cè)定的不確定度（urel（fmethod））為：

4.1.6 由高效液相色譜儀本身引入的不確定度

由儀器檢定證書(shū)知，二極管陣列檢測(cè)器U=0.052，k=2，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.1.7 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度

由測(cè)量結(jié)果可知，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2 糖精鈉相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（x）的計(jì)算

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

U（c）=urel（x）×x=72.08×0.042 0=3.03

5 測(cè)量不確定度報(bào)告

取置信區(qū)間為95%，k=2，擴(kuò)展不確定度：

U=U（c）×k=3.03×2=6.06

樣品中糖精鈉含量為：（72.1±6.06）mg/kg。

6 討論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)所知，影響高效液相色譜儀測(cè)定白酒中糖精鈉含量的主要因素在于高效液相色譜儀、測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。究其原因在于高效液相色譜儀并不能很好的分離白酒中的糖精鈉，形成的峰形不好，對(duì)于結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大的影響。