GC法測定山核桃油中的酚類抗氧化劑的不確定度分析

摘 要：目的：建立氣相色譜法測定山核桃油中酚類抗氧化劑的不確定度評定數學模型，分析試驗中不確定度來源。方法：樣品經過乙酸乙酯稀釋，采用氣相色譜法測定山核桃油中BHA、BHT、TBHQ的含量，計算合成不確定度和擴展不確定度。結果：山核桃油中BHA、BHT、TBHQ的擴展不確定度分別為0.097、0.093 8、0.096 6 mg/kg（k=2，P=95%）。結論：影響3種抗氧化劑氣相色譜法測定的不確定度來源主要是標準曲線溶液配制、標準曲線擬合和樣品定容步驟，此不確定度評定可以提高檢測結果的準確性。

關鍵詞：山核桃油;抗氧化劑;BHT;BHA;TBHQ;氣相色譜法

受阻酚類抗氧化劑是一種人工合成的油溶性抗氧化劑，在油脂中有良好的溶解性，能阻止或延緩食品氧化變質，延長食品貨架期、保持食品品質[1]。我國GB 2760—2014《食品添加劑使用標準》對特丁基對苯二酚（TBHQ）、二丁基羥基甲苯（BHT）和丁基羥基茴香醚（BHA）等受阻酚類抗氧化劑在油及食用油脂食品中的使用限量作出了明確的規定，限值均≤0.2 g/kg[2]。按照國家標準GB 5009.32—2016《食品中9種抗氧化劑的測定》[3]中氣相色譜法檢測時，為了排除實驗室各種因素的影響，消除結果分散性，需對最后結果進行不確定度評估。本研究參考JJF 1059.1—2012 計量技術規范[4]、CNAS-GL06《化學分析中不確定度的評估指南》[5]、CNAS-GL05《測量不確定度要求的實施指南》[6]中規定的方法和程序，選擇山核桃油這類不飽和脂肪酸含量較高食用油，測定BHA、 BHT、TBHQ含量并對測量結果的不確定度進行評定。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

山核桃油，超市購買;乙酸乙酯∶環己烷（1∶1，v/v）食品中抗氧化劑BHA、BHT、TBHQ混合標準品，北京壇墨質檢，濃度為1 000 μg/mL，不確定度2%（k=2）。環己烷，分析純，北京化學試劑公司;乙酸乙酯，色譜純，美國Fisher公司。2010PLUS氣相色譜，日本島津公司;Eppendorf-5810R多功能臺式離心機，美國艾芬道夫公司;IKA MS3渦旋振蕩器、IKA RV10旋轉蒸發器，德國艾卡公司;Mattler ME204電子天平，瑞士梅特勒公司。

1.2 方法

1.2.1 混合標準工作液的配制 配置濃度為200 μg/mL的標準乙酸乙酯儲備液，然后分別吸取適量的標準儲備液，用乙酸乙酯溶液稀釋至濃度為5、10、25、50、100、200 μg/mL的混合標準使用液。

1.2.2 實測樣品 準確稱取在經分析不含上述抗氧化劑的山核桃油樣品0.5 g（精確至0.1 mg），加入200 μg/mL混合標準液1 mL，即得實測樣品。

1.2.3 樣品前處理 提取：混合均勻的油脂樣品，過 0.45 μm 濾膜后，準確稱取0.5 g（精確至0.1 mg），用乙酸乙酯準確定容至10.0 mL，混合均勻待凈化。同時做空白試驗[3]。凈化：得到的試樣經凝膠滲透色譜裝置凈化，收集流出液蒸發濃縮至近干，用乙酸乙酯定容至2 mL，進氣相色譜儀（GC）分析[3]。

1.2.4 儀器分析條件 GC配氫火焰離子化檢測器（FID），DB-5MS毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）;載氣流速為1.2 mL/min;升溫程序：80 ℃保持1 min，以10 ℃/min的速率升溫至250 ℃保持5 min;進樣口溫度230 ℃;檢測器溫度250 ℃;進樣體積1 μL;不分流進樣[3]。

1.2.5 測量數學模型 測量數學模型如式（1）：

X=C×V×1 000m×1 000（1）

式（1）中，X為樣品中抗氧化劑的含量（mg/kg）;C為由標準曲線得出的提取液中抗氧化劑的質量濃度（μg/mL）;V為提取液的體積（mL）;m為樣品稱量的質量（g）。

2 結果與分析

本試驗不確定度的分析來源包括標準溶液的配制過程及標準工作曲線的擬合、樣品的稱量及前處理過程、加標回收率等步驟。

2.1 標準溶液引入的不確定度urel1

標準溶液引入的不確定度主要包括標準品、標準溶液配制過程、標準曲線擬合步驟引入的不確定度。

2.1.1 標準品引入的不確定度urel1（e1） 根據標準品證書給出的混合標準品的擴展不確定度u（xi）均為2%（k=2），認為是矩形分布，則混合標準品的不確定度為式（2）：

urel1（e1）=u（xi）k=0.023=0.011 5（2）

2.1.2 標準曲線溶液配制引入的不確定度urel1（e2）混合標準品于一組10 mL容量瓶中定容，不確定度主要由10 mL容量瓶定容、移液槍的使用引入。

（1）定容引入的不確定度主要由容量允差和溫度引入。按照JJG 196—2006《常用玻璃量器檢定規程》[7]的要求，取玻璃量器對應的最大允許誤差，假設為矩形分布，則標準溶液配制過程中由玻璃量器引入的不確定度0.02/3=0.011 5 mL。

試驗所用玻璃量器已在20 ℃校準，而實驗室的溫度在±4 ℃之間變動。該影響引起的不確定度可通過估算該溫度范圍和體積膨脹系數來進行計算。液體的體積膨脹明顯大于容量瓶的體積膨脹，液體的膨脹系數引起的不確定度。標準工作液是由乙酸乙酯稀釋配制的，在20 ℃時的膨脹系數為1.38×10-3/℃，假設溫度變化為矩形分布，由此計算的不確定度，則10 mL容量瓶引起的體積變化為±（1.38×10-3×10×4）=0.055 2 mL，不確定度為0.055 2/3=0.031 9。

由此可知，定容引入的不確定度u（F）=0.011 52+0.031 92=0.033 9 mL;相對不確定度urel1（e2-1）=0.033 9 mL/10 mL=0.033 9

（2）1 000 mL移液槍的不確定度由證書確定其擴展不確定度為0.2%（k=2），則相對不確定度urel1（e2-2）=0.0023=0.001 2。

綜上所述，配制過程各使用6次，標準系列配制過程引入的相對合成不確定度見式（3）：

urel1（e2）=6urel1（e2-1）2+6urel1（e2-2）2=0.083 1（3）

2.1.3 線性最小二乘法標準曲線擬合引入的不確定度urel1（e3） 采用標準曲線檢測1.2.2中樣品時，用最小二乘法擬合標準工作溶液的質量濃度與峰面積曲線y=bo+bx，對應每個y測出對應的x值，由于y的（隨機）變化性，x的賦值會產生誤差。標準系列每個質量濃度測量1次，共6個質量濃度點，線性相關系數r大于0.999，樣品山核桃油提取液測量2次，由最小二乘法擬合的標準曲線引入的標準不確定度按式（4）、（5）計算[5]，不確定度相關參數和計算結果見表1。

Sy=∑ni=1（yi-yfi）2n-2（4）

urel1（c）=Syb1p+1n+（xpred-）2∑ni=1xi-2;urel1（e3）=urel（c）xpred（5）

式（4）、（5）中，urel1（c）為待測溶液濃度C的標準不確定度;Sy為標準曲線的擬合標準偏差（μg/mL）;yi為標準曲線上各質量濃度點的峰面積;yfi為由回歸方程計算得到各質量濃度點的峰面積;n為標準曲線上校準數據點的數目（n=6）;xi為標準曲線上各點的質量濃度（μg/mL）;為標準溶液的各質量濃度點的平均值（μg/mL）;b為標準曲線斜率;p為平行測量樣品次數（p=2）;xpred為實測樣品的平均質量濃度（μg/mL）;下標i表示第幾個標準溶液。

綜上所述，標準溶液引入的不確定度，按照式（6）分別合成山核桃油中各抗氧化劑的標準溶液的相對標準不確定度，則urel1-BHA值為0.090 3;urel1-BHT值為0.087 1;urel1-TBHQ值為0.090 0。

urel1-BHA=urel1（e1）2+urel1（e2）2+urel1（e3）2=0.090 3（6）

2.2 樣品前處理過程引入的不確定度urel2

樣品前處理過程引入的不確定度主要包括樣品稱量過程、樣品定容過程、加標回收率引入的不確定度。

2.2.1 樣品稱量過程引入的不確定度urel2（e1） 根據天平的檢定證書可知其最大允許差為±0.000 1 g，稱量樣品平均值為0.5 g，假設為矩形分布，則天平校準產生的不確定度為0.000 1/3=0.000 058 g，相對不確定度urel2（e1）=0.000 058/0.5=0.000 030。

2.2.2 樣品定容引入的不確定度urel2（e2） 試驗中樣品定容10 mL，不確定度主要由容量瓶使用引入，假設為矩形分布，其來源主要是校準和溫度引入，不確定度評定過程同2.1.2（1）。相對不確定度urel2（e2）為0.033 9。

2.2.3 加標回收率引入的不確定度urel2（e3） 回收率引入的相對不確定度屬于A類不確定度評定范疇，通常采用貝塞爾法計算[8-9]。在經分析不含上述抗氧化劑的山核桃油中進行添加水平為25 mg/kg的加標回收試驗，共6個平行樣品（n=6），由回收率引入的相對不確定度見式（7），平均回收率（）、相對標準偏差（SD）及不確定評定結果見表2。

s（）=SDn; urel2（e3）=s（）（7）

綜上所述，由式（8）合成由樣品前處理過程引入的相對標準不確定度，則urel2-BHA值為0.036 5;urel2-BHT值為0.034 8;urel2-TBHQ值為0.035 2。

urel2=urel2（e1）2+urel2（e2）2+urel2（e3）2=0.036 5（8）

2.3 結果分析

以上各不確定度分量互不相關，由各分量 urel1（e1）、urel1（e2）、urel1（e3）、urel2（e1）、urel2（e2）、urel2（e3）可知，對抗氧化劑測定的不確定度評定影響最大的因素是標準曲線溶液配制引入的不確定度urel1（e2），其次是標準曲線擬合引入的不確定度urel1（e3）和樣品定容引入的不確定度urel2（e2），其他3項對試驗結果影響不大。合成相對不確定度urel為式（9）：

urel=urel12+urel22（9）

按照式（9）得到：urel-BHA=0.097、urel-BHT=0.093 8、urel-TBHQ=0.096 6，擴展不確定度為u（X）=2×urel（擴展因子k=2時，對應的置信概率為95%）。當檢測1.2.2中的樣品時，氣相色譜法測定山核桃油中抗氧化劑結果表示為：WBHA=（338±0.097）mg/kg、WBHT=（362±0.093 8）mg/kg、WTBHQ=（344±0.096 6）mg/kg。

3 結論

本研究對氣相色譜法測定山核桃油中酚類抗氧化劑的結果進行了不確定度評定，結果表明，不確定度最主要來源于標準曲線溶液配制步驟，其次為標準曲線擬合和樣品定容步驟，其他分量在實際工作中可忽略不計。選用GB 5009.32—2016第四法氣相色譜檢測酚類抗氧化劑較為可靠，分析過程中的主要不確定度來源清晰，在今后的試驗中，測量結果的不確定度評定可以只考慮其主要來源，這極大地精煉了不確定度評價過程。另外，為提高結果準確性，應主要控制以下兩點：（1）嚴格控制實驗環境，減小環境差異，使用檢定合格的定量容器及移液槍，減小標準曲線溶液配制與樣品定容步驟引入的不確定度。（2）選擇適中的標準曲線范圍，使待測樣品的濃度在標準曲線中間，xpred-值趨于最小;并且增加被測物的平行測量次數，使p值變大，進一步減小標準曲線擬合步驟引入的不確定度。

參考文獻

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Uncertainty Valuation on Determination of Phenolic Antioxidants in Pecan Oil by GC

MA Yan

（National Institute for Nutrition and Health，Chinese Center for Disease Control and Prevention，Beijing 100050，China）

Abstract：Objective A mathematical model was established to evaluate the uncertainty of determination of phenolic antioxidants in pecan oil by gas chromatography，the sources of uncertainty was analyzed.Method The samples were diluted with ethyl acetate，and the BHA，BHT and TBHQ in pecan oil was determined by gas chromatography.Result The expanded uncertainties of BHA，BHT and TBHQ in pecan oil were 0.097 mg/kg，0.093 8 mg/kg and 0.096 6 mg/kg，respectively（k=2，P=95%）.Conclusion The main sources of uncertainty affecting the determination of three kinds of antioxidants by gas chromatography are the preparation of standard curve solution，the fitting of standard curve and the determination of sample volume.The evaluation of uncertainty can improve the accuracy of the test results.

Keywords：pecan oil;antioxidant;BHT;BHA;TBHQ;gas chromatography

作者簡介：馬妍（1983— ），女，碩士，副研究員，研究方向：營養與食品衛生。