南葶藶子膨脹度的不確定度評定

翁雪萍，李惠敏，朱文娟

（廣東省惠州市食品藥品檢驗所，廣東 惠州 516003）

中藥葶藶子為十字花科植物播娘蒿（南葶藶子）Descurainia sophia（L.）webb.ex Prantl或獨行菜（北葶藶子）Lepidium virginaicumL. 的干燥成熟種子。始載于《神農本草經》，具有瀉肺平喘、行水消腫功效。膨脹度是藥品膨脹性質的指標［1］，葶藶子的膨脹度數值是區分其品種來源的重要指標。本研究中以南葶藶子為例，按2020年版《中國藥典（四部）》通則2101 膨脹度測定法測定膨脹度，對該方法的測量結果不確定度來源及大小進行分析和評定［2］，以期找出影響不確定度的因素，保證測量結果的可靠性，為評價葶藶子藥材質量提供科學依據。現報道如下。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

XS204 型電子天平（瑞士Mettler Toledo 公司，量程220 g，實際分度值和檢定分度值分別為0.0001，0.001 g或0.001，0.01 g）；ED-53型電熱干燥箱（賓得環境試驗設備＜上海＞有限公司）；膨脹度測定管（全長160 mm，內徑16 nm，刻度部分125 mm，分度0.2 mL）。

1.2 試藥

南葶藶子藥材（經本所黃丹瑩副主任中藥師鑒定為正品）；水為蒸餾水。

2 方法與結果

2.1 膨脹度測定

在環境溫度為20.2 ℃，相對濕度≤75%條件下進行。取藥材樣品2.5 g，精密稱定，按2020 年版《中國藥典（四部）》通則0832水分測定法第二法（烘干法），測得含水分6.8%。取藥材樣品0.6 g，精密稱定，按2020年版《中國藥典（四部）》通則2101 膨脹度測定法，以干燥品計算藥材樣品的膨脹度（S，mL/ g），公式為S=V/W=V/［W'（1-H）］=V/（W'H'）。其中，V（mL）為藥材樣品膨脹后的體積；W（g）為藥材樣品按干燥品計算的質量；W'（g）為藥材樣品稱取量；H（%）為藥材樣品含水分量；H'（%）為干燥品比率（即100%-水分含量）。結果S為5.5 mL/g。

2.2 不確定度來源分析

考慮供試品測量重復性后，膨脹度測量模型可表示為S'=S+RS。其中，S'（mL/g）為考慮藥材樣品的測量重復性影響后的膨脹度；RS（mL/g）為藥材樣品的測量重復性影響的修正值（其值視為零，不確定度非零）。最終的不確定度來源分析見圖1。

圖1 不確定度來源分析魚骨圖Fig.1 Fishbone diagram of uncertainty sources analysis

2.3 不確定度分量評定計算

2.3.1V產生的相對不確定度ure（lV）［3］

膨脹度測定管的容量差異引入的標準不確定度u1（V）：取10 支膨脹度測定管，考慮藥材樣品膨脹后體積讀數在3 mL，故以3 mL為校準點，校準容量的標準差為0.018 7 mL，實際檢驗取3 個平行樣的平均值報告測得值，得

溫差影響引起的標準不確定度u（2V）：膨脹度測定管校準溫度為18.7 ℃，與試驗環境溫度的溫差為1.5 ℃，水的體積熱線脹系數為2.1×10-4/℃，估計藥材樣品的體積熱線脹系數為水的10倍（因查無資料，且本實驗室檢測體積熱線脹系數的條件不足，此處僅憑經驗估計）［4］，假設溫度引起藥材樣品體積變化是矩形分布，膨脹體積約為3 mL，得u2（V）= (3× 2.1× 10-4×

肉眼讀數引起的體積示值的重復性標準不確定度u3（V）：取同一膨脹度測定管加水至3.0 mL，稱定質量（m），重復10 次。硼硅玻璃溫度修正系數K（t）為1.002 62 mL/g［5］，故膨脹度測定管實際容量V（i20）=m×K（t），則10 次操作的實際容量分別為3.063 0，3.066 5，3.066 9，3.003 2，3.045 2，3.073 1，3.013 1，3.043 2，3.013 7，3.056 5 mL，平均值為= 3.044 44 mL。以單次讀數為測量值，按Bessel 公式計算，得u3（V）=3.044 44)2+ …+(3.056 5- 3.044 44)2]}0.5=0.025 6。

2.3.2W'產生的相對不確定度urel（W'）

urel（W'）主要來自電子天平的測量分散性，主要考慮為允許誤差和重復性限（含長期變化量）［3］2 項，其標準不確定度分別為u允差（W'）和u重復性（W'），線性疊加得urel（W'）。試驗所用電子天平檢定證書和檢定規程寫明，0～50 g 量程段的示值允差為±0.005 g，重復性最大允差限為0.015 g，按矩形分布計算，常規檢驗取3份，稱取量分別為0.605，0.606，0.616 g，平均值為W'=0.609 g，則

2.3.3 水分測量產生的相對不確定度urel（H'）

膨脹度是以藥材樣品的干燥品計算，稱樣質量須扣除水分H，其水分測定方法為烘干法。

水分的計算公式為H(%) =(m1+m2-m3)/m1×100%。其中，H（%）為藥材樣品的水分，m1（g）為藥材樣品稱取量（用于水分測定）；m2（g）為恒重時稱量瓶質量，m3（g）為（稱量瓶+ 供試品）干燥至恒重時的質量。考慮供試品測量重復性后，測量模式為H″=H+RH。其中，H″（%）為考慮藥材樣品的測量重復性影響后的水分；H（%）為藥材樣品的水分；RH（%）為藥材樣品的測量重復性影響的修正值（其值視為零，不確定度非零）。

按測量模型和測定方法，水分（烘干法）不確定度來源主要來自電子天平的測量分散性及測量重復性［6-8］。每次稱量（水分測定）均使用同一臺天平，因此稱量引起的標準不確定度即u（m1）=u（m2）=u（m3），查試驗所用電子天平檢定證書和檢定規程，0～50 g量程段的示值允差為±0.000 5 g，重復性最大允差為0.001 g，正常檢驗取2份平行樣品的平均值計算，求得0.000 645 5/ 28.952 65 = 0.000 022 3；urel(m3)== 0.000 645 5/31.296 4 = 0.000 020 6。

為提高自由度（增強可靠性），取10 份平行樣品做A 類標準不確定度的預評估，得H=[1/(n- 1)由于常規做水分測定時，只做2 個平行樣品，故

上述4 項分量合成，即uc(H″) =[u2(H) +u2(RH)]0.5=(0.000 2572+ 0.000 022 32+ 0.000 020 62+0.016 52)0.5= 0.016 5%。

一般測量可取包含因子k=2，則擴展不確定度U=uc（H″）×2=0.016 5×2=0.033%。本研究中藥材樣品水分測得值H為6.8%，則urel(H') = 0.033%/2/6.8% =0.002 43。綜合可得，合成相對不確定度urel(S) ==(0.009 442+ 0.015 02+0.002 432)0.5= 0.017 9。

膨脹度測定的標準不確定度u（S）=ure（lS）×S=0.017 9×5.5=0.098 4 mL/g。

2.3.4 膨脹度測量重復性的標準不確定度u（RS）

按正常檢驗，只做3 份平行樣品，以平均值作為報告檢驗結果。為提高自由度（增強可靠性），取10份平行樣品做A 類標準不確定度的預評估，得數據5.4，5.7，5.3，5.5，5.7，5.6，5.5，5.4，5.4，5.6，則s=[1/(n- 1)= 0.137 mL/g，由于正常做膨脹度檢驗時，只做3 個平行樣，故0.079 1mL/g。

2.3.5 計算合成標準不確定度的數值

uc(S')=[u2(S)+u2(RS)]0.5=(0.098 42+0.079 12)0.5=0.126 mL/g。

2.3.6 評定擴展不確定度

按JJF1059.1 - 2012《測量不確定度評定與表示》的規定，一般測量可取包含因子k=2，取1位有效數字，則擴展不確定度U=uc（S'）×2=0.126×2=0.3 mL/g。

2.4 測量結果

各項不確定度匯總見表1。藥材樣品膨脹度的測量結果為（5.5±0.3）mL/g。

表1 測量不確定度分量表Tab.1 Determination of uncertainty components

3 討論

3.1 評定不確定度的必要性

膨脹度測定主要應用于含黏液質、膠質和半纖維素類的天然藥物，測定結果通常用于評價藥材的優劣［9-13］，隨著不確定度評定在藥物分析領域應用越來越廣泛［14-19］，在藥品檢驗過程中，測試結果出現臨界值時需進行符合性判定時，有必要開展測量不確定度評定，分析測定過程的不確定度來源，找出主要的不確定度分量，以便于正確解釋測量結果，并在可接受的風險水平上作出合格與否的判定，從而降低實驗室誤判的風險。

3.2 不確定度來源分析

膨脹度測定前應先將膨脹度測定管進行校準。由于2020年版《中國藥典》沒有規定膨脹度測定管的準確度等級，且JJG196-2006《常用玻璃量器檢定規程》（以下簡稱《規程》）中尚未收載膨脹度測定管的檢定方法。本研究中使用的膨脹度測定管是參照《規程》附錄A 中容量瓶檢定方法A.3.1衡量法進行實驗室內部校準（硼硅玻璃），選擇與藥材樣品膨脹后的體積讀數接近的數值作為校準點進行校準的，并建議在日常檢驗操作中盡可能使用校準體積接近的3支測定管，以減少膨脹度測定管之間的差異導致的不確定度。

水分測定為獨立測試項目。膨脹度是以干燥品計算，評定時需同時進行水分測定的不確定度評定。采用烘干法測定水分，在不確定度分量中，測量的重復性占主導位置，而由天平產生的不確定度影響相對較小。

供試品粉碎粒度大小對測定結果會產生影響。范燕楠等［20］在進行哈蟆油膨脹度檢查時采用徒手撕碎過篩的方法將碎塊直徑控制在約3 mm；徐芊娟等［21］認為每一個品種應視含黏液質多少分別規定取樣量和粉碎程度。本研究中所用南葶藶子藥材呈長圓形（略扁），長0.8～1.2 mm，寬約0.5 mm［22］，按標準規定直接取供試品測定，無需粉碎。若在其他品種（如菟絲子、胖大海等）建立膨脹度測定方法時，建議應考察供試品的粉碎程度，以減少對測量結果的影響。

3.3 對現行膨脹度測定法的建議

2020 年版《中國藥典》規定的膨脹度測定管刻度分度為0.2 mL，并在操作方法中要求“至連續2 次讀數的差異不超過0.1 mL 為止”，從研究結果看，膨脹度測定管讀數是較大的不確定度分量來源，為準確讀取數值，建議將膨脹度測定管刻度分度改為0.1 mL，從而減少肉眼讀數誤差產生的不確定度。

膨脹度測定法項下要求的供試品取樣量為“稱定重量”，即需準確稱取至所取重量的1%，而供試品稱樣量的不確定度隨著樣品取樣量增加，精度較低的天平即可滿足“稱定重量”的要求，但由此產生的不確定度則會增大，因此建議將“稱定重量”（精確至0.01 g）修改為“精密稱定”（精確至0.001 g），以減少供試品稱量時產生的不確定度，提高測量結果的可靠性。