離子色譜法測定食品中多種磷酸鹽總量的不確定度評定

Uncertainty Evaluation of Ion Chromatography for Determining the Total Amount of Various Phosphates in Food

LING Antong12，LIANG Fengzhen12*，LAN Shuhui12，WU Guankun12，LI Chenxi12，MA Wenhao ^1，2 （l.China Certification amp; Inspection Group Guangxi Co.， Ltd.， Nanning 53ooo0， China; 2.Guangxi Zhongjian Testing Technology Service Co.，Ltd.， Fangchenggang 5380o1， China）

Abstract： In this paper，ion chromatography was used to determine the total amount of various phosphates in food，and the sources of uncertainty in the measurement process were systematically evaluated.According to the JJF1059.1—2012，each uncertainty component is systematically evaluated，and the expanded uncertainty is calculated accordingly. The results showed that the total amount of phosphate was （1171±44）mg^.kg^-1 0 k=2 . Thekey factors affecting uncertainty are the drawing of working curves，the preparation ofstandard working solutions，and the repeatability of measurements of various active ingredients.

Keywords： ion chromatography; food; phosphates; uncertainty assessment

2025年，央視3·15晚會曝光的“保水蝦仁”事件，揭露了部分水產加工企業違規超量使用磷酸鹽保水劑，導致產品磷酸鹽含量嚴重超標的問題[1]。此次“保水蝦仁”事件暴露了食品添加劑濫用與監管漏洞，同時迫切需要完善磷酸鹽檢測技術和風險管控。在磷酸鹽檢測領域，離子色譜法是目前的主流檢測手段[2-4]

測量不確定度作為量化測量結果分散性的關鍵參數，直接反映了測量數據的可信度，其是實驗室獲得國家認可的重要前提，也是確保檢測結果完整性的核心要素[5]。通過不確定度評定，實驗人員能識別影響測量的關鍵因素（如儀器誤差、環境波動等），從而優化分析方法，提升數據質量。在化學分析領域，所有檢測結果都不可避免地存在不確定度。不確定度數值越小，表明測量結果越接近真值，數據的可靠性和實用性也就越高。在全球化的背景下，統一測量不確定度的評定與表示方法具有重要的現實意義。這不僅為國際科技合作提供了可比性基礎，更是保障貿易公平、確保實驗室質量管理體系有效運行的核心要求。本文以《食品安全國家標準食品中多種磷酸鹽的測定》（GB5009.256—2025）[和《測量不確定度評定與表示》（JJF1059.1—2012）為依據，在實驗過程中系統識別了影響測量結果的關鍵因素，為提升磷酸鹽檢測的準確性和可靠性提供了科學依據[7-10]

1材料與方法

1.1儀器與試劑

1.1.1 試劑

氫氧化鈉溶液，優級純，國藥集團；氫氧化鉀，國藥集團；碳酸鈉，廣東光華；磷酸根（ PO₄^3- ）標準儲備溶液（ 1000mg^-L^-1 ），上海安譜。

1.1.2 儀器

ICS-6000系列賽默飛離子色譜儀、AB204-S分析天平、L550離心機、TAZ-82氣浴振蕩器、超聲波清洗器、 10mL 容量瓶（A級）和 10～1000μL 移液器。

1.2 實驗方法

樣品測定和標準曲線的繪制參考GB5009.256—2025中的第二法進行。

1.2.1 樣品的測定

稱取樣品約 2.5g （可根據實際情況適當調整樣品量，精確至 0.001g ）于 50mL 比色管中，加入50mmol?L^-1 氫氧化鈉溶液 45mL ，渦旋混勻 1min 80°C 超聲提取 30min ，每隔 5min 振搖1次，保持固相完全分散，冷卻至室溫后，用水定容至 50mL 搖勻后全部轉移至 50mL 離心管中， 8 000r?min^-1 離心 5min 。量取提取液 5.00mL 至于另一個 50mL 比色管中，加 30% 硝酸 1mL ，渦旋混勻，置于（ 90±5）°C 水浴中加熱 60min （其他磷酸根轉換正磷酸根過程），取出置于冷水中冷卻至室溫，加水定容至刻度，搖勻，移取溶液 2.00mL 于 10mL 離心管中，用水稀釋至刻度，將溶液置于冷凍離心機， 4^°C 、 8 000r?min^-1 離心 5min ，取上清液過 0.45μm 濾膜，取適量上機測試。

1.2.2 標準曲線繪制

① 磷酸根（ PO₄^3- ）標準中間溶液（ 100mg^-L-1 ）：準確吸取磷酸根（ PO₄^3- ）標準儲備溶液 1.00mL 至10mL 容量瓶中，加水定容至 10mL ，常溫密閉保存，有效期6個月。 ② 磷酸根（ PO₄^3- ）標準系列工作溶液：準確吸取磷酸根（ PO₄^3- ）標準中間溶液0、0.5、1.0mL 和 2.0mL 至 10mL 容量瓶中，用水定容至10mL ，配制成質量濃度為 0，5，10mgL^-1 和 20mgL^-1 的磷酸根（ PO₄^3- ）標準系列工作溶液，另外準確吸取磷酸根（ PO₄^3- ）標準儲備溶液0.5、1.0、 1.5mL 至10mL 容量瓶中，用水定容至 10mL ，配制成質量濃度為50、100、 150mg?L^-1 的磷酸根（ PO₄^3- ）標準系列工作溶液，臨用現配。

1.3 數學模型

磷酸鹽含量的計算公式為

式中： X 為試樣中磷酸鹽含量， mg?kg^-1 ； c 為根據標準曲線測定磷酸根離子的溶液濃度， μg?mL^-1 V 為定容體積， mL m 為樣品的稱樣質量，g。

2 結果與分析

2.1 不確定度的來源分析

基于數學模型的定量分析方法中，磷酸根測定結果的不確定度主要來源于測量重復性不確定度u_rel（R） 、天平稱量不確定度 u_rel（m） 、 10mL 容量瓶不確定度 u_rel（V₁₀） 一 1mL 移液器不確定度 u_rel（V₁） 、標準工作溶液配制不確定度 u_rel（C） 、工作曲線線性回歸方程不確定度 u_rel（ν） ，這些不確定度分量共同構成了磷酸根測定結果的總體不確定度，在分析過程中需要逐一進行評估和量化。

2.2 不確定度分量的評定

2.2.1測量重復性引入的相對標準不確定度 u_rel（R）

采用平行測定法對同一樣品進行7次重復測量，磷酸根總量的算數平均值 為 1 171mg?kg^-1 ，數據詳見表1。單次測量的標準偏差為

由測量重復性引入的標準不確定度為

在測量磷酸鹽總量時，由測量重復性引入的相對標準不確定度為

2.2.2 天平稱量過程中引入的相對標準不確定度u_rel（m）

樣品的平均稱樣量近似為 2.50g ，查看編號為BH-SP-S-015分析天平的校準證書G425010356，可知分析天平的擴展不確定度為 U=0.02g ， k=2 。則分析天平稱量引入的相對標準不確定度為

表17次平行重復測定結果

2.2.3 10mL 容量瓶定容中引入的相對標準不確定度u_rel（V₁₀）

（1） 10mL 容量瓶的體積校準誤差引人的標準不確定度。 10mL 容量瓶（A級）在 20^°C 時體積為（ 10±0.02）mL ，按三角分布， ，則 10mL 容量瓶體積引入的標準不確定度為

（2） 10mL 容量瓶的溫度波動引入的標準不確定度。實驗室的實際溫度會在 ±4‰ 波動。水的體積膨脹系數為 ，高于硼硅酸鹽玻璃的膨脹系數（ 1×10^-5°^-1 ），這一差異在實驗室過程中需要特別關注。按照均勻分布， ，則 10mL 容量瓶溫度波動引入的標準不確定度為

1mL 容量瓶定容過程中引入的相對標準不確定度為

2.2.4 1mL 移液器移液時引入的相對標準不確定度u_rel（V₁） （2

（1） 1mL 移液器的體積校準誤差引入的標準不確定度。在 24.2°C 的環境下， 1mL 移液器體積測量值為 （1.0±0.01）mL ，基于三角分布原理，則校準誤差引入的標準不確定度為

（2） 1mL 移液器的溫度波動引入的標準不確定度。該移液器已在 20°C 的標準環境下完成校準，但實驗室的溫度在 ±4‰ 波動。考慮到水的體積膨脹系數遠高于移液器吸頭材質的膨脹系數，因此在實際使用過程中，只需計算液體體積變化。水的體積膨脹系數為 。按照均勻分布， 時，1mL 移液器的溫度波動引入的標準不確定度為

1mL 移液器引入的相對標準不確定度為

2.2.5配制標準工作溶液時引入的相對標準不確定度 u_rel（C）

磷酸鹽標準溶液的質量濃度為 （1000±10）μg?mL^-1 （ k=2 ）。因此該標準溶液引入的相對標準不確定度為

在實際測量過程中，制備 10μg?mL^-1 的工作液按以下步驟進行稀釋，先使用 1mL 移液器準確吸取1mL 質量濃度為 1000μg?mL^-1 的原液，將其轉移至10mL 容量瓶中，稀釋后得到 100μg?mL^-1 中間液。隨后，再次使用 1mL 移液器吸取 1mL 該中間液，轉移至另一個 10mL 容量瓶中，最終得到 10μg?mL^-1 工作液。稀釋后的 10μg?mL^-1 標準溶液引入的相對標準不確定度為

2.2.6 標準曲線引入的相對標準不確定度 u_rel（ν）

在化學分析過程中，當采用最小二乘法擬合工作曲線（ y=bx+a ）時，其不確定度主要源自工作曲線本身的變動性。工作曲線各有效成分含量及對應的峰面積見表2。

根據表2的測定數據，擬合的線性回歸方程為 y=0.153 3x-0.378 1 ，相關系數 R² 為0.99947，b=0.153 3 ， a=-0.378 1 ，標準曲線的標準偏差 S 為

式中： S 代表工作曲線的標準偏差； y_i 代表工作曲線上各數據點的峰面積； x_i 代表對應各標準溶液的質量濃度， μg?mL^-1 ; b 代表工作曲線的斜率； a 代表擬合工作曲線的截距； n 代表標準溶液的總測定次數，n=6 。

標準曲線引入的標準不確定度為

式中： x_i 代表系列標準溶液中各濃度點的濃度，μg?mL^-1 ： 代表標準溶液濃度， ： 代表樣品溶液磷酸根濃度的平均值， n 代表標準溶液的總測定次數， n=6 ， p 代表樣品溶液的總測定次數， p=7

標準曲線引入的相對標準不確定度為

2.3合成標準不確定度的計算

食品中多種磷酸鹽總量的合成相對標準不確定度為

則食品中多種磷酸鹽總量的合成標準不確定度為

2.4擴展不確定度的計算

在 95% 的置信水平下，當 k=2 時，則擴展不確定度的計算公式為

U=k×u（P）=2×22=44mg?kg^-1

食品中多種磷酸鹽總量的測量結果為

（1171±44）mg·kg?1， k=2 。

3結論

當磷酸鹽總量為 1 171mg?kg^-1 時，其檢測結果可表示為 （1171±44）mgcdotkg^-1 。在不確定度評估過程中，通過對各相對不確定度分量的系統性比較，發現磷酸鹽測定過程中的主要不確定度來源于工作曲線線性回歸方程、標準溶液配制以及重復性測定，而其他不確定度分量的影響相對較小，在特定情況下可以忽略?；谶@一發現，實驗操作中應嚴格把控標準溶液的質量和優化校準曲線的準確性。

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