气相色谱法测定食品中山梨酸、苯甲酸含量的测量不确定度评定

1、气相色谱法测定食品中山梨酸、苯甲酸含量的测量不确定度评定第6期(总第229期)福建轻纺2008年6月no6(serialno229,thelight&textileindustriesoffujianjun.2008气相色谱法测定食品中山梨酸，苯甲酸含量的测量不确定度评定黄国春(莆田市产品质量监督检验所，福建莆田351100)摘要:对气相色谱法测定食品中山梨酸，苯甲酸含量测量结果的不确定度进行评定, 分析和量化影响测量结果的系统效应，随机效应产生的不确定度分量结果表明，当山梨酸浓度为o.14g/kg吋, 扩展不确度为o,02g/kg(k=2),当苯甲酸的浓度为o.17g/kg时

2、,扩展不确度为0.04g/kg(k=2).关键词:气相色谱法;山梨酸;苯甲酸;测量不确定度中图分类号:o6577文献标识码:a文章编1007550x(2008)060007 一 07 测量不确定度是表征合理地赋予被测量z值的分散性,与测量结果相联系的参数, 它可以给出测量结果的可信稈度，是对测量结果质量的定量评定.1测量过程及流程图称取约2.50g试样(精确至0.000lg)于25ml具塞比色管中，加入0.5ml盐酸(1 + 1) 酸化，用15ml,10ml乙醴提取，每次振摇lmin,合并上层乙隴提取液，用3ml氯化钠酸性溶 液(40g/l)洗涤2次，静止15min后，将乙醯层通过无水硫酸钠滤

3、人25ml容量瓶中，加乙醸定容，混 匀，准确吸取5ml乙醯提取液于5ml具塞离心管中，置于40c水浴上挥干，加入2ml石油醯 一乙储(3+1)混合溶剂溶解残渣，取2l进样，以保留时间和峰而积与标准曲线比较定性和定量.图1测试流程图方法采用山梨酸，苯甲酸标准储备液（1.00mg/ml）稀释配制成5种浓度的标准溶液, 每种溶液均进样3次，得到相应的峰面积，用最小二乘法拟合浓度一峰面积曲线进行校准.2数学模型cx1ooox1ooocm收稿 h 期:200804-29作者简介:黄国春（1977-）,男，福建莆田人，工程师，主要从事食品及石化产品分析，色 谱和质谱等仪器分析.8?福建轻纺式中:x试样中山

4、梨酸或苯甲酸的含量,g/1【gc由工作曲线上查得试样分解液屮山梨酸或苯甲酸的浓度,g m试样的质量,gv,斌样乙瞇提取液的总体积,ml（方法中v.二25.00ml）v厂测定时吸取乙瞇提取液的体积,ml（方法中,2=5.00ml）v厂一力ii入石油醛一乙瞰3+1）混合溶剂的体积,ml（方法中v3=2.00ml） v广一测定时进样的体积,l（方法中2l）free冋收率校正因子.3不确定度来源分析3称量所用分析天平的线性,可读性所引入的不确定度.3.2样液定容所用25ml容量瓶引入的不确定度.3.3样液分取体积所用5ml移液管引入的不确定度.3.4加入石油醯一乙醯（3+1）混合溶剂的体积所用2ml移

5、液管引入的不确定度.3.5进样体积所引入的不确定度.3.6标准溶液所引入的不确定度.配制标准溶液所引入的不确定度;绘制标准曲线 在测量时引入的不确定度.37测量山梨酸，苯甲酸时所用的气相色谱仪引入的不确定度.318样品前处理过程对样品回收率的影响所引入的不确定度.3.9人员操作重复性所引入的不确定度.4不确定度来源因果图(如图2所示)*牲州 cylyyly拉准m控准回啦事j图2不确定度来源因果图5不确定度分量的评定与计算5称重所引入标准不确定度的u(m)5.1.1电子分析天平读数产生的不确定度u(ml)分析天平的不确定度釆用b类方法进行评定，利用校准证书上得到其线性允许差为土 0.5mg,但没

6、有给出置信水平或分带隋况信息，按三角形分布考虑，则标准不确定度为:u(mo.21xlo 一 g5.1.2电子分析天平分辨率产生的不确定度u(m2)电子分析天平的分辨率为土 olmg,按均匀分布考虑，则标准不确定度为:,)5.8xlos因此称样所引入的标准不确度为:”()二瓦2.20-4g相对标准不确定度:(m)=xlo.%=三塞xl0.%o-0o9%5.2试样液定容所用25ml容量瓶引入的标准不确定度u(vl)5.2.1从jjg1961990标准中可查得:25ml容量瓶(a级)在20%时的体积允差为 (25±0.03)ml,按三角形分布考虑，则标准不确定度为:”()=o.o3.13m

7、l第6期黄国春:气相色谱法测定食品中山梨酸，苯甲酸含量的测量不确定度评定5.2.2根据制造商提供的信息,该容量瓶己在20c时校准过,而实验室的温度一般 在±8c之间变动，由此71起的不确定度可通过该温差变化和体积膨胀系数来进行计算,而乙醯 的体积膨胀系数为1.64x 103/c,因此产牛体积变化为土 o.328ml,温度变化按矩形分布考虑，则 标准不确定度为：蚂)二一 o.l因此25ml容量瓶所引人的标准不确度为()=:o.19l相对标准不确度为u(v-)=-x100%=0.765.3样液分取体积引入的不确定度u(v2)5.3.1在测试中v:=5.ooml,从jjg1961990标准

8、中可查得5ml移液管(a级)体 积允许谋差为(5 土0.010)mu按三角形分布考虑，则标准不确定度为:n()=0.004 iml.5.3.2根据制造商提供的信息,该移液管已在2ctc吋校准过，而实验室的温度-般 在±8c之间变动，由此引起的不确定度可通过该温差变化和体积膨胀系数来进行计算，而乙瞇体 积膨胀系数为1.64x10-3/oc,因此产生体积变化为土 0.066ml,温度变化按矩形分布考虑,则标准 不确定度为：因此5ml移液管所引人的标准不确度为:”()二:0.039ml相对标准不确度为”,()=丁 0.039x 100%=0.78%5.4加入石油醛一乙醛(3+1)混合溶剂体

9、积引入的不确定度u(v,)5.4.1在测试屮v,=2.ooml,从jjg1961990标准屮可查得2ml移液管(a级)体 积允许误差为(2 土o.005)ml,按三角形分布考虑，则标准不确定度为:"0=0.002 iml.5.4.2根据制造商提供的信息,该移液管已在20c时校准过,而实验室的温度一般 在±8°c之间变动，由此引起的不确定度可通过该温差变化和体积膨胀系数來进行计算，而乙醸的 体积膨胀系数为1.64x10-3/(2,因此产生体积变化为土o.026ml温度变化按矩形分布考虑，则标准不确定度为:u(to):一0一.0260.016mlji因此2ml移液管所

10、引入的标准不确度为:()二j()+()=0.016ml相对标准不确度为mrel()=0.016x 100%:0.80%5.5进样体积引入的不确定度u(v4)测试采用1ol的微量进样器进样2l,从jjg700-1999标准附录a微量注射器 的校准提供其相对标准偏差rsd为±1%,即可得进样体积引入的相对标准不确定度(v4)=1.o%.5.6标准溶液引入的不确定度u(cs)5.6.1配制标准溶液引入的不确定度(c10?福建轻纺(1) 标准物质纯度p引入的不确定度(p).山梨酸，苯甲酸标准物质按国家标准物质 屮心所给岀的不确定度为1%,但没有给出置信水平或分布情况信息，按矩形分布考虑，则标

11、 准不确定度为:(jp) 0.0058g,相对标准不确定度为:,(尸):_0.0058xio0%:0.58%(2) 电子分析天平所引入的不确定度(g).电子分析天平所引入的标准不确定度为(g)(m)=2.2x10-4g 相对标准不确定度为:(g)二三害x 100%:0-22%(3) 定容至looml容量瓶所引入的不确定度(v5).从jjg1961990标准屮可查 得:looml容量瓶(a级)在20c时的体积允差为(100±0.10)ml,按三角形分布考虑，则标准 不确定度为：根据制造商提供的信息,该容量瓶已在20°c时校准过，而实验室的温度一般在土 8°cz间变动

12、，由此引起的不确定度可通过该温差变化和体积膨胀系数来进行计算，而乙秘的 体积膨胀系数为1.64x 103/c,因此产生体积变化为±1.64ml,温度变化按矩形分布考虑，标准 不确定度为：”():97ml.因此looml容量瓶所引入的标准不确度为:()=097ml相对标准不确度为/rel()=x 100%:0.97%配制标准溶液所引入的相对标准不确定度为：(c):1.16%5.2用最小二乘法拟合标准曲线校准得出的c时所产牛的不确定度(ch)使用线性最小二乘法拟合曲线的前提是假定横坐标输入量的不确定度小于纵坐 标输入量的不确定度，因此，通常c不确定度的计算仅与峰面积的不确定度有关，而与标

13、准溶液不 确定度无关.由标准储备液配制成标准使用液所产牛的不确定度相对于u(c)来说通常很小,将 被忽略.对5种不同浓度的系列标准溶液，每一浓度分别测量3次，结果见表1.表1最小二乘法拟合浓度一峰面积第6期黄国春:气相色谱法测定食品中山梨酸，苯甲酸含量的测量不确定度评 定?11?实际测定样品稀释液2次，由标准曲线求得山梨酸浓度为ck=36&dml,苯甲酸浓 度为ck二4213咖l,根据线性最小二乘法校准得出时所产生的不确定度评定公式：)41山梨酸:s二式屮:s二苯甲酸:s二58c)1:c,/：圭 cl/51_150(c -):e15(c 一 150):75000j-ij-ij 一 lj

14、-1山梨酸标准不确定度：苯甲酸标准不确定度：)411087j 11(36.8150)522129)*,+可得=xv +(42.3-150)23.705727582 札=一一+.g/札.v1575000山梨酸相对标准不确走度()二曼x10.%= 1.79 x 1.%4.86%苯甲酸相对标准不确定度(c)二曼x l.%=3.70 x 1.%8.75%因此，标准溶液所引入的相对标准不确定度：山梨酸:()二丽=5.00%苯甲酸:,(c)二丽=8.83%5-7样品前处理过程对样品回收率的影响,(cl样品前处理过程对样品回收率的影响所引入的标准不确定度为:，一一；式屮，s(c为3次测量样品冋收率平均值的标

15、准差.fl00%- f同时，须对平均回收率ec进行显着性检验:，一一，当t值大于或等于双边临界值t（95,2）-4.30时，则回收率有显着性差异,说明须被使用以修正结果;若t值小于t（95,2）值,则说明不必使用，详见表2.12.福建轻纺.2008.5.8采用气相色谱仪进行测量时所引入的不确定度u（m）根据气相色谱仪检定证书所给出不石帀定度值u5%,假设kp二k95二2.00舟【1|盖二2.5.9人员操作重复性引起的不确定度，采用a类方法进行评定，通过重复性试验可 以得到实验标准差,详见表3.表3重复性实验数据山梨酸实验标准差为：苯甲酸实验标准差为:;j壑.山梨酸标准不确定度为:”（一一旦s苯

16、甲酸标准不确定度为:r鲁二地.,s/kg山梨酸相对标准不确定度为:”（）一 u（b）loo%=%xl00%0,71%苯甲酸相对标准不确定度为:”（口）=xl00%二百0.0017xl00%o-99%5.10测量不确定度汇总表（见表4）及直方图（见图3）表4食品中山梨酸，苯甲酸分析的不确定度v,（25ml容量瓶）v:（5ml移液管）v,（2ml移液管）v4（2l进样体积）cs（校准溶液）rec（回收率）r（气相色谱仪）b（重复性检验）0.76% 0.78%0.80%1.0%5.oo%i2.5%0.71%0.76%0.78%0.80%1.0%&83%0.582.5%0.99%第6期黄国春:

17、气相色谱法测定食品中山梨酸，苯甲酸含量的测量不确定度评 定?13?根据抓大放小原则,不足最大分量1/10的无需深人评估，如直方图所示,m所引人 的不确定度可以忽略不计.6合成标准不确定度山梨酸：,0= j ”()+(v2)+”,()+0+,(c)+uwl()+,0.5.92%z.()=xx/z0=0.14 x 5.92%0.0083g/kg苯甲酸：”,()=j ,()+”,()+hrel()+u()+(c)+,(rec)+lxrel()+zgrel(口)"9.33%()=x x ”,()二0.17 x 9.33%0.016g,kg7扩展不确定度u(x)及测定结果表示取包含因子k二2时

18、，则.山梨酸测定结果的扩展不确定度为:u(x)=kxi-le?()()二2x0.00830.02g/kg:苯甲酸测定结果的扩展不确定度为:u()()=kxil,()0=2x0.0016 o.o4g,l(g2山梨酸测定结果表示为:x二f0.14 土 0.02)g苯甲酸测定结果表示为:x=(0.17±0.o4)g式中:正负号后的值为山梨酸扩展不确度u()()o.o2g&g和苯甲酸扩展不确定度i-l()()=0.o4g,l(g,所给出的扩展不确定度均由合成标准不确定度乘于包含因子k2得到的.8结论图3食品中山梨酸，苯甲酸分析的不确定度(数值取自表4)综合评定结果，不确定度来源主要是cs,体积所引人的不确定度，样品前处理对回 收率的影响，测试过程随机效应导致的不确定度在实际应用中可以通过以下方法而有效地 降低合成不确定度.(1)增加