GUM法評定菊粉菌落總數(shù)的測量不確定度

祖 新， 劉 煜， 李羽翡， 仝偉建， 楊曉楠

(甘肅省食品檢驗研究院，甘肅蘭州 730030)

GUM法評定菊粉菌落總數(shù)的測量不確定度

祖 新， 劉 煜， 李羽翡， 仝偉建， 楊曉楠

(甘肅省食品檢驗研究院，甘肅蘭州 730030)

[目的]采用JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)定的GUM法對實驗室菊粉菌落總數(shù)的測量進行不確定度評定。[方法 ]依據(jù)GB4789.2—2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》來進行測定和結(jié)果判定，結(jié)合對測定過程中引入的不確定度分量進行評定，最后采用合成的方法來計算和評定菌落總數(shù)的不確定度。[結(jié)果]菊粉菌落總數(shù)為1.5×104CFU/g，擴展不確定度為0.4×104。[結(jié)論]此方法可用于對菊粉樣品的菌落總數(shù)進行不確定度評定，適用于復現(xiàn)檢測條件下菊粉及其他粉狀食品菌落總數(shù)不確定度的評定。

GUM法；菊粉；菌落總數(shù)；不確定度

測量結(jié)果不確定度評定是實驗室質(zhì)量體系的重要組成部分，在 CNAS—CL07: 2011《測量不確定度的要求》中規(guī)定檢測實驗室應有能力對每項有數(shù)值要求的測量結(jié)果進行測量不確定度評估。菊粉(Inulin)是近幾年發(fā)展起來的優(yōu)質(zhì)功能性膳食纖維食品，作為可直接入口的食品，菌落總數(shù)指標檢測是判定其衛(wèi)生質(zhì)量的有效方法。根據(jù)新版的國家計量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1—2012 《測量不確定度評定與表示》[1]， 筆者采用GUM(Guide to the expression of uncertainty in measurement)法對實驗室菊粉菌落總數(shù)的測量進行不確定度評定，以期為實驗室工作中菊粉及其他粉狀固體食品菌落總數(shù)檢測結(jié)果不確定度的評定提供參考。

1 原理與方法

1.1 測試原理 依據(jù)《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》[2](GB4789.2—2010)和《測量不確定度評定與表示》(JJF 1059.1—2012)， 在規(guī)定復現(xiàn)性測量條件下，檢測人員對同批次乳粉樣品進行操作， 然后對檢測結(jié)果進行不確定度評定。

1.2 復現(xiàn)性測量條件

1.2.1 環(huán)境條件。二級生物安全實驗室；空氣潔凈度：整體10 000級，潔凈工作臺100級；溫度(20±4)℃，相對濕度≤85%。

1.2.2 樣品。菊粉樣品5 kg/袋，純度90%，購自甘肅白銀熙瑞生物工程有限公司。

1.2.3 培養(yǎng)基與儀器。平板計數(shù)瓊脂，購自廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；天平，型號YP1201N，為上海精密科學有限公司產(chǎn)品；試驗所用玻璃器皿為天津市天玻玻璃儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 檢測方法 稱取 25 g 樣品置于加入225 mL 生理鹽水的無菌均質(zhì)袋中，用拍擊式均質(zhì)器拍打 1.5 min，制成 1∶10 的樣品勻液。根據(jù)對樣品污染狀況的估計，選擇3 個稀釋度的樣品勻液，進行 10 倍遞增稀釋時， 每個稀釋度分別吸取 1 mL 樣品勻液于無菌平皿內(nèi)，每個稀釋度2個重復。同時，分別吸取 1 mL 空白稀釋液加入2個無菌平皿內(nèi)作為空白對照。及時將20 mL 冷卻至 46 ℃ 的平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿，并轉(zhuǎn)動平皿使其混合均勻。待瓊脂凝固后，將平板翻轉(zhuǎn)， (36±1)℃下培養(yǎng)(48±2) h。

通過肉眼觀察，必要時用放大鏡或菌落計數(shù)器，記錄稀釋倍數(shù)和相應的菌落數(shù)量。菌落計數(shù)以菌落形成單位(CFU)表示。

2 測量不確定度的評定

2.1分析不確定度來源和建立測量模型 菌落總數(shù)測定雖然可以從計數(shù)平板直接記錄，但并不是簡單的直接測量[3]，依據(jù)《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》(GB4789.2—2010)， 樣品檢測需經(jīng)過稱量、混勻、均質(zhì)、稀釋、加樣和培養(yǎng)等多個步驟， 由此產(chǎn)生的隨機效應及系統(tǒng)效應均會導致微生物檢測的測量不確定度。測量不確定度一般來源于培養(yǎng)基生長率、培養(yǎng)條件、 計量器具校準和人員操作等[4-5]，這些影響因子(X)與測量值(Y) 之間存在復雜的函數(shù)關(guān)系，采用以下通用公式表示：Y=f(X1,X2,…,Xn)。

菌落總數(shù)測定控制圖可反映測量過程始終處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，方便測量模型的建立。

圖1 菌落總數(shù)測定控制過程Fig.1 The control process of determining total number of bacterial colony

根據(jù)菌落總數(shù)測定控制圖(圖1)，建立菊粉中菌落總數(shù)測量的數(shù)學評估模型為：

Y=f(X1，X2，X3，X4，X5，X6)

(1)

式中，X1為稱量誤差，X2為制樣稀釋誤差，X3為梯度稀釋誤差，X4為培養(yǎng)基生長率，X5為讀數(shù)誤差，X6為計算誤差。

2.2 評定標準不確定度分量 菌落總數(shù)測量的的數(shù)學評估模型中6個不確定度分量相互獨立，為方便不確定度運算，用相對標準不確定度來表示各相應的不確定度。

不確定度分量Um1和Um2互不相關(guān)，稱量的合成標準不確定度可采用方根和方法得到：

它們的相對不確定度分別為：

量筒的標準不確定度體現(xiàn)在最終形成的250 g稀釋液的相對不確定度，即：

分度吸量管的標準不確定度體現(xiàn)在最終形成的m液=10 g的梯度稀釋液的相對不確定度，即：

2.2.4 培養(yǎng)基生長率引入的相對標準不確定度U(X4)。根據(jù)培養(yǎng)基質(zhì)量要求[7]和生產(chǎn)企業(yè)提供的培養(yǎng)基檢測報告，大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的生長率(PR)分別為0.95、1.10和0.87。

由培養(yǎng)基引入的相對標準不確定度為：

2.3 合成標準(相對)不確定度 影響菊粉菌落總數(shù)檢測不確定度的各自由度均不相關(guān)，則合成標準相對不確定度的通用公式為：

2.4 菊粉菌落總數(shù)測量不確定度表示 菌落總數(shù)檢測涉及健康安全，這類檢測一般取包含概率p=95%，即不確定度包含因子k=2，則擴展不確定度：Up=k·u(N)=2×150.6×12.54%/10-2≈4 000 CFU/g。因此，菊粉菌落總數(shù)為：Y=(1.5±0.4)×104CFU/g；k=2。

3 討論

3.1 菌落總數(shù)測量的主要不確定度分量解析 菌落總數(shù)測量的不確定度主要來源于培養(yǎng)基的菌落生長率U(X4)；其次來源于菌落總數(shù)計算U(X6)和測量人員查計菌落數(shù)U(X5)的誤差；稱量和稀釋過程引入的不確定度剃度稀釋較小，其中的剃度稀釋，理論上每增加一級就應多一次分量計算，但考慮規(guī)范操作下剃度稀釋對不確定度影響有限，正常個位數(shù)級別的剃度稀釋分量甚至可以忽略不計。部分文獻將樣品自身均勻性也列為重要的不確定度來源[8]，雖然考慮了一些實際情況，但不符合采集樣品應具有代表性的基本原則。此次檢測選取的菊粉樣品在制樣環(huán)節(jié)可作到均勻一致，不考慮其不確定度分量，建立的評定方法同樣適用于其他粉狀食品。

3.2 菌落總數(shù)測量數(shù)學模型 菌落總數(shù)測量不是直接測量，能通過直接測定得到結(jié)果，因此不能將菌落總數(shù)測量作為直接測量，而將測量的數(shù)學模型寫為y=x，這種錯誤的測量模型既不是菌落數(shù)測定的計算公式，也不能用作菌落數(shù)測定的不確定度評定。該研究以公式(1)作為不確定度測量模型，符合GUM法通用要求，也符合微生物類復雜檢測的實際情況。3.3 關(guān)于重復測量評定不確定度 據(jù)報道，對同一樣品重復測量多次，計算菌落總數(shù)測量結(jié)果的算術(shù)平均值及標準差，從而計算測量結(jié)果的不確定度。因此，將這種方法稱為評定測量重復性帶來的不確定度。這種方法是為評定不確定度而重復多次檢測同一樣品，不但不適用于實際檢測工作，也不符合不確定度評定方法，GUM法要求測量不確定度報告應包含不確定度來源，靈敏系數(shù)等內(nèi)容，這類方法都不能合理提供。

3.4 關(guān)于菌落總數(shù)計算不確定度的多次測量 測定菌落總數(shù)計算的相對標準不確定度U(X6)，筆者對同一稀釋度多次測量，計算該不確定度分量的相對標準偏差，只要復現(xiàn)性測量條件不變，后續(xù)菌落總數(shù)的不確定度計算均可采用此值而無須重復操作。

3.5 不確定度的動態(tài)變化 當出現(xiàn)檢測人員調(diào)整、稱量器具更換等變化時，菌落數(shù)檢測的有關(guān)不確定度分量就會出現(xiàn)相應的變化，在評定菌落數(shù)測定(檢測) 的不確定度時，應及時重新評定這些發(fā)生變化的有關(guān)不確定度分量。

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量不確定度評定與表示： JJF 1059.1—2012[S].北京:中國標準出版社，2013.

[2] 中華人民共和國衛(wèi)生部.菌落總數(shù)測定：GB 4789.2—2010 食品微生物學檢驗[S].北京:中國標準出版社，2010.

[3] 謝平會，遇小杰，薛成玉，等.測量不確定度在食品菌落總數(shù)檢測中的評定[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2011，21(10)：2576，2578.

[4] 林蓉.食品菌落總數(shù)檢測中的不確定度分析[J].科技與創(chuàng)新，2015，40(16):89-90.

[5] 張勇， 王聞卿， 張勇琪，等.評定食品中菌落總數(shù)的不確定度[J].臨床醫(yī)藥文獻電子雜志，2015，2(5):811-812.

[6] 中華人民共和國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢疫總局.常用玻璃量器檢定規(guī)程：JJG 196—2006[S].北京:中國計量出版社，2007.

[7] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品微生物學檢驗 培養(yǎng)基和試劑的質(zhì)量要求：GB 4789.28—2013[S].北京: 中國標準出版社，2014.

[8] 胡巔，賈松樹，李素芳，等.論菌落數(shù)測定(檢測)的不確定度及其評定[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2015，25(6):761-775，770.

Measurement Uncertainty for Evaluating Total Number of Bacterial Colony in Inulin by Using GUM Method

ZU Xin，LIU Yu，LI Yu-fei et al

(Gansu Province Food Inspection Institute, Lanzhou, Gansu 730030)

[Objective] To evaluate the uncertainty in the measurement of total number of bacterial colony in inulin in the laboratory by the method of GUM specified in JJF1059.1-2012 “ Evaluation and expression of uncertainty in measurement ".[Method] The determination and results of the judgment were directed by GB 4789.2-2010 “National food safety standard: Food microbiological examination of total number of bacterial colony”.The uncertainty components were introduced in the experiment.Finally, synthetic method was used to calculate and assess the uncertainty of total number of bacterial colony.[Result] Total number of bacterial colony in inulin was 1.5×104CFU/g, and the expanded uncertainty was 0.4×104.[Conclusion] This method can be used in the uncertainty assessment of total number of bacterial colony in inulin, and it is also suitable for evaluating the uncertainty in the measurement of total number of bacterial colony in inulin or other powdery food under repetition test conditions.

GUM method; Inulin; Total number of bacterial colony; Uncertainty evaluation

祖新(1973- )，男，河南鞏義人，高級工程師，從事食品科學與工程研究。

2016-09-24

TS 207.4

A

0517-6611(2016)34-0056-03