乳粉中果聚糖檢測(cè)不確定度分析

楊軍麗 應(yīng)月

摘 要：根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果聚糖的測(cè)定》（GB 5009.255-2016）測(cè)定乳粉中果聚糖，并參照《測(cè)量不確定評(píng)定與表示》（JJF 1059.1-2012）對(duì)乳粉中果聚糖的不確定度進(jìn)行評(píng)定，測(cè)試樣品中擴(kuò)展不確定度為0.245 4 g·kg?1（k=2，置信概率95%）。

關(guān)鍵詞：果聚糖;不確定度;離子色譜

Abstract：Fructosan in food has been determined according to GB 5009.255-2016， and the corresponding uncertainty analysis has been performed according to JJF 1059.1-2012. The results show that the expanded uncertainty was 0.245 4 g·kg?1?at k=2， confidence probability is 95%.

Key words：Fructosan; Uncertainty; Ion chromatography

中圖分類號(hào)：TS252.7

果聚糖天然存在于菊苣、菊芋、香蕉、大蒜、洋蔥和大麥等多種植物中[1-3]，作為一種水溶性膳食纖維廣泛應(yīng)用于嬰幼兒食品、乳制品、飲料、焙烤食品等[4-5]。果聚糖在體內(nèi)的消化過(guò)程和代謝途徑與普通食用糖不同，并具有多種獨(dú)特的生理功能[6-7]，故對(duì)其的檢測(cè)和研究一直是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)和科研院所關(guān)注的熱點(diǎn)。由于果聚糖的聚合度不同，且存在不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而一些明確結(jié)構(gòu)的成分缺少對(duì)照品，故對(duì)其定量分析的難度較大[4，7]。在實(shí)際檢測(cè)中，對(duì)果聚糖的檢測(cè)過(guò)程提出了很高的要求。對(duì)果聚糖檢測(cè)的不確定度進(jìn)行測(cè)量不僅可以用來(lái)合理地評(píng)估和表征被測(cè)量值的分散性與測(cè)量結(jié)果，也可用作對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性的客觀反映和判定測(cè)量結(jié)果可靠程度的依據(jù)。

本工作中，根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果聚糖的測(cè)定》（GB 5009.255-2016）中離子色譜法測(cè)定了乳粉中果聚糖的含量，并參考《測(cè)量不確定評(píng)定與表示》（JJF 1059.1-2012）測(cè)量和評(píng)定其不確定度，為實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)果聚糖的質(zhì)量控制提供了科學(xué)、合理的依據(jù)，為精準(zhǔn)定量食品中的果聚糖含量提供了理論和數(shù)據(jù)支持。

1 儀器與材料

1.1 試驗(yàn)儀器

Dinoex ICS 5000+離子色譜儀（安培檢測(cè)器），賽默飛科技;Sartorius CPA225D 電子天平，德國(guó)賽多利斯公司;色譜柱：Dionex CarboPac PA10色譜柱，250 mm×4 mm，賽默飛科技。

測(cè)定的環(huán)境條件為溫度≤30 ℃，相對(duì)濕度≤50%。

1.2 材料與試劑

乳粉樣品為市售商品。果糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（BePure，純度99.5%）;玻璃量器，經(jīng)檢定均為A級(jí);水為超純水;硼氫化鈉、乙酸，均為分析純。

2 試驗(yàn)方法

2.1 樣品處理

準(zhǔn)確稱量試樣1～5 g（精確至0.001 g，至少含有果聚糖5 mg），放置于150 mL錐形瓶中，加入約50 mL 80℃±1℃的熱水，在80 ℃±1 ℃恒溫水浴搖床中以150 r·min-1的速度振搖15 min，然后取出并冷卻至室溫，將樣液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，然后用水分3次沖洗錐形瓶，合并樣液并定容，樣液經(jīng)濾紙過(guò)濾或者離心后，濾液或上清液備用。可根據(jù)配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍來(lái)確定是否需要稀釋以及稀釋倍數(shù)。

取上述備用樣液200 μL于10 mL具塞玻璃試管中，估算樣液中蔗糖的含量，按照每毫克蔗糖需要300 μL蔗糖酶溶液來(lái)加入相應(yīng)體積的蔗糖酶，旋渦振蕩使其充混合后，放置于40 ℃±1 ℃恒溫水浴搖床中，并設(shè)置150 r·min-1振搖60 min后，加入300 μL硼氫化鈉溶液，旋渦振蕩混勻，再放置于40 ℃±1 ℃恒溫水浴搖床中，150 r·min-1振搖30 min，取出并冷卻至室溫。加入750 μL乙酸溶液，靜置10 min。估算樣液中可能的果聚糖含量，按照每毫克果聚糖加入1.2 mL果聚糖酶溶液的量，旋渦振蕩混勻，置于40 ℃±1 ℃恒溫水浴搖床中，以150 r·min-1振搖30 min后，取出冷卻至室溫。試樣轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，并用水重復(fù)沖洗玻璃試管3次，將其合并定容后搖勻備用。

活化凈化柱，試樣溶液依次通過(guò)0.22 μm水相濾膜和凈化柱，棄去前面3倍柱體積洗脫液，收集后面洗脫液待測(cè)。

2.2 色譜條件

檢測(cè)池溫度：30 ℃;流動(dòng)相：A相為水，B相為200 mmol·L-1 NaOH溶液，C相為150 mmol·L-1 NaOH和500 mmol·L-1 CH3COONa混合溶液，梯度洗脫條件見(jiàn)表1;流動(dòng)相流速：1.0 mL·min-1;進(jìn)樣體積：25 μL。

2.3 檢測(cè)方法

配制2 000 mg·L-1果糖標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取50 mg（精確至0.1 mg）果糖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)于50 mL燒杯中，加入大約10 mL熱水，使果糖完全溶解，待其冷卻至室溫后，用水稀釋并定容至25 mL容量瓶中，搖勻備用。以保留時(shí)間定性、峰面積定量、外標(biāo)法計(jì)算果聚糖含量。

2.4 建立數(shù)學(xué)模型

測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型為：

式中，X-供試樣品中果聚糖的含量，單位為g·kg-1;

C-試樣測(cè)定液中果糖的質(zhì)量濃度，單位為mg·L;

C0-試劑空白測(cè)定液中果糖的質(zhì)量濃度，單位為mg·L-1;

V-供試品定容的總體積，單位為mL;m-供試樣品質(zhì)量，單位為g;10-試樣酶解液定容體積，單位為mL;

k1-對(duì)果聚糖水解增加的水分子的校正因子;k2-Fn型果聚糖末端果糖基被還原和GFn型果聚糖末端葡萄糖不被檢測(cè)的校正因子;0.2-用于酶解的樣品溶液體積，mL;n為平均聚合度（低聚果糖n=4，多聚果糖n=23，菊粉n=10）。

3 不確定度來(lái)源分析

3.1 不確定度的來(lái)源

離子色譜法測(cè)定食品中果聚糖含量時(shí)，測(cè)量的不確定度來(lái)源主要有以下方面：①標(biāo)準(zhǔn)溶液的引入。②標(biāo)準(zhǔn)溶液的稀釋。③配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所使用的儀器。④實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度變化。⑤樣品的稱量。⑥樣品最終的定容體積。⑦色譜峰面積。⑧測(cè)量重復(fù)性。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液及其配制過(guò)程中引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)不確定度urel（C1）

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)不確定度urel（c）由以下3個(gè)分量構(gòu)成：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量及定容。

（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度的不確定度u（pl）。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)說(shuō)明書(shū)，果糖標(biāo)準(zhǔn)品的純度誤差為±2.0%，服從均勻分布，k=，其相對(duì)不確定度為：

（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量的不確定度u（ml）。測(cè)量時(shí)稱取果糖標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量為0.05 g，實(shí)驗(yàn)所用賽多利斯天平精度為0.01 mg，按均勻分布計(jì)算，k=。忽略稱量重復(fù)性引入的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)品稱量的相對(duì)不確定度為：

（3）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定容的不確定度u（vl）。測(cè)量所用的25 mL單線容量瓶允差為±0.03 mL，按矩形分布計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（C0）用1.0 mL移液管移取果糖標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.0 mL，置于潔凈25 mL容量瓶中，水定容，混勻，濃度為80.0 mg·L-1。配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，果糖的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖如圖1所示。根據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 196-2006），使用容量允差計(jì)算不確定度并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過(guò)程引入的不確定度。

（1）量器引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1。1.0 mL移液管校準(zhǔn)容量允差為±0.007 mL，假設(shè)為均勻分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：25 mL容量瓶校準(zhǔn)容量允差為±0.030 mL，假設(shè)為均勻分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）環(huán)境溫度變化引入的不確定度u（T）。實(shí)驗(yàn)溫度為（20±5）℃，認(rèn)為呈均勻分布，k=，20 ℃時(shí)純水的體積膨脹系數(shù)為0.000 208，故溫度引入的不確定度為：

果糖標(biāo)準(zhǔn)溶液配制所引入的相對(duì)不確定度為：

3.3 樣品制備過(guò)程中引入的不確定度

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中將樣品經(jīng)充分混勻后稱量，因此可認(rèn)為樣品具有較好的均勻性，取樣具有足夠的代表性，故可以忽略取樣所致的不確定。

3.3.1 樣品稱樣量引入的相對(duì)不確定度urel（m）

稱取1～5 g樣品，使用天平的最大允許誤差為0.000 1 g，以5 g稱樣量計(jì)算，按均勻分布計(jì)算，k=。由稱量引入的相對(duì)不確定度為：

3.3.2 樣品最終定容體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V）

10.0mL 容量瓶容量允差為±0.02 mL，按三角分布，則10.0 mL容量瓶相對(duì)不確定度為：

樣品最終定容體積的相對(duì)不確定度為：

3.4 測(cè)量重復(fù)性引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（y）

按標(biāo)準(zhǔn)方法，取乳粉樣品重復(fù)測(cè)量6次，并計(jì)算測(cè)量平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

所有測(cè)量結(jié)果、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)不確定度結(jié)果見(jiàn)表2。

3.5 合成不確定度

根據(jù)以上不確定度評(píng)定過(guò)程，合成食品中果聚糖測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.6 擴(kuò)展不確定度Urel（X）

取擴(kuò)展因子k=2，在95%置信水平下，相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：Urel（X）=k×urel（X）=2.48×10-2。

3.7 測(cè)量結(jié)果

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，樣品中果聚糖含量為9.894 5 g·kg-1，則其擴(kuò)展不確定度為：U=Urel（X）×9.894 5=0.245 4 g·kg-1。果聚糖的測(cè)定結(jié)果表示為（9.894 5±0.245 4）g·kg-1。

4 結(jié)論

本工作中采用離子色譜法測(cè)量了食品中果聚糖含量，綜合考慮實(shí)驗(yàn)過(guò)程及計(jì)算結(jié)果，認(rèn)為果聚糖測(cè)量不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的純度、標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制、試樣的定容操作，而樣品的稱量及儀器進(jìn)樣對(duì)重復(fù)性影響不大。因此，需要在日常檢測(cè)工作中注意以下幾點(diǎn)：①選用國(guó)家認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心生產(chǎn)的、合格有效的標(biāo)準(zhǔn)品。②使用計(jì)量合格的移液管和容量瓶來(lái)配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。③要采用合適的樣品前處理方法，并遵守操作規(guī)范。④檢測(cè)人員應(yīng)提高操作水平，保證測(cè)定時(shí)儀器處于最佳狀態(tài)，避免可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響的各種隨機(jī)干擾因素?？傊跈z測(cè)過(guò)程中須配合多種質(zhì)控手段，從技術(shù)途徑上對(duì)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量進(jìn)行有效控制，以提高檢測(cè)準(zhǔn)確度，從而為食品安全保駕護(hù)航。

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