分光光度法测定果汁中Vc含量的不确定度研究

分光光度法测定果汁中Vc含量的不确定度研究

关秀杰,张玉廷,郑虎哲,刘亚臣 (辽宁农业职业技术学院,辽宁营口115009)

摘要 以2,4-二硝基苯肼光度法测定果汁中Vc含量为例,分析了不确定度分量的来源及评定,确定了各不确定度分量值与灵敏系数,给出了2,4-二硝基苯肼光度法测定果汁中Vc含量的扩展不确定度。关键词 分光光度法;不确定度;Vc;模型

中图分类号 S11+4 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2006)23-6087-02

ResearchontheIndeterminationDegreeoftheVitaminCContentinJuiceGUANXiu-jieetal (LiaoningAgriculturalVocation-TechnicalCollege,Yingkou,Liaoning115009)Abstract 2,4-dinitrobenzenejingluminositylawwasusedtodeterminetheVccontentinfruitjuice.Theuncertaintycomponentinitwasanalyzedandevaluated,thesizeandthesensitivecoefficienceofvariousuncertaintyweredetermined.TheexpansionuncertaintyofVccontentinfruitjuicewiththedeterminationof2,4-dinitrobenzenejingluminositylawwaspresented.Keywords Spectrophotometricmethod;Uncertainty;Vc;Model

测量不确定度是对测量结果可能误差的度量,也是定量说明测量结果质量好坏的一个参数。一个完整的测量结果,除了应给出被测量的最佳估计值之外,同时还应给出测量结果的不确定度。测量不确定度的概念以及不确定度的评定和表示方法的采用,是计量科学的一个新进展。

在以化学反应为基础的化学分析过程中,通常采用天平、砝码、滴定管、量杯、量瓶、分光光度计等作为主要测量仪器,这些测量仪器的示值不确定度对测量结果往往有较大的贡献。笔者以分光光度法测定果汁中Vc含量为例,分析了分光光度法中不确定度的来源及贡献大小。1 测量方法概述与测量数学模型

称取果汁样品40g,用2,4-二硝基苯肼光度法(GB/T12392-1990《食品中抗坏血酸的测定方法》)测定其中的Vc含量,用抗坏血酸的标准品配制成标准溶液后,稀释成工作曲线用标准系列溶液。

标准曲线回归方程:y=ax+b截距。

测量的数学模型为:

(y-b)×V×FC=(2)

am

式中,C为样品中Vc含量(mg/100g);m为样品质量(g);V为试样用草酸溶液(10g/L)的体积(ml);F为稀释倍数。2 影响不确定度的因素

影响不确定度的因素主要有:①吸光度的测定;②数学模型中的斜率a;③数学模型中的截距b;④样品的处理过程。3 不确定度分量的评定

3.1 吸光度的标准不确定度u(y)(表1)3.1.1 计算Sy/x回归直线的标准偏差(u1)。

∑xy-r=

2

表1Xiyi(A)

0000

yi

0

标准系列溶液吸光度测定结果10.0210.0200.0210.021

20.0320.0310.0320.032

50.0660.0670.0660.066

100.1010.1020.1010.101

μg/ml120.10.1650.10.1

a=

∑(xi-x)(yi-y)

=0.0119

∑(xi-x)

b=y-ax=0.0046

回归方程为y=0.0046+0.0119x回归直线的标准偏差

∑∑(yij-yi)

n

m

2

m×n-2

式中,yij为仪器的各点响应值;yi为回归直线的计算值;m为测量点的个数;n为每个测量点重复测量的次数。3.1.2 计算标准溶液的不确定度(u2)。

3.1.2.1 纯度引起的不确定度u(p)。证书上给出(99.99±0.01)%,矩形分布u(p)=P/3=0.0001/3=5.7774×10-5。

3.1.2.2 标准物质质量引起的不确定度u(M)。由2部分组成:一是天平的不确定度(M1);二是天平重复性称样引入的不确定度(M2)。

u(M1)=u/3=0.0001/3=3.333×10-5gu(M2)=S(M2)=1.080×10-4gu(M)=

u2(M1)+u2(M2)=1.13×10-4g

Sy/x=u1=

i=1j=1=1.53×10-2A

(1)

式中,y为吸光度;x为样品中Vc含量(μg);a为斜率;b为

3.1.2.3 体积引起的不确定度u(V)。由3部分组成:一是由容量瓶示值允差引起的不确定度(VA);二是配制时充液到容量瓶刻度线的读数重复性引起的不确定度(VB);三是由温度引起的不确定度(VT)。

u(VA)=0.25/3=0.1443mlu(VB)=S(VB)=1.696×10-2mlu(VT)=0.42/3=0.242mlu(V)=

u2(VA)+u2(VB)+u2(VT)=0.28ml

1∑x∑yn(∑x)2(∑y)22

[∑x-][∑y-]nn

y与x之间成线性关系。

=0.9767,表明

作者简介 关秀杰(1976-),女,黑龙江呼兰人,讲师,从事食品化学

分析研究。

收稿日期 2006-09-04

3.1.2.4 标准溶液稀释引起的不确定度u(d)。由3部分组成:一是由吸量管的示值允差引起的不确定度(d1);二是

6088 安徽农业科学 2006年

由容量瓶示值允差引起的不确定度(d2);三是由温度引起的不确定度(dt)。由吸量管和容量瓶读数重复性引起的不确定度忽略不计。

u(d1)=0.10/3=5.77×10-2mlu(d2)=0.10/3=5.77×10-2mlu(dt)=4.85×10-2mlu(d)=

u2(d1)+u2(d2)+u2(dt)=9.492×10-2

制时充液到容量瓶刻度线的读数重复性引起的不确定度u(V2);三是由温度引起的不确定度u(Vt)。

u(V1)=0.15/3=0.0866mlu(V2)=S(V2)=9.84×10-3mlu(Vt)=0.084/3=4.85×10-2ml

3种分量合成得到的体积的标准不确定度u(V)u(V)=

u2(v1)+u2(v2)+u2(vt)=9.97×10-2

标准溶液的标准不确定度u2=Cvc

[

u(P)2u(M)2u(V)2u(d)2

]+[]+[]+[]PMVd

-2

3.6 稀释倍数的标准不确定度u(F) 由3部分组成:一是由吸量管的示值允差引起的不确定度u(FV1);二是由吸量管重复取样读数引起的不确定度u(FV2);三是由温度引起的不确定度u(Fvt)。

u(FV1)=0.020/3=1.15×10-2mlu(FV2)=S(FV2)=4.24×10-3ml

u(Fvt)=S(Fvt)=0.0084/3=4.85×10-3ml3种分量合成得到的稀释倍数的标准不确定度u(F)u(F)=

u2(FV1)+u2(FV2)+u2(FV3)=6.44×10-3ml

=3.014×10

吸光度引起的不确定度u(y)=

u12+u22=5.7×10-2

Sγ/x∑(xi-x)

2

3.2 斜率α的标准偏差Sα,即斜率的标准不确定度u(α)

Sα=u(α)=

=1.373×10-3A/μg

3.3 截距b的标准偏差Sb,即截距b的标准不确定度u(b)

Sb=u(b)=Sy/x×

∑xi2

4 合成不确定度

=1.77×10-3A

4.1 灵敏系数

cFV==6.72×103yαmcFV=-=-6.72×103

bαmc1FV(y-b)=-2=-4.88×104αmαc1FV(y-b)=-=-14.52

mαmc(y-b)F==3.63vαmc(y-b)V==29.04Fαm4.2 合成标准不确定度

n×m∑(xi-x)

3.4 样品质量m的标准不确定度u(m) 由3部分组成:一是样品的均匀性引起的不确定度u(m1),根据资料u(m1)=0.01;二是天平的不确定度u(m2);三是天平重复称样误差引起的不确定度u(m3)。

u(m2)=u/3=0.01/3=3.333×10-u(m3)=S(m3)=8.5×10-3g

3种分量合成的样品质量的标准不确定度u(m)u(m)=

22

u2(m10-2g1)+u(m2)+u(m3)=1.31×

3

3.5 定容体积V的标准不确定度u(V) 由3部分组成:一是由容量瓶示值允差引起的不确定度u(V1);二是由配

uc(C)=

(

c22c22c22c22c22c22

)u(y)+()u(α)+()u(b)+()u(m)+()u(v)+()u(F)=0.3mg/kgyybmvF

表2符号u(y)u(b)

u(a)u(v)

来源

吸光度值的重复测定标准溶液截距斜率

容量瓶允差重复读数温度误差吸量管允差重复读数温度误差均匀性

天平不确定度重复读数Vc的测定Vc的测定测量的不确定汇总

类型

不确定度

5 扩展不确定度up

up=2×uc(C)=2×0.3=0.78mg/kg6 测量不确定度分析汇总(表2)

由表2可见,应用该法测定果汁中Vc含量的不确定度的来源主要是取样过程、样品处理液总体积以及取样体积,仪器的吸光度以及样品处理过程的体积对不确定度贡献较大,而截距和斜率对合成标准不确定度的贡献较小。参考文献

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-122.

[5]王叔淳.食品分析质量保证与实验室认可[M].北京:化学工业出版社,

2002:59-67.

u(F)

u(m)

uc(C)up

-2

A 5.7×10B

-3

B1.77×10B1.373×10-3B9.97×10-2ABB6.×10-3ABB1.31×10-2BA合成0.3mg/kg扩展0.78mg/kg