乳粉中果聚糖檢測不確定度分析

楊軍麗 應月

摘 要：根據《食品安全國家標準 食品中果聚糖的測定》（GB 5009.255-2016）測定乳粉中果聚糖，并參照《測量不確定評定與表示》（JJF 1059.1-2012）對乳粉中果聚糖的不確定度進行評定，測試樣品中擴展不確定度為0.245 4 g·kg?1（k=2，置信概率95%）。

關鍵詞：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：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]。果聚糖在體內的消化過程和代謝途徑與普通食用糖不同，并具有多種獨特的生理功能[6-7]，故對其的檢測和研究一直是國內外生產企業和科研院所關注的熱點。由于果聚糖的聚合度不同，且存在不同的化學結構，而一些明確結構的成分缺少對照品，故對其定量分析的難度較大[4，7]。在實際檢測中，對果聚糖的檢測過程提出了很高的要求。對果聚糖檢測的不確定度進行測量不僅可以用來合理地評估和表征被測量值的分散性與測量結果，也可用作對檢測數據真實性的客觀反映和判定測量結果可靠程度的依據。

本工作中，根據《食品安全國家標準 食品中果聚糖的測定》（GB 5009.255-2016）中離子色譜法測定了乳粉中果聚糖的含量，并參考《測量不確定評定與表示》（JJF 1059.1-2012）測量和評定其不確定度，為實驗室檢測果聚糖的質量控制提供了科學、合理的依據，為精準定量食品中的果聚糖含量提供了理論和數據支持。

1 儀器與材料

1.1 試驗儀器

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

測定的環境條件為溫度≤30 ℃，相對濕度≤50%。

1.2 材料與試劑

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

2 試驗方法

2.1 樣品處理

準確稱量試樣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，樣液經濾紙過濾或者離心后，濾液或上清液備用?？筛鶕渲频臉藴是€的線性范圍來確定是否需要稀釋以及稀釋倍數。

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蔗糖酶溶液來加入相應體積的蔗糖酶，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。試樣轉移至10 mL容量瓶中，并用水重復沖洗玻璃試管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。

2.2 色譜條件

檢測池溫度：30 ℃;流動相：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，梯度洗脫條件見表1;流動相流速：1.0 mL·min-1;進樣體積：25 μL。

2.3 檢測方法

配制2 000 mg·L-1果糖標準溶液：準確稱取50 mg（精確至0.1 mg）果糖標準物質于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。以保留時間定性、峰面積定量、外標法計算果聚糖含量。

2.4 建立數學模型

測量不確定度數學模型為：

式中，X-供試樣品中果聚糖的含量，單位為g·kg-1;

C-試樣測定液中果糖的質量濃度，單位為mg·L;

C0-試劑空白測定液中果糖的質量濃度，單位為mg·L-1;

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

k1-對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 不確定度來源分析

3.1 不確定度的來源

離子色譜法測定食品中果聚糖含量時，測量的不確定度來源主要有以下方面：①標準溶液的引入。②標準溶液的稀釋。③配制標準溶液所使用的儀器。④實驗室的環境溫度變化。⑤樣品的稱量。⑥樣品最終的定容體積。⑦色譜峰面積。⑧測量重復性。

3.2 標準溶液及其配制過程中引入的相對標準不確定度

3.2.1 標準溶液引入的相對不確定度urel（C1）

標準溶液引入的相對不確定度urel（c）由以下3個分量構成：標準物質純度、標準物質稱量及定容。

（1）標準物質純度的不確定度u（pl）。根據標準物質說明書，果糖標準品的純度誤差為±2.0%，服從均勻分布，k=，其相對不確定度為：

（2）標準物質稱量的不確定度u（ml）。測量時稱取果糖標準品質量為0.05 g，實驗所用賽多利斯天平精度為0.01 mg，按均勻分布計算，k=。忽略稱量重復性引入的不確定度，標準品稱量的相對不確定度為：

（3）標準物質定容的不確定度u（vl）。測量所用的25 mL單線容量瓶允差為±0.03 mL，按矩形分布計算，其標準不確定度為：

標準溶液引入的不確定度

3.2.2 標準溶液配制過程引入的相對標準不確定度urel（C0）用1.0 mL移液管移取果糖標準儲備液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。配制標準溶液，果糖的標準色譜圖如圖1所示。根據《常用玻璃量器檢定規程》（JJG 196-2006），使用容量允差計算不確定度并計算標準溶液稀釋過程引入的不確定度。

（1）量器引入的相對標準不確定度u1。1.0 mL移液管校準容量允差為±0.007 mL，假設為均勻分布，其標準不確定度為：25 mL容量瓶校準容量允差為±0.030 mL，假設為均勻分布，其標準不確定度為：

（2）環境溫度變化引入的不確定度u（T）。實驗溫度為（20±5）℃，認為呈均勻分布，k=，20 ℃時純水的體積膨脹系數為0.000 208，故溫度引入的不確定度為：

果糖標準溶液配制所引入的相對不確定度為：

3.3 樣品制備過程中引入的不確定度

實驗檢測過程中將樣品經充分混勻后稱量，因此可認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稱樣量計算，按均勻分布計算，k=。由稱量引入的相對不確定度為：

3.3.2 樣品最終定容體積的相對標準不確定度urel（V）

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

樣品最終定容體積的相對不確定度為：

3.4 測量重復性引起的相對標準不確定度urel（y）

按標準方法，取乳粉樣品重復測量6次，并計算測量平均值及標準偏差。測量重復性引入的相對標準不確定度為：

所有測量結果、標準偏差、相對不確定度結果見表2。

3.5 合成不確定度

根據以上不確定度評定過程，合成食品中果聚糖測定結果的相對標準不確定度為：

3.6 擴展不確定度Urel（X）

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

3.7 測量結果

實驗數據中，樣品中果聚糖含量為9.894 5 g·kg-1，則其擴展不確定度為：U=Urel（X）×9.894 5=0.245 4 g·kg-1。果聚糖的測定結果表示為（9.894 5±0.245 4）g·kg-1。

4 結論

本工作中采用離子色譜法測量了食品中果聚糖含量，綜合考慮實驗過程及計算結果，認為果聚糖測量不確定度主要來源于標準物質的純度、標準工作液的配制、試樣的定容操作，而樣品的稱量及儀器進樣對重復性影響不大。因此，需要在日常檢測工作中注意以下幾點：①選用國家認可的標準物質中心生產的、合格有效的標準品。②使用計量合格的移液管和容量瓶來配制系列標準溶液。③要采用合適的樣品前處理方法，并遵守操作規范。④檢測人員應提高操作水平，保證測定時儀器處于最佳狀態，避免可能對測量結果產生較大影響的各種隨機干擾因素?？傊?，在檢測過程中須配合多種質控手段，從技術途徑上對實驗室的質量進行有效控制，以提高檢測準確度，從而為食品安全保駕護航。

參考文獻：

[1]趙孟良.菊芋塊莖果聚糖研究進展[J].分子植物育種，2019，17（2）：650-654.

[2]唐建平，王正鵬，張樹珍，等.高等植物果聚糖分類和功能的研究進展[J].海南大學學報（自然科學版），2009，27（3）：308-312.

[3]成善漢，謝從華，柳俊.高等植物果聚糖研究進展[J].植物學通報，2002（3）：280-289.

[4]劉玉峰，徐佳佳，崔亞娟，等.食品中果聚糖的測定方法研究進展[J].食品安全質量檢測學報，2019（10）：2843-2848.

[5]熊政委.菊糖在食品中的應用的研究進展[J].食品安全導刊，2015（12）：95-96.

[6]陳興都，陳慶安，翟丹云，等.菊粉果聚糖的保健功能及應用價值[J].中國釀造，2018，37（1）：21-24.

[7]吳少輝，魏遠安，吳嘉儀，等.益生元精準化研究進展[J].食品科學，2018，39（9）：333-340.