食品工業(yè)采用多種分析技術評估奶粉（如添加營養(yǎng)素的嬰兒配方奶粉）的營養(yǎng)價值。這些強化奶粉含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和礦物質。

能量色散X射線熒光光譜（EDXRF）被用于生產(chǎn)線附近監(jiān)測奶粉中的元素含量。其快速簡便的樣品制備和較短的測量時間有助于優(yōu)化生產(chǎn)過程并縮短周轉時間。在先前的應用說明（XRF-AN41967）中，已討論了結合多種標準品使用經(jīng)驗校準方法測定Na、Mg、P、Cl、K、Ca、Mn、Fe、Cu和Zn。

當缺乏大量標準品時，無標樣基本參數(shù)法仍可進行可靠的（半）定量分析。本應用說明展示了如何將UniQuant無標樣基本參數(shù)軟件包與 ARL™ QUANT’X EDXRF光譜儀結合使用，以測定奶粉中的營養(yǎng)成分。

UniQuant軟件專為X射線熒光（XRF）光譜儀設計。它提供了一種全面的解決方案，無需特定校準標準品即可對多種樣品中的元素進行定量分析。該軟件利用基本參數(shù)分析XRF光譜，從而準確測定復雜或未知樣品中的元素濃度。這使其特別適用于樣品成分差異較大或缺乏參考材料的應用場景。

UniQuant軟件

ARL QUANT' X EDXRF光譜儀配備50瓦端窗銀靶X射線管。樣品采用直接激發(fā)幾何結構和初級光束濾光片進行分析，共有9種濾光片可用于優(yōu)化元素激發(fā)。大面積硅漂移探測器（SDD）配以厚度小于1 μm的石墨窗，可檢測元素周期表中從碳（Z=6）到镅（Z=95）的所有元素。此前，默認的SDD窗口為8 μm厚的鈹窗，無法檢測比氟（Z=9）更輕的元素。

ARL QUANT' X 儀器

將6.0 ± 0.1 g奶粉粉末使用硬化不銹鋼模具壓制成直徑32 mm的圓片。采用手動液壓機（Specac, LTD，英國）施加4噸壓力。壓制前未對樣品進行研磨或干燥處理。壓制后的圓片保存在干燥器中。

所得圓片厚度>5 mm，相對于目標元素特征X射線的穿透深度可視為無限厚。因此，圓片兩面均被分析并作為實際重復樣本處理。

UniQuant軟件與ARL QUANT'X EDXRF光譜儀聯(lián)用共采用9種條件覆蓋元素周期表中所有可檢測元素。每種條件均針對特定元素范圍優(yōu)化激發(fā)。奶粉中除主要含乳糖的有機基質外，通常僅含10至12種元素，因此無需運行全部9種條件即可覆蓋目標元素。表1列出了各激發(fā)條件的實驗細節(jié)，僅需其中6種條件即可完成所有目標元素分析。測量在真空環(huán)境下進行，以避免輕元素低能特征X射線被吸收。采用與XRF-AN41967相同的測量時間，以便直接比較不同分析方法的性能。  

總測量活時間為720秒，其中三種條件（針對輕元素或接近檢測限的過渡元素Mn、Cu）各分配180秒。測量時間可根據(jù)用戶需求調整。  

UniQuant軟件的基本參數(shù)模型通過純元素、純化合物及有證標準物質進行校準。此通用校準可用于測定含任意濃度元素的未知樣品成分，提供半定量分析結果。預期相對誤差約為15%至30%，具體取決于樣品類型及制備方式。  

為提高準確性，可針對特定應用調整校準。通過使用與待測樣品相似的標準品校準UniQuant軟件實現(xiàn)。本應用中，我們采用13種內部標準品（預先通過ICP-OES和電位法測定，尤其針對氯元素假設其全部以氯化物形式存在）優(yōu)化了軟件的元素靈敏度（即kappa值）。表2展示了各元素濃度范圍，標準品以圓片雙面測量作為重復樣本。  

這些標準品還用于推導光譜背景形狀，以校正特征元素譜線的背景干擾并獲取凈峰強度。UniQuant軟件利用此形狀提升低濃度（尤其是接近檢測限）元素的準確度和精密度。  

假設奶粉基質為乳糖。基質特性的準確定義對成分計算至關重要，尤其那些基質含EDXRF難以檢測的元素（如有機基質中的C、H、N、O）。UniQuant采用乳糖分子式估算并校正基質對可量化元素的吸收效應。基質定義錯誤可能導致濃度偏差，這也是經(jīng)驗校準法結果更優(yōu)的部分原因。  

采用23個經(jīng)ICP-OES和電位法預先分析的內部標準品對EDXRF結合UniQuant的方法進行驗證。每個標準品進行雙次測量。圖1展示了EDXRF測量結果（雙次測量均值）與ICP-OES/電位法結果的對比。

理想狀態(tài)下，擬合直線的斜率應為1、截距應為0（需考慮參數(shù)置信區(qū)間）。表中加粗標注了統(tǒng)計意義上滿足斜率為1、截距為0的元素。表3匯總了各元素的關鍵統(tǒng)計參數(shù)：預測標準誤差(SEP)、相關系數(shù)(R2)、斜率、截距及其95%置信區(qū)間(CI)。

結果顯示多數(shù)元素的斜率符合要求，但95%置信區(qū)間顯示多數(shù)截距存在偏差。與采用經(jīng)驗校準曲線（參見XRF-AN41967）的結果相比，本方法數(shù)據(jù)離散度較大，驗證統(tǒng)計指標稍遜。

然而，通過UniQuant軟件內置的奶粉校準模型，用戶可在無標準品的情況下完成此類樣品的分析。從用戶角度看，這是一種真正的無標樣定量方法，雖為半定量但結果可靠。

ARL QUANT'X EDXRF光譜儀結合UniQuant無標樣基本參數(shù)軟件，為奶粉元素成分監(jiān)測提供了便捷解決方案。雖然其準確性不及基于大量標準品的經(jīng)驗校準法，但無需標準品即可實現(xiàn)（半）定量分析的優(yōu)勢顯著。