氣相色譜法測(cè)定泡菜中甜蜜素含量測(cè)量不確定度的評(píng)定

王莎莎 鄧玉蓉 王麗蘭 周至均

摘 要：本文建立了氣相色譜法測(cè)定泡菜中甜蜜素不確定度的評(píng)定方法。確定了在甜蜜素測(cè)定過程中引入的不確定度來源主要有樣品稱量、定容體積、配制標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線變動(dòng)、樣品重復(fù)性測(cè)試、樣品加標(biāo)回收率。通過對(duì)各個(gè)不確定度分量進(jìn)行評(píng)定，為泡菜中甜蜜素的檢測(cè)提供了有效可靠可溯源的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：甜蜜素;不確定度;泡菜;氣相色譜法

Abstract：Uncertainy evaluation of determination of Sodium Cyclamate in pickles by gas chromatography has been studied. According to the whole testing process of the experiment ， the sample weighing， constant volume， preparation of standard solution， variation of working curve， sample repeatability test， recovery of sample were the main sources of uncertainty for the method. each uncertainty component was evaluated ， providing effective and reliable traceable data for the detection of cyclamate in pickles.

Keywords：Sodium cyclamate; Uncertainty; Pickles; Gas chromatography

中圖分類號(hào)：TS255.54

甜蜜素又稱環(huán)己基氨基磺酸鈉，是泡菜生產(chǎn)中常用的甜味劑，其甜度是蔗糖的30～40倍[1]，GB 2760-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加使用標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了甜蜜素在腌制蔬菜中的使用量，這就顯得檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的重要性。本文參照GB 5009.97-2016[2]和測(cè)定不確定度評(píng)定與表示相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3-5]對(duì)氣相色譜法測(cè)定泡菜中甜蜜素含量的測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定。確定影響檢測(cè)結(jié)果的不確定度主要影響因子，為以后檢測(cè)工作提供工作關(guān)鍵控制點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 試劑

正己烷：色譜純;氯化鈉：分析純;層析硅膠（或海砂）;50 g·L-1亞硝酸鈉溶液：稱取亞硝酸鈉50 g（精確到0.01g），加水溶解并定容至1 000 mL;100 g·L-1硫酸溶液：稱取硫酸100 g（精確到0.01g），加水溶解并定容至1 000 mL。

1.1.2 儀器設(shè)備

氣相色譜儀：美國(guó)安捷倫公司附氫火焰離子化檢測(cè)器。

1.1.3 色譜參考條件

色譜柱：HP-5，30 m×0.320 mm×0.25 μm;進(jìn)樣口溫度：250 ℃;柱溫：80 ℃;汽化溫度：150 ℃;檢測(cè)器溫度：150 ℃;流速：氮?dú)?0 mL·min-1;氫氣：30 mL·min-1;空氣300 mL·min-1;升溫程序：開始溫度30℃，保持3 min;以5 ℃·min-1升溫至60 ℃，保持0 min;載氣：高純氮?dú)猓兌?99.999%），柱前壓67 kPa（相當(dāng)于10 psi）;進(jìn)樣量：分流進(jìn)樣1 μL（分流比30：1）;色譜分析：以保留時(shí)間定性，以試樣和標(biāo)準(zhǔn)的峰高或峰面積比較定量。

1.1.4 樣品前處理

稱取試樣5～10 g（精確到0.000 1 g），置50 mL的具塞比色管中，加水定容至50 mL，超聲30 min。然后過濾，移取濾液10 mL于50 mL的具塞離心管中，再置冰浴中加入5 mL 50 g·L-1亞硝酸鈉溶液，5 mL 100 g·L-1硫酸溶液，搖勻，在冰浴中放置30 min，并經(jīng)常搖動(dòng)，然后準(zhǔn)確加入5 mL正己烷，5 g氯化鈉，搖勻后置旋渦混合器上振動(dòng)1 min（或振搖80次），待靜置分層后吸取上清液加入到氣相進(jìn)樣瓶進(jìn)行氣相色譜分析。如果靜置不能分層就進(jìn)行離心。

2 數(shù)學(xué)模型

式（1）中：X-試樣中環(huán)己基氨基磺酸的含量，單位g·kg-1;C-由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出定容樣液中環(huán)己基氨基磺酸的濃度，單位mg·mL-1;V-試樣的最后定容體積，單位mL;m-試樣質(zhì)量，單位g。

3 不確定度的來源

根據(jù)上述檢測(cè)方法，依次分析影響氣相色譜法測(cè)定食品中環(huán)己基氨基磺酸的不確定度來源主要有：①樣品稱量時(shí)引入的不確定度。②定容體積引入的不確定度。③配制標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度。④工作曲線變動(dòng)引入的相對(duì)不確定度。⑤樣品重復(fù)性測(cè)試引入的不確定度。⑥樣品加標(biāo)回收率引入的不確定度。

4 不確定度的評(píng)定

4.1 樣品稱量時(shí)電子天平引入的不確定度

根據(jù)校準(zhǔn)證書可知，0 g≤m≤50 g區(qū)間內(nèi)最大允許誤差為±0.5 mg，根據(jù)均勻分布，k=，換算成標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5/=0.289，稱重5 000 mg樣品時(shí)的不確定度：Urel（m1）=0.289/5 000=5.78×10-5。

4.2 樣品處理中體積引入的不確定度

（1）50 mL容量瓶引入的不確定度。50 mL容量瓶的容量允差為±0.050 mL，按三角分布，k=，算出50 mL容量瓶的不確定度為：Urel（v1）=0.050/50/=4.08×10-4。

（2）5 mL移液管引入的不確定度。5 mL移液管的容量允差為±0.015 mL，按三角分布，k=，移取5 mL溶液時(shí)的不確定度為：Urel（v2）=0.015/5/=1.22×10-3。

（3）10 mL移液管引入的不確定度。10 mL移液管的容量允差為±0.020 mL，按三角分布，k=，移取10 mL溶液時(shí)的不確定度為：Urel（v3）=0.020/10/=1.15×10-3。

（4）環(huán)境溫度變化引入的不確定度。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化在±3 ℃范圍內(nèi)，?T=3，有機(jī)溶劑的膨脹系數(shù)a=1.0×10-3，則吸取5 mL溶劑時(shí)，溫度變化引入的不確定度為：Urel（t）=?T×a×v/k=3×1.0×10-3×5.0/=8.66×10-3。

4.3 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度

配制環(huán)己基氨基磺酸標(biāo)準(zhǔn)溶液需稱取標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行配制，稀釋為一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，分別要用到電子天平，5、10、20、25 mL移液管，500、1 000 μL的可調(diào)移液器和50、100 mL容量瓶。

（1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書，環(huán)己基氨基磺酸的純度為99.9%，不確定度為±1.0%，按均勻分布處理，k=，則：Urel（c）=a/k=1.0/100/=5.77×10-3。

（2）稱取標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)電子天平引入的不確定度。根據(jù)校準(zhǔn)證書可知0 g≤m≤50 g區(qū)間內(nèi)最大允許誤差為±0.5 mg，根據(jù)均勻分布，k=，換算成標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5/=0.289，稱重561.2 mg樣品時(shí)的不確定度：Urel（m2）=0.289/561.2=5.15×10-4。

（3）量取體積時(shí)引入的不確定度。①5 mL移液管引入的不確定度。5 mL移液管的容量允差為±0.015 mL，按三角分布，k=，算出5 mL移液管的不確定度為：Urel（v4）=0.015/5/=1.22×10-3。②10 mL移液管引入的不確定度。10 mL移液管的容量允差為±0.020 mL，按三角分布，k=，算出10 mL移液管的不確定度為：Urel（v5）=0.020/10/=8.16×10-4。③20 mL移液管引入的不確定度。20 mL移液管的容量允差為±0.030 mL，按三角分布，k=，算出20 mL移液管的不確定度為：Urel（v6）=0.030/20/=6.12×10-4。④25 mL移液管引入的不確定度。25 mL移液管的容量允差為±0.030 mL，按三角分布，k=，算出25 mL移液管的不確定度為：Urel（v7）=0.030/25/=4.90×10-4。⑤50 mL容量瓶引入的不確定度。50 mL容量瓶的容量允差為±0.050 mL，按三角分布，k=，算出50 mL容量瓶的不確定度為：Urel（v8）=0.050/50/=4.08×10-4。

⑥100 mL容量瓶引入的不確定度。100 mL容量瓶的容量允差為±0.10 mL，按三角分布，k=，算出100 mL容量瓶的不確定度為：Urel（v9）=0.10/100/=4.08×10-4。

⑦可調(diào)移液器引入的不確定度。根據(jù)校準(zhǔn)證書可知[4]，1 000 μL可調(diào)移液器吸取500 μL的容量允差為V為±1.0%，吸取1 000 μL的容量允差為V為±1.0%，按均勻分布，k=，分別算出可調(diào)移液器移取500、1 000 μL的不確定度Urel（v10）=1.0%/500/=1.16×10-5，Urel（v11）=1.0%/1 000/=5.78×10-6。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度

采用最小二乘法[5]對(duì)甜蜜素的濃度X與其對(duì)應(yīng)的峰面積Y進(jìn)行線性回歸，得到甜蜜素標(biāo)準(zhǔn)曲線：

Y=1 479.3X–1.395 9，R2=0.999 7。

環(huán)己基氨基磺酸的校準(zhǔn)曲線方程表示為：

y=ax+b（2）

式（2）中，a-校準(zhǔn)曲線的斜率，a=1 479.3;b-校

準(zhǔn)曲線的截距，b=-1.395 9。

本次實(shí)驗(yàn)中，對(duì)醬腌菜中環(huán)己基氨基磺酸進(jìn)行了6次平行測(cè)量，由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得待測(cè)萃取液中甜蜜素的濃度cp，則cp的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

式（3）中，為標(biāo)準(zhǔn)工作液峰面積殘差的標(biāo)準(zhǔn)差;為標(biāo)準(zhǔn)工作液的平均濃度;為標(biāo)準(zhǔn)溶液含量殘差的平方和;n為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量次數(shù);p為cp的測(cè)量次數(shù);a為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率;b為標(biāo)準(zhǔn)曲線截距;A為標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積。

由最小二乘法擬合曲線求的cp時(shí)所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（p）和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（p）。由此得出標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：c甜蜜素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.5 樣品重復(fù)性測(cè)定引入的不確定度

對(duì)試樣中的甜蜜素進(jìn)行了6次重復(fù)測(cè)定

4.6 樣品加標(biāo)回收率引入的不確定度

在樣品中加標(biāo)0.02 mg·mL-1，6次測(cè)定的加標(biāo)回收率為：90.65%、99.35%、94.25%、97.2%、93.1%和103.7%。平均回收率R=96.4%，

4.7 合成不確定度的評(píng)定

4.8 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

擴(kuò)展不確定度由合成不確定度乘以包含因子，取置信水平95%，則k=2，試樣中環(huán)己基氨基磺酸含量測(cè)定的擴(kuò)展不確定度為：Urel=k×urel（x）=2×0.12=0.24。

試樣泡菜中含量為0.190 6 g·kg-1，得擴(kuò)展不確定度為：U=0.190 6×0.24=0.046 g·kg-1。

5 結(jié)論

試樣中的甜蜜素含量可表示為：（0.190 6±0.046）g·kg-1，置信概率95%，k=2。

通過對(duì)氣相色譜法測(cè)定泡菜中甜蜜素進(jìn)行不確定度評(píng)定來源進(jìn)行分析和評(píng)定發(fā)現(xiàn)，在測(cè)定過程中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合、測(cè)量重復(fù)性和方法的回收率對(duì)不確定度的影響較大，而其他引入的不確定度分量對(duì)測(cè)量不確定度的影響結(jié)果不大。

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