氣相色譜法測定葡萄汁飲料中甜蜜素含量的不確定度評定

韓順林

（晉中市綜合檢驗檢測中心，山西晉中 030600）

葡萄酸甜多汁，富含葡萄糖、氨基酸和各種維生素等營養成分，深受人們的喜愛，隨著食品工業的發展，市場上各種品牌多種多樣的葡萄汁飲料琳瑯滿目，備受消費者歡迎。然而，葡萄汁飲料在生產過程中會通過加入甜味劑、防腐劑和著色劑等添加劑來改善風味。甜蜜素作為一種甜度高、口感好、價格低廉、應用廣泛的甜味劑，常常被添加入葡萄汁飲料等各類飲料中，如長期飲料這類飲料，過量攝入甜蜜素對人體肝臟和神經系統有著潛在危害。因此，加強葡萄汁等各類飲料中甜蜜素的監管檢測非常必要[1-4]。目前，國內食品中甜蜜素測定的國家標準GB 5009.97—2016[5]中規定了氣相色譜法、液相色譜法、液相色譜-質譜/質譜法，本機構結合實驗室設備條件與檢測需求，選擇氣相色譜法。測量不確定度是與測量結果準確程度緊密相關的重要參數，不確定度分析評定作為分析實驗室的基礎工作，已經成為檢驗檢測機構提升質量技術水平的關鍵因素之一[6-8]。本研究依據JJF 1059.1—2012[9]中的規范要求，對氣相色譜法測定葡萄汁飲料中甜蜜素含量的不確定度進行了分析和評定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄汁飲料（購自某便利店）；甜蜜素標準溶液（以環己基氨基磺酸計：10.0 mg·mL-1，北京海岸鴻蒙標準物質技術有限責任公司）；正庚烷（色譜純，迪馬科技）；硫酸（優級純，北京化工廠）；氯化鈉、亞硝酸鈉（均為分析純，天津市天力有限公司）；實驗用水為一級超純水。

1.2 儀器與設備

Agilent 7890A 氣相色譜儀（美國安捷倫公司）；AL104 電子天平（瑞士梅特勒－托利多公司）；VORTEX MS3 旋渦混合儀（德國艾卡公司）。

1.3 測量方法步驟

參照GB 5009.97—2016 中第一法——氣相色譜法。

1.3.1 標準溶液配制

準確吸取1.0 mL 濃度為10.0 mg·mL-1的 甜 蜜素（以環己基氨基磺酸計）標準溶液于10 mL 容量瓶中，用超純水定容至刻度，配制成甜蜜素濃度為1.0 mg·mL-1的標準中間液。分別吸取0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL 濃度為1.0 mg·mL-1的標準中間液，0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL 濃 度 為10.0 mg·mL-1的 標 準 溶液，用超純水稀釋定容至10.0 mL，配制成甜蜜素濃度為0.01 mg·mL-1、0.02 mg·mL-1、0.05 mg·mL-1、0.10 mg·mL-1、0.20 mg·mL-1和0.50 mg·mL-1的標準系列溶液，全部轉移至離心管中待衍生化。

1.3.2 試樣制備衍生

準確稱取25.0 g 搖勻的飲料試樣，用超純水定容至50.0 mL，搖勻。取10.0 mL 稀釋混勻后的飲料試樣于離心管中，將其與配制的標準系列溶液冰浴5 min，依次加入5.0 mL 正庚烷、2.5 mL 濃度為50 g·L-1的亞硝酸鈉溶液，2.5 mL 濃度為200 g·L-1的硫酸溶液，蓋好離心管蓋，搖勻后置于冰浴中30 min，其間振搖3 次；加入2.5 g 氯化鈉，渦旋振蕩1 min，低溫靜置20 min 后吸取上清液待測。

1.3.3 氣相色譜條件

色譜柱：HP-5（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；進樣量：1 μL；進樣口溫度：230 ℃；載氣：高純氮，流量為2.0 mL·min-1；進樣方式：分流進樣，分流比為5 ∶1；柱箱溫度：52 ℃保持3 min，以10 ℃·min-1升 至90 ℃保 持0.5 min，再 以20 ℃·min-1升 至200 ℃保持3 min；FID 檢測器溫度：250 ℃；H2流量：30 mL·min-1；Air 流量：300 mL·min-1；尾吹流量：25 mL·min-1；色譜峰保留時間定性，峰面積外標法定量。

1.4 測量數學模型

依據測定過程，建立測定模型為

式中：X為葡萄汁試樣中甜蜜素（以環己基氨基磺酸計）的含量，g·kg-1；c為由標準工作曲線計算出樣液中甜蜜素的濃度，mg·mL-1；V為葡萄汁試樣定容體積，mL；m為試樣的稱樣量，g。

2 結果與分析

2.1 測量不確定度來源分析

根據試樣測量方法及數學模型可知，該方法的A 類測量不確定度來源于測量重復性與標準曲線擬合，其中測量重復性不確定度分量包含了標準溶液配制以及氣相色譜重現性引入的不確定度；B 類測量不確定度來源于甜蜜素標準溶液賦值、試樣移取定容體積與稱樣量。

2.2 測量不確定度分量評定

2.2.1 測量重復性的不確定度分量

將某品牌葡萄汁飲料試樣在不同時間使用1.3 測量方法步驟重復檢測6 次，結果見表1。其標準不確定度為u(s) == 0.000 85；相對標準不確定度為= 0.002 39。2.2.2 標準曲線擬合的不確定度分量

表1 葡萄汁飲料中甜蜜素的測量結果統計（n=6）

分別對6個濃度水平的甜蜜素標準系列溶液重復測定3 次，用最小二乘法擬合線性回歸方程，甜蜜素的標準曲線方程為y=1 752.184 23x，b=1 752.184 23，a=0。由標準曲線擬合引入的標準不確定度為，其中SR=，n為標準系列溶液測定總次數，n=18；P為葡萄汁飲料試樣測量次數，P=6；c—為標準曲線各個濃度的平均值，c—=0.147 mg·mL-1；被測試樣溶液中甜蜜素平均含量為0.354 g·kg-1，在工作曲線中查得其甜蜜素的濃度為c=0.177 mg·mL-1，(c-c—)=（0.177-0.146）2=0.000 961，=0.173 9，SR=4.125 8，u(c)=0.001 12，= 0.006 35。

2.2.3 標準溶液賦值的不確定度分量

查閱甜蜜素標準溶液的標準物質證書[編號GBW(E)100173，批號為B511]可知，其相對擴展不確定度為U=2%（k=2），因此，urel(cb)=2%/2=0.010。

2.2.4 移取定容體積的不確定度分量

玻璃儀器引入不確定度按照三角分布，根據公式urel(V) =來計算。

葡萄汁試樣定容使用50 mL 容量瓶（A 級），根據JJG 196—2006[10]規定，其允差為±0.05 mL，計算得urel(V1)=0.000 4；準確吸取10 mL 試樣轉移入離心管使用10 mL 單標線吸量管（A 級），根據JJG 196—2006 規定，允差為±0.020 mL，計算得urel(V2)=0.000 8；試樣中加入5 mL 正庚烷使用5 mL 單標線吸量管（A級），根據JJG 196—2006 規定，允差為±0.015 mL，計算得urel(V3)=0.001 2；合成得試樣移取定容體積引入的相對標準不確定度為urel(V)=0.001 5。

2.2.5 試樣稱樣量的不確定度分量

稱取25.0 g 葡萄汁試樣時使用AL104 電子天平，檢定證書查得其最大允差為0.3 mg，按照均勻分布考慮，其標準不確定度為u(m) == 0.173 2，樣品質量為25.0 g，其相對標準不確定度為urel(m)=0.173 2/25=6.93×10-6。

2.3 合成與擴展不確定度評定

2.3.1 合成不確定度

上述urel(s)、urel(c)、urel(cb)、urel(V)和urel(m)等5個分量互不相關，根據方和根公式計算得相對合成不確定度為urel(X)== 0.012 2。

葡萄汁飲料中甜蜜素含量測定的標準合成不確定度為u=0.012 2×0.354=0.004 3 g·kg-1。

2.3.2 擴展不確定度

取包含因子k=2，近似95%置信概率，計算得葡萄汁飲料試樣中甜蜜素測定的擴展不確定度為U=ku=0.008 6 g·kg-1。

2.4 測量不確定度結果

綜上計算得測量不確定度結果為（0.354±0.008 6）g·kg-1，k=2，P=95%。

3 結論

通過分析評定氣相色譜法測定葡萄汁飲料中甜蜜素含量的不確定度分量，可以看出標準溶液賦值對測量結果不確定度影響最大，因此食品檢驗檢測結果應購買經國家認證的有證標準物質，重視儀器的維護保養提高其穩定性，此外還要重視檢驗人員專業技能的提升，以便控制測量不確定度，提升檢測結果的準確度。