酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫含量的不確定度評定

李文文 李怡 尹娟娟 楊帆

摘 要：目的：評定酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫含量的不確定度，找出對不確定度影響最大的關鍵因素。方法：用酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫的含量，通過建立數學模型，對試驗過程中引入的不確定度進行分析與評定。結果：當置信水平為95%，包含因子k=2時，杏脯中二氧化硫的含量為（89.7±0.48）mg·kg-1。結論：檢測結果的不確定度主要來源于樣品滴定過程，其次是氫氧化鈉標準溶液引入的不確定度。

關鍵詞：二氧化硫；酸堿滴定法；杏脯；不確定度

Abstract： Objective： To evaluate the uncertainty of determination of sulfur dioxide content in apricot by acid-base titration and to find out the key factors that have the greatest influence on the uncertainty. Method： The sulfur dioxide content in apricot was determined by acid-base titration. The mathematical model was established and the uncertainty introduced in the test was analyzed and evaluated. Result： When the confidence level was 95% and the inclusion factor was 2， the sulfur dioxide content in apricot was （89.7±0.48） mg·kg-1. Conclusion： The uncertainty of test results mainly comes from the process of sample titration， followed by the uncertainty of sodium hydroxide standard solution.

Keywords： sulfur dioxide; acid-base titration; preserved apricot; uncertainty

二氧化硫是一種食品添加劑，具有漂白、護色、殺菌、防腐、防霉和抗氧化的作用，能改善產品色澤，在杏脯生產過程被廣泛使用[1-2]。食用含大量二氧化硫的食品會損害人體消化系統，導致人體出現腸道功能紊亂、嘔吐、腹瀉等癥狀[3]。《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）明確規定了二氧化硫的使用限量和檢測方法，蜜餞涼果類食品中不得超過0.35 g·kg-1[4]。2022年6月30日，國家衛生健康委員會和國家市場監督管理總局頒布了《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022），用酸堿滴定法代替了碘滴定法，增加了分光光度法、離子色譜法[5]。

本文參照《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[6]、《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS-GL006—2019）[7]，采用《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）中酸堿滴定法測定杏脯中的二氧化硫含量，評定結果的不確定度，分析不確定度來源，計算合成各不確定度分量，最終得出總的不確定度[8]，為實驗室質量控制提供科學、準確的依據[9-13]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

杏脯，采購于超市；實驗用水，《分析實驗室用水規格和試驗方法》（GB/T 6682—2008）中規定的三級水；氫氧化鈉標準滴定溶液（濃度為0.100 6 mol·L-1，標準物質編號為BW20011-0.1-W-500）；30%過氧化氫（優級純，國藥集團化學試劑有限公司）；無水乙醇（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；甲基紅（分析純，天津市天新精細化工開發中心）；鹽酸（ρ20=1.19 g·mL-1，分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；氮氣（純度≥99.9%，蘭州國磊科發成套設備有限公司）。

1.2 儀器與設備

25.00 mL堿式滴定管（A級）；10 mL單標線吸量管（A級）；100 mL容量瓶（A級）；玻璃充氮蒸餾器；電子天平（感量為0.01 g）。

1.3 試驗方法

實驗室檢測溫度為（20±5）℃。檢測方法依據《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）中酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫的含量，采用充氮蒸餾法處理試樣，試樣酸化后在加熱條件下亞硫酸鹽等系列物質釋放SO2，SO2被N2沖出，用H2O2溶液吸收，SO2被氧化為H2SO4，用NaOH標準溶液滴定，記錄氫氧化鈉標準溶液的消耗量，計算試樣中二氧化硫的含量。

1.4 建立數學模型

試樣中二氧化硫的含量計算公式為

式中：X為試樣中二氧化硫含量（以SO2計），mg·kg-1；V為試樣溶液消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；V0為空白溶液消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；c為氫氧化鈉滴定液的摩爾濃度，mol·L-1；m為試樣的質量，g；0.032為1 mL的1 mol·L-1氫氧化鈉標準溶液相當的二氧化硫的質量，g·mmol-1。

2 結果與分析

2.1 不確定度來源分析

酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫含量不確定度的分量來源見表1。

2.2 不確定度評定

2.2.1 樣品稱量引入的相對標準不確定度urel（m）稱取樣品m＝35.42 g（準確至0.01 g），查天平校準證書知，當0≤m≤50 g時，最大允許誤差為0.01 g，按照均勻分布k=，則產生的標準不確定度為

實際稱量樣品8次，平均稱量樣品質量為35.42 g，則樣品稱量引入的相對標準不確定度為

2.2.2 樣品重復測定引入的相對標準不確定度urel（X）

按照《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）中酸堿滴定法，稱取杏脯試樣20～100 g（精確至0.01 g），重復測定8次，按照公式計算杏脯中二氧化硫含量，計算8次重復測定的相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD），結果見表2。

由表3可知，8次測量結果的標準偏差為

則樣品重復測定引入的相對標準不確定度為

2.2.3 氫氧化鈉標準滴定溶液引入的相對標準不確定度urel（c）

氫氧化鈉標準滴定溶液引入的不確定度主要來源于標準溶液濃度、標準溶液稀釋引入的不確定度。

（1）標準溶液濃度引入的不確定度urel（c1）。根據標準物質證書可知，氫氧化鈉標準溶液的擴展不確定度為0.000 2 mol·L-1（k=2），則氫氧化鈉標準溶液濃度引入的相對標準不確定度為

（2）標準溶液稀釋引入的相對標準不確定度urel（c2）。用單標線吸量管準確吸取10.00 mL標準溶液置于100 mL容量瓶中，用水定容，氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度為0.010 06 mol·L-1。標準溶液稀釋引入的不確定度主要來源為10.00 mL單標線吸量管移取氫氧化鈉標準滴定溶液引入的不確定度和100 mL容量瓶定容標準溶液引入的不確定度。

單標線吸量管移取氫氧化鈉標準滴定溶液引入的相對不確定度urel（p）包括單標線吸量管體積的不確定度u（pv）和溫度變化引入的不確定度u（pt），實驗室檢測環境溫度為（20±5） ℃，水在±5 ℃時，膨脹系數近似為2.1×10-4 ℃-1，按照均勻分布[14]，則k=，由溫度變化引入的不確定度為

根據檢定證書可知，10 mL單標線吸量管，等級為A級，其允許誤差為±0.020 mL，按照三角分布[15]，則k=，由單標線吸量管體積的不確定度為

綜上所述，吸量管移取氫氧化鈉標準滴定溶液引入的相對標準不確定度為

容量瓶定容標準溶液引入的相對標準不確定度urel（r）包括容量瓶體積的不確定度urel（rv）和溫度波動引入的不確定度urel（rt）兩部分。溫度波動引入的不確定度分析方法同2.2.3（2），則由溫度波動引入的不確定度ut（r）為

根據檢定證書可知，100 mL容量瓶，等級為A級，允許誤差為±0.10 mL，按照三角分布，則k=，由容量瓶體積引入的不確定度為

由容量瓶定容標準溶液引入的相對標準不確定度為

綜上所述，由標準溶液稀釋引入的相對標準不確定度為

（3）合成氫氧化鈉標準滴定溶液引入的不確定度urel（c）。氫氧化鈉標準溶液濃度引入的不確定度和氫氧化鈉標準溶液稀釋引入的不確定度為兩個獨立的部分，合成得到氫氧化鈉標準滴定溶液引入的不確定度為

2.2.4 樣品滴定過程引入的相對標準不確定度urel（V-V0）

樣品滴定過程引入的不確定度主要由樣品滴定體積V和空白實驗滴定體積V0引入，V和V0相互獨立。

（1）樣品滴定體積V引入的不確定度u（V）。樣品滴定體積引入的不確定度包括滴定管的容量允差，溫度波動，指示劑變色區間和讀數誤差引入的不確定度[9]。

滴定管容量允差引入的不確定度u（V1）。根據計量證書，25.00 mL滴定管允許誤差為±0.040 mL，實際滴定體積為9.88 mL，因體積較小，按三角分布，k=，則滴定管容量允差引入不確定度為

溫度波動引入的不確定度u（V2）。實驗室環境溫度變化為（20±5）℃，水在±5 ℃時，它的膨脹系數近似為2.1×10-4 ℃-1，氫氧化鈉標準溶液的變化系數近似于水的變化系數，按照均勻分布，則k=，由溫度波動引入的不確定度為

指示劑變色區間引入的不確定度u（V3）。采用半滴技術滴定至終點[9]，25.00 mL滴定管半滴體積為0.025 mL，取指示劑變色區間中間值為最終體積，變色區間按均勻分布[14]，則k=，由指示劑變色區間引入的不確定度為

讀數誤差引入的不確定度u（V4）。25.00 mL（A級）滴

定管讀數誤差約為±0.01 mL，按均勻分布，則k=，讀數誤差引入的不確定度為

綜上所述，樣品滴定體積的不確定度u（V）為

（2）空白實驗滴定體積V0引入的不確定度u（V0）。空白實驗消耗氫氧化鈉標準滴定溶液V0為0 mL，空白實驗滴定體積V0引入的不確定度u（V0）可以忽略不計。

（3）合成樣品滴定過程引入的相對標準不確定度urel（V-V0）。綜上所述，滴定過程（V-V0）引入的相對標準不確定度為

2.2.5 合成標準不確定度u（X）

（1）各不確定度分量評定具體見表3。根據評定過程可知，杏脯中二氧化硫含量的相對標準不確定度為

根據測量結果可知，杏脯中二氧化硫的含量為89.7 mg·kg-1，則合成標準不確定度為

（2）擴展不確定度U。取包含概率95%，包含因子k＝2，則酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫的擴展不確定度為U=k×u（X）=0.48 mg·kg-1。

2.2.6 杏脯中二氧化硫含量測定結果

杏脯中二氧化硫含量結果表示為（89.7±0.48）mg·kg-1，包含因子k =2。

3 結論

采用酸堿滴定法測量杏脯中二氧化硫的含量，當置信水平為95%，包含因子k=2時，擴展不確定度為0.48 mg·kg-1，本次實驗測得杏脯中二氧化硫的含量真實表示為（89.7±0.48）mg·kg-1。分析檢測過程中的不確定度來源發現酸堿滴定法測定杏脯中二氧化硫的不確定度主要來源于樣品滴定過程，其次是氫氧化鈉標準溶液引入的不確定度。在酸堿滴定法測量杏脯中二氧化硫的含量時，為減小實驗誤差，確保實驗結果的準確性，實驗人員應在滴定過程中規范操作，使用準確計量的玻璃儀器，重復實驗。

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