干百合中二氧化硫含量測定的不確定度分析

◎ 楊忠芳，陳貽鋼，李宏盛，林青雯，羅才潔，陳 玲

（海南省食品藥品檢驗所三亞分所，海南 三亞 572000）

二氧化硫作為食品添加劑是允許添加到食品生產工藝中的，其作為添加劑的主要作用是防腐、漂白、抗氧化和護色[1-2]。在食品生產工藝中常以焦亞硫酸鉀、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和低亞硫酸鈉等亞硫酸鹽的形式添加到食品中[3-5]。《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）[6]中嚴格規定了不同食品類別允許添加二氧化硫的最大限量，如經表面處理的鮮水果≤0.05 g·kg-1，干制蔬菜≤0.2 g·kg-1，生濕面制品≤0.05 g·kg-1等。聯合國糧農組織世界衛生組織聯合食品添加劑專家委員會對二氧化硫制定的風險暴露量為每日0.7 mg·kg-1，而過量的二氧化硫攝入體內，可能危害到人體的呼吸系統、消化系統、生殖系統和神經系統，進而影響人們的身體健康[7-8]。近年來，我國各省抽檢監測結果公示中二氧化硫不合格的情況常有發生，特別是干百合中的二氧化硫。2022年12月30日國家標準檢測方法《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）[9]開始實施，標準中增加酸堿滴定法、鹽酸副玫瑰苯胺顯色分光光度法和離子色譜法。酸堿滴定法因操作簡單、便捷，且適用于所有食品基質而常被采用。近兩年來，國家監管部門對食品中二氧化硫項目增加了監管力度，說明食品中二氧化硫的安全問題仍是監測重點，因此為了驗證方法能力，為監管提供強有力的技術支撐，評定二氧化硫含量的不確定度尤為重要，在保證了結果的準確度的同時探究對結果影響較大的因素，有針對性地對分析過程加以控制，從而提高檢測實驗室的能力水平。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售干百合，購于超市。

氫氧化鈉標準滴定液（濃度為0.099 9 8 mol·L-1），深圳市博林達科技有限公司；30%過氧化氫（分析純），廣州化學試劑；無水乙醇（分析純），廣州化學試劑；甲基紅，西隴化工；鹽酸（分析純），廣州化學試劑。

1.2 儀器與設備

食品二氧化硫蒸餾儀（ST107-1RW），濟南盛泰電子科技有限公司；刀式研磨儀（格瑞德曼HM-100）；XS204電子天平（梅特勒托利多）；250 mL碘量瓶；10 mL酸堿兩用滴定管，Brand。

1.3 實驗方法

1.3.1 原理

采用充氮蒸餾法處理試樣，試樣加鹽酸溶液酸化后加熱，亞硫酸鹽等系列物質釋放二氧化硫，用過氧化氫溶液吸收蒸餾物，二氧化硫溶于吸收液被氧化成硫酸，用氫氧化鈉標準滴定液滴定，根據氫氧化鈉標準溶液消耗量計算試樣中的二氧化硫含量。

1.3.2 樣品測定

稱取干百合樣品20.00 g（精確至0.01 g，取樣量可視含量高低而定），參照GB 5009.34—2022第一法酸堿滴定法中的試樣測定步驟進行測定。

1.3.3 數學模型

樣品中二氧化硫含量的計算公式為

式中：X為試樣中二氧化硫含量（以SO2計），g·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氫氧化鈉標準溶液（1 mol·L-1）相當的二氧化硫質量（g），g·mol-1。

2 結果與分析

2.1 不確定度來源分析

根據二氧化硫充氮蒸餾檢測原理和數學模型對不確定度的來源分析可知，二氧化硫含量不確定度來源主要有樣品重復測量引入的相對標準不確定度urel(c)、氫氧化鈉標準滴定液引入的相對標準不確定度urel(c)、樣品稱量引入的相對標準不確定度urel(m)、實際消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積（V-V0）引入的相對標準不確定度urel(V-V0)。依據《化學分析中測量不確定度評估指南》（RB/T 030—2020）[10]和《測量不確定度評定和表示》（GB/T 27418—2017）[11]可將不確定度分為A類和B類，樣品重復測量引入的不確定度為A類，樣品稱量引入的不確定度、氫氧化鈉標準滴定液引入的不確定度、實際消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積（V-V0）引入的不確定度為B類不確定度。

2.2 各不確定度分量的評定

2.2.1 樣品重復測量引入的相對標準不確定度urel(n)

對樣品中的二氧化硫含量測定6次，通過貝塞爾公式（2）計算得到標準偏差S，重復測量引入的不確定度結果見表1。

表1 干百合樣品中二氧化硫含量結果表

式中：S為標準偏差，g·kg-1；xi為第i次的測量值，g·kg-1；n為獨立重復測次數；為n次測量結果的算術平均值，g·kg-1。

則樣品重復測量引入的標準不確定度為

則樣品重復測量引入的相對標準不確定度urel(n)為

2.2.2 樣品稱量引入的相對標準不確定度urel(m)

查天平的校準證書標明，電子天平稱量0≤m≤50.0 g最大允許誤差為±0.000 5 g，假設均勻分布，取則天平引入的標準差為一般進行兩次平行實驗，可得到稱量引入的標準不確定度為稱取20.000 g樣品引入的相對標準不確定度為

2.2.3 氫氧化鈉標準滴定液引入的相對標準不確定度urel(c)

實驗使用的氫氧化鈉標準溶液購于深圳市博林達科技有限公司，濃度C為0.099 98 mol·L-1，批號為20221130A1。因樣品含量較高，根據樣品含量調整氫氧化鈉滴定液的濃度，采用原濃度滴定，減少稀釋過程引入的不確定度。查氫氧化鈉標準溶液證書可得其相對擴展不確定度為Urel(c)=0.2%，k=2。

則氫氧化鈉標準滴定液的擴展不確定度為U(c)=C×Ur(c)=0.099 98×0.2%=0.000 199 96 mol·L-1。

氫氧化鈉標準滴定液引入的標準不確定度為

2.2.4 實際消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積（V-V0）引入的相對標準不確定度urel(V-V0)

（1）試樣溶液消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積V引入的不確定度u(V)。試樣溶液消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積為V=4.380 mL，則其引入的不確定度為由10.0 mL滴定管引入的標準不確定度和溫度變化引入的不確定度的合成。①10.0 mL滴定管引入的標準不確定度u(d)。查校準證書可知10.0 mL滴定管為A級，依據《常用玻璃量器檢定規程》（JJG 196—2006）[12]查得最大允許誤差為±0.025 mL，假設均勻分布，則10.0 mL滴定管引入的標準不確定度為②溫度變化引入的不確定度u(t1)。校準溫度為20 ℃，實際操作過程中溫度的變化為（20±5） ℃，變化的溫度為5 ℃，水的體積膨脹系數為α=0.000 21/℃，近似于均勻分布，則溫差效應引入的不確定度為

則試樣溶液消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積V引入的合成不確定度為

（2）空白溶液消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積引入的不確定度u(V0)。空白溶液消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積為V0=0.040 mL，則其引入的不確定度的計算與試樣溶液消耗的體積V一樣，均為由10.0 mL滴定管引入的標準不確定度和溫度變化引入的不確定度的合成。10.0 mL滴定管引入的不確定度為u(d)=0.014 4 mL，而溫度變化引入的不確定度為

則試樣溶液消耗的氫氧化鈉標準滴定液的體積V0引入的合成不確定度為

實際消耗氫氧化鈉標準滴定液體積（V-V0）引入的合成不確定度為

實際消耗氫氧化鈉標準滴定液體積（V-V0）引入的相對標準不確定度為

2.3 合成標準不確定度及擴展不確定度

2.3.1 合成標準不確定度

經過分析評定，各個分量不確定度見表2。

表2 各分量相對標準不確定度結果匯總表

二氧化硫含量測定引入的合成相對標準不確定度為

二氧化硫含量測定引入的合成標準不確定度為

2.3.2 擴展不確定度

在置信水平為95%的情況下，取包含因子k=2，擴展不確定度評定結果為

U=u(X)×k=0.006 80×2=0.014 g·kg-1

則干百合二氧化硫含量的測定結果為（0.690±0.014）g·kg-1，k=2。

3 結論

采用GB 5009.34—2022充氮-蒸餾酸堿滴定法測定干百合中二氧化硫含量為0.690 g·kg-1，即當包含因子k=2時，其擴展不確定度為0.014 g·kg-1，最后結果表示為（0.690±0.014） g·kg-1，k=2。通過不確定度的分析評定，發現對結果影響最大的因素是樣品重復測量，其次是標準滴定液消耗的體積，最后是氫氧化鈉標準滴定液和樣品稱量。因此在二氧化硫含量檢測過程中要對影響較大的因素加以控制，通過增加實驗平行次數、增加人員比對來降低結果的不確定度，提高實驗室檢驗檢測水平，為社會提供科學、公正、客觀的檢驗檢測結果。同時干百合作為蔬菜制品在《食品安全國家標 準食品添加劑使用標準》中的限值為≤0.2 g·kg-1，其二氧化硫含量已經超出限值，日常購買應通過正規渠道，食用應注意不宜過量，同時也為監管部門的監管方向提供一些思考[13-14]。