酸堿滴定法測定食品中二氧化硫含量的不確定度評定

黃鳳嬌

摘 要：二氧化硫是一種食品添加劑，在食品加工中主要用來對食品進行漂白、防腐和抗氧化，若不在合理范圍內使用，易導致食品中二氧化硫殘留量超標，進而危害身體健康。本文主要對酸堿滴定法測定食品中的二氧化硫含量進行不確定度評定。不確定度分量來自樣品測量的重復性、氫氧化鈉標準溶液濃度、消耗氫氧化鈉標準溶液的體積、樣品稱量。對二氧化硫含量不確定度影響最大的是氫氧化鈉標準溶液滴定過程，其次是樣品的重復性測量過程。結果表明，無花果蜜餞樣品中二氧化硫的測定結果為（64.77±1.68）mg·kg-1，k=2。

關鍵詞：測量不確定度；二氧化硫含量；食品；酸堿滴定法；測量重復性

Abstract： Sulfur dioxide is a kind of food additive， mainly used in food processing for food bleaching， anticorrosion， and antioxidant， but if the food additive is not used within a reasonable scope， it will cause the sulfur dioxide residue in the food to exceed the standard， harm to health. The uncertainty components are derived from the repeatability of the sample measurements， the sodium hydroxide standard solution concentration， the volume of the consumed sodium hydroxide standard solution， and the sample weighing. The biggest influence on the uncertainty of sulfur dioxide content is the titration process of sodium hydroxide standard solution， followed by the repetitive measurement process of the sample. The results showed that the sulfur dioxide in fig preserves was?（64.77±1.68） mg·kg-1， k=2.

Keywords： measure uncertainty; sulfur dioxide content; food; acid-base titration; measurement reproducibility

二氧化硫是國家允許使用的食品添加劑之一，在食品加工中作為漂白劑、防腐劑、抗氧化劑。在限定的含量范圍內使用二氧化硫不會造成中毒，但超出標準攝入量則可能引起慢性中毒，損害人體健康[1]。《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）[2]規定，含硫類食品添加劑在食品中的最大使用量范圍為0.01～0.40 g·kg-1（以二氧化硫殘留量計），為了嚴格控制食品中二氧化硫的使用量，提高二氧化硫檢測方法的準確度十分必要。測量不確定度可以評價測量結果的分散性和可靠程度，能夠評價方法的合理性、可靠性[3]。因此，本文對酸堿滴定法檢測食品中二氧化硫含量進行不確定度評定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗樣品：無花果蜜餞，廣東佳寶集團有限公司；NaOH標準儲備液：0.100 1 mol·L-1，批號15542930，廣州和為醫藥科技有限公司；H2O2溶液（30%）：優級純，山東普惠分化學科技有限公司；無水乙醇：分析純，國藥試劑；甲基紅：分析試劑，上海遠航試劑廠；鹽酸（ρ20=1.19 g·mL-1）：優級純，成都科隆；氮氣：純度＞99.9%。

1.2 儀器與設備

電子天平：BSA224S型，感量0.01 g，I級，示值誤差±0.5 mg，Sartorius科學儀器（北京）有限公司。移液管：2 mL、10 mL，A級，容量允差±0.020 mL，天玻玻璃儀器有限公司。滴定管：25 mL，A級，容量允差±0.04 mL，最小標線為0.1 mL，天玻玻璃儀器有限公司。容量瓶：250 mL，A級，容量允差±0.15 mL，天玻玻璃儀器有限公司；100 mL，A級，容量允差±0.10 mL，天玻玻璃儀器有限公司。

1.3 評定依據及引用文件

二氧化硫含量的不確定度評定主要參考《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[4]、《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）[5]、《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS—GL006：2019）[6]、《常用玻璃量器檢定規程》（JJG 196—2006）[7]。

1.4 實驗方法

將適量樣品用攪拌機絞碎，并混勻，貯存于潔凈盛樣袋內待測。取粉碎后試樣20.00 g，將稱樣好的試樣置于圓底燒瓶中，加水200～500 mL。安裝好裝置后，打開回流冷凝管開關給水，將冷凝管的上端SO2導氣口處連接的玻璃導管置于100 mL錐形瓶底部。錐形瓶內加入3%的H2O2溶液50 mL作為吸收液。在吸收液中加入3滴2.5 g·L-1甲基紅乙醇溶液指示劑，并用NaOH溶液滴定至黃色。開通氮氣，調節氣體流量在1.0～2.0 L·min-1，打開分液漏斗C的活塞，使6 mol·L-1鹽酸溶液10 mL快速流入蒸餾瓶，立即加熱燒瓶內的溶液至沸，并保持微沸1.5 h，停止加熱。將吸收液放冷后搖勻，用NaOH標準溶液滴定至黃色且20 s不褪色，并同時做空白試驗。

2 數學模型

食品中二氧化硫含量的計算公式為

式中：X為樣品中SO2的含量，mg·kg-1；V為樣品消耗NaOH標準溶液的體積，mL；V0為空白溶液消耗NaOH標準溶液的體積，mL；c為NaOH溶液的摩爾濃度，mo1·L-1；0.032為1 mL NaOH溶液相當的SO2的質量，g·mmoL-1；m為樣品質量，g；1 000為換算系數。

3 測量不確定度的來源

3.1 測量重復性引入的相對標準不確定度urel（x）

本文以無花果蜜餞為樣品，對同一樣品進行10次獨立重復性測量（測量結果見表1），得單次測量結果的標準偏差s（x）為

由于實際測量結果為兩次獨立測量結果的算數平均值，故重復性引入的標準不確定度u（x）為

則重復性引入相對標準不確定度urel（x）為

3.2 氫氧化鈉標準滴定溶液配制引入的相對標準不確定度urel（c）

依據GB 5009.34—2022的操作方法，NaOH標準滴定溶液是臨時用10 mL移液管取濃度為0.100 1 mol·L-1的NaOH標準儲備液于100 mL容量瓶中，加無二氧化碳的水稀釋至刻度，其濃度c為0.010 01 mol·L-1。

（1）試驗使用A級10 mL移液管，其容量允差為±0.020 mL，假定為矩形分布，其容量允差引入的標準不確定度u1（c1）為

移液管的校準溫度為20 ℃，本實驗中可能的溫度變化為±5 ℃，水的體積膨脹系數為2.1×10-4 ℃-1，按矩形溫度分布考慮k=，則溫度引入的標準不確定度u1（c2）為

移液管移取NaOH標準儲備液引入的標準不確定度u1（c）為

則移液管移取NaOH標準儲備液引入的相對標準不確定度u1rel（c）為

（2）試驗使用A級100 mL容量瓶，其容量允差為±0.10 mL，近似為矩形分布，容量瓶容量允差引入的不確定度分量u2（c1）為

容量瓶溫度偏離引入的不確定度分量u2（c2）的計算參考3.2（1）中u1（c2）的計算，則

容量瓶定容NaOH標準溶液引入的標準不確定度u2（c）為

容量瓶定容NaOH標準溶液引入的相對標準不確定度u2rel（c）為

（3）使用NaOH標準儲備液時，其相對擴展不確定度為0.2%（k=2），則NaOH標準儲備液濃度引入的相對標準不確定度u3rel（c）為

綜上所述，NaOH標準滴定溶液配制引入的相對標準不確定度urel（c）為

3.3 NaOH標準滴定溶液實際消耗體積引入的相對標準不確定度urel（V-V0）

3.3.1 試樣消耗NaOH標準滴定溶液體積引入的標準不確定度u（V）

（1）滴定管容量允差引入的標準不確定度分量u（V1）。試驗使用A級25 mL滴定管，其容量允差為±0.04 mL，假定為矩形分布，滴定管容量允差引入的標準不確定度分量u（V1）為

（2）滴定管溫度偏離引入的標準不確定度分量u（V2）。由3.1可知，樣品消耗NaOH溶液的平均體積為4.07 mL，溫度偏離引入的標準不確定度分量u（V2）的計算參考3.2（1）中u1（c2）的計算，則

（3）滴定終點偏差引入的標準不確定度分量u（V3）。本方法以甲基紅為指示劑，顏色由紅色變為黃色即為終點，不考慮甲基紅指示劑消耗NaOH標準滴定液的因素，也不考慮滴定終點與等當點之間可能存在的系統誤差，經過多次實驗，最大體積差為1滴即0.05 mL，即偏離范圍為0～0.05 mL，按照均勻分布處理，則k=，即有

綜上所述，試樣消耗NaOH標準滴定溶液體積引入的標準不確定度u（V）為

3.3.2 試劑空白試驗NaOH標準滴定溶液消耗體積引入的標準不確定度u（V0）

評定方法同3.3.1，由3.1可知，試劑空白試驗NaOH標準滴定溶液的平均消耗體積V0為0.02 mL。

滴定管容量允差引入的不確定度分量u1（V0）為

溫度偏離引入的不確定度分量u2（V0）為

終點偏差引入的標準不確定度分量u3（V0）為

綜上所述，試劑空白試驗NaOH標準滴定溶液消耗體積引入的標準不確定度u（V0）為

則NaOH標準滴定溶液實際消耗體積引入的不確定度u（V-V0）為

又由表1可得NaOH標準滴定溶液實際消耗體積的平均值為

則NaOH標準滴定溶液實際消耗體積引入的相對標準不確定度urel（V-V0）為

3.4 樣品稱量引入的相對標準不確定度urel（m）

樣品稱量引入的標準不確定度的影響因素有稱量重復性、樣品稱量的靈敏度、天平示值誤差。樣品稱量的重復性在3.1中測量重復性中已體現。本實驗使用同一天平且稱量樣品的質量差異較小，因此樣品稱量的靈敏度引入的標準不確定度可以忽略不計。本實驗天平為I級，示值誤差±0.5 mg，即0.000 5 g，

按矩陣分布考慮，包含因子k=，則天平示值誤差引入的標準不確定度u（a）為

稱量質量為兩次獨立的稱量，因此樣品稱量引入的標準不確定度u（m）為

由表1可知，樣品質量的平均值為m=20.04 g，則樣品稱量引入的相對標準不確定度urel（m）為

4 合成標準不確定度

測定過程中各相對標準不確定度分量列于表2。

則合成相對標準不確定度urel（X）為

測得SO2含量為64.77 mg·kg-1，則合成標準不確定度u（X ）為

5 擴展不確定度和結果報告

取k=2，計算得到擴展不確定度U（X ）為

U（X ）=ku（X ）=1.68 mg·kg-1。

因此，SO2含量的測定結果為（64.77±1.68）mg·kg-1。

6 結語

通過分析計算，發現對酸堿滴定法測定食品中SO2含量測量結果影響較大的因素是NaOH標準滴定溶液實際消耗體積引入的不確定度，其次是測量重復性。溶液溫度與玻璃量器溫度差異對結果的影響較小，可忽略。另外，在滴定分析的不確定度計算中，目測終點偏差引入的不確定度是不可以忽略的。酸堿滴定法雖然操作較為簡單，但是實驗過程的影響因素較多，如NaOH標準滴定溶液的配制、滴定速度、滴定時振搖頻率、目測終點等。因此，在檢測時應注意操作的規范性，確保實驗結果的準確性。

參考文獻

[1]溫艷霞.二氧化硫在食品加工中的使用和安全現狀分析[J].農產品加工，2018（9）：73-74.

[2]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，食品安全國家標準 食品添加劑使用標準：GB 2760—2014[S].北京：中國標準出版社，2014.

[3]樓明剛.測量不確定度：用于表征測量結果可靠性程度的參數[J].上海計量測試，2000（3）：22-26.

[4]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[5]國家衛生健康委員會，國家市場監督管理總局.食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定：GB 5009.34—2022[S].北京：中國標準出版社，2022.

[6]中國合格評定國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南：CNAS—GL006：2019[EB/OL].（2019-03-15）[2023-03-01].http：//down.foodmate.net/standard/sort/9/56099.html.

[7]國家質量監督檢驗檢疫總局.常用玻璃量器檢定規程：JJG 196—2006[S].北京：中國標準出版社，2006.