氣相色譜法測定泡菜中甜蜜素含量測量不確定度的評定

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定泡菜中甜蜜素不確定度的評定方法。確定了在甜蜜素測定過程中引入的不確定度來源主要有樣品稱量、定容體積、配制標準溶液、標準工作曲線變動、樣品重復性測試、樣品加標回收率。通過對各個不確定度分量進行評定，為泡菜中甜蜜素的檢測提供了有效可靠可溯源的數據。

關鍵詞：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：TS255.54

甜蜜素又稱環己基氨基磺酸鈉，是泡菜生產中常用的甜味劑，其甜度是蔗糖的30～40倍[1]，GB 2760-2014《食品安全國家標準 食品添加使用標準》中明確規定了甜蜜素在腌制蔬菜中的使用量，這就顯得檢測結果數據準確的重要性。本文參照GB 5009.97-2016[2]和測定不確定度評定與表示相關標準[3-5]對氣相色譜法測定泡菜中甜蜜素含量的測量不確定度進行評定。確定影響檢測結果的不確定度主要影響因子，為以后檢測工作提供工作關鍵控制點。

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 儀器設備

氣相色譜儀：美國安捷倫公司附氫火焰離子化檢測器。

1.1.3 色譜參考條件

色譜柱：HP-5，30 m×0.320 mm×0.25 μm;進樣口溫度：250 ℃;柱溫：80 ℃;汽化溫度：150 ℃;檢測器溫度：150 ℃;流速：氮氣40 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：高純氮氣（純度>99.999%），柱前壓67 kPa（相當于10 psi）;進樣量：分流進樣1 μL（分流比30：1）;色譜分析：以保留時間定性，以試樣和標準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，并經常搖動，然后準確加入5 mL正己烷，5 g氯化鈉，搖勻后置旋渦混合器上振動1 min（或振搖80次），待靜置分層后吸取上清液加入到氣相進樣瓶進行氣相色譜分析。如果靜置不能分層就進行離心。

2 數學模型

式（1）中：X-試樣中環己基氨基磺酸的含量，單位g·kg-1;C-由標準曲線計算出定容樣液中環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-試樣質量，單位g。

3 不確定度的來源

根據上述檢測方法，依次分析影響氣相色譜法測定食品中環己基氨基磺酸的不確定度來源主要有：①樣品稱量時引入的不確定度。②定容體積引入的不確定度。③配制標準溶液引入的不確定度。④工作曲線變動引入的相對不確定度。⑤樣品重復性測試引入的不確定度。⑥樣品加標回收率引入的不確定度。

4 不確定度的評定

4.1 樣品稱量時電子天平引入的不確定度

根據校準證書可知，0 g≤m≤50 g區間內最大允許誤差為±0.5 mg，根據均勻分布，k=，換算成標準偏差為0.5/=0.289，稱重5 000 mg樣品時的不確定度：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溶液時的不確定度為：Urel（v3）=0.020/10/=1.15×10-3。

（4）環境溫度變化引入的不確定度。實驗室環境溫度變化在±3 ℃范圍內，?T=3，有機溶劑的膨脹系數a=1.0×10-3，則吸取5 mL溶劑時，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 配制標準溶液引入的不確定度

配制環己基氨基磺酸標準溶液需稱取標準品進行配制，稀釋為一系列標準溶液，繪制標準曲線，分別要用到電子天平，5、10、20、25 mL移液管，500、1 000 μL的可調移液器和50、100 mL容量瓶。

（1）根據標準物質證書，環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）稱取標準品時電子天平引入的不確定度。根據校準證書可知0 g≤m≤50 g區間內最大允許誤差為±0.5 mg，根據均勻分布，k=，換算成標準偏差為0.5/=0.289，稱重561.2 mg樣品時的不確定度：Urel（m2）=0.289/561.2=5.15×10-4。

（3）量取體積時引入的不確定度。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可調移液器引入的不確定度。根據校準證書可知[4]，1 000 μL可調移液器吸取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 標準曲線擬合引入的不確定度

采用最小二乘法[5]對甜蜜素的濃度X與其對應的峰面積Y進行線性回歸，得到甜蜜素標準曲線：

Y=1 479.3X–1.395 9，R2=0.999 7。

環己基氨基磺酸的校準曲線方程表示為：

y=ax+b（2）

式（2）中，a-校準曲線的斜率，a=1 479.3;b-校

準曲線的截距，b=-1.395 9。

本次實驗中，對醬腌菜中環己基氨基磺酸進行了6次平行測量，由標準曲線方程得待測萃取液中甜蜜素的濃度cp，則cp的標準不確定度為：

式（3）中，為標準工作液峰面積殘差的標準差;為標準工作液的平均濃度;為標準溶液含量殘差的平方和;n為標準溶液的測量次數;p為cp的測量次數;a為標準曲線的斜率;b為標準曲線截距;A為標準品的峰面積。

由最小二乘法擬合曲線求的cp時所產生的標準不確定度U（p）和相對標準不確定度Urel（p）。由此得出標準曲線擬合引入的相對標準不確定度為：c甜蜜素的相對標準不確定度為：

4.5 樣品重復性測定引入的不確定度

對試樣中的甜蜜素進行了6次重復測定

4.6 樣品加標回收率引入的不確定度

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

4.7 合成不確定度的評定

4.8 擴展不確定度的評定

擴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，試樣中環己基氨基磺酸含量測定的擴展不確定度為：Urel=k×urel（x）=2×0.12=0.24。

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

5 結論

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。

通過對氣相色譜法測定泡菜中甜蜜素進行不確定度評定來源進行分析和評定發現，在測定過程中標準工作曲線擬合、測量重復性和方法的回收率對不確定度的影響較大，而其他引入的不確定度分量對測量不確定度的影響結果不大。

參考文獻：

[1]關瑾.甜味劑的應用現狀及發展前景[J].當代化工，2002（2）：89-91.

[2]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.GB 5009.97-2016 食品安全國家標準 食品中環己基氨基磺酸鈉的測定[S].北京：中國標準出版社，2016.

[3]全國法制計量管理計量技術委員會.JJF 1059.1-2012 測量不確定度評定與表示[S].北京：中國標準出版社，2013.

[4]國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG 196-2006常用玻璃量器檢定規程[S].北京：中國計量出版社，2006.

[5]顏春榮，徐春祥，武中平，盧劍.氣質聯用法測定含乳飲料中的鄰苯二甲酸脂及其不確定度分析[J].乳品科學與技術，2012（1）：36-39.