分光光度法測定香腸中亞硝酸鹽含量的不確定度評定

劉長姣，王磊，楊柳，孟憲梅

(吉林工商學院 食品工程學院，長春 130507)

分光光度法測定香腸中亞硝酸鹽含量的不確定度評定

劉長姣，王磊，楊柳，孟憲梅*

(吉林工商學院 食品工程學院，長春 130507)

評定分光光度法測定香腸中亞硝酸鹽含量的不確定度。根據GB/T 5009.33-2010中亞硝酸鹽的測定原理和方法，建立相應的數學模型，運用測量不確定度評定的基本方法，對模型中各影響因素的不確定度進行計算和評定。結果表明：香腸樣品液中亞硝酸鹽的質量引入的不確定度最大，是合成不確定度的主要來源。其中亞硝酸鹽曲線擬合引入的不確定度Urelsam(C)是各分量中引入不確定度最大的一項；當取置信概率為95%時，最終得到測量的擴展不確定度為0.095 mg/kg (k=2)。該方法對分光光度法測定香腸中亞硝酸鹽含量結果的不確定度評定具有參考作用。

亞硝酸鹽；不確定度；分光光度法；香腸

亞硝酸鹽是一種常用于肉類制品中的發色劑，同時又可以對產品起到防腐劑的作用，因此在香腸、罐頭等制品中多有使用。雖然亞硝酸鹽對改善產品色澤和延長食品保質期有較好的作用，但其可以降低人體血紅蛋白載血的能力，誘發人體消化系統癌變[1,2]，因此對食品中亞硝酸鹽添加量有嚴格要求，這也對食品中亞硝酸鹽含量的測定提出了更高的要求。目前亞硝酸鹽的測定方法有光譜法、色譜法和電化學[3]，其中光譜法中的分光光度法是GB 5009.33-2010《食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽的測定》中亞硝酸鹽測定的第二法[4]，本文利用此方法測定香腸中亞硝酸鹽的含量，并根據JJF 1059-1999《測量不確定度評定與表示》[5]，對分光光度法測定香腸中亞硝酸鹽含量結果的不確定度進行了計算和評定，為評定測量結果質量提供了科學依據，同時為亞硝酸鹽在香腸等肉制品中的含量測定、結果表達和測定結果質量評定等提供了科學的指導[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香腸：市售農家香腸；亞硝酸鈉：北京化工有限公司；氨基苯磺酰胺和鹽酸N-(1萘)-乙二胺：分析純；TU-1810紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 方法

1.2.1 測定條件

1.2.1.1 標準溶液的配制

準確稱取0.1000 g亞硝酸鈉(硅膠干燥器中干燥24 h)，加水溶解，移入500 mL容量瓶中，加水定容并混勻。臨用前，吸取亞硝酸鈉標準溶液5.0 mL，置于200 mL容量瓶中，加水定容得亞硝酸鈉標準使用溶液。

1.2.1.2 標準曲線的繪制

分別吸取0，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00，1.50，2.00，2.50 mL亞硝酸鈉標準使用液于50 mL帶塞比色管中。分別加入2 mL對氨基苯磺酸溶液，混勻，靜置3～5 min后各加入1 mL鹽酸萘乙二胺溶液，加水至刻度，混勻，靜置15 min，用2 cm 比色杯，以零管調節零點，于波長538 nm處測吸光度，以濃度和吸光度值進行曲線擬合，得到線性回歸方程：Y=0.0164X-0.005，線性范圍：0～12.5 μg。

1.2.2 樣品處理

稱取5 g(精確至0.01 g)制成勻漿的試樣置于50 mL燒杯中，加12.5 mL飽和硼砂溶液，攪拌均勻，以70 ℃左右的水約300 mL將試樣洗入500 mL容量瓶中，于沸水浴中加熱 15 min，取出置冷水浴中冷卻，并放置至室溫。加入5 mL亞鐵氰化鉀溶液, 搖勻, 再加入5 mL乙酸鋅溶液, 以沉淀蛋白質。加水至刻度, 搖勻, 放置30 min,除去上層脂肪, 上清液用濾紙過濾,棄去初濾液30 mL,濾液備用。吸取40.0 mL上述濾液待測。

2 數學模型建立與不確定度來源分析

2.1 建立數學模型

依據實驗分析分光光度法測定食品中亞硝酸鹽含量的過程，結果以mg/kg表示，建立數學模型如下：

式中：X為香腸樣品中亞硝酸鹽的含量，mg/kg;m為香腸樣品的質量，g；C為測量用樣品液中亞硝酸鹽的質量，μg；V1為樣品提取液定容的體積，mL；V2為測量用樣液的體積，mL。

2.2 測定不確定度來源分析

根據分光光度法測定香腸中亞硝酸鹽含量的實驗過程，并結合計算結果的數學模型，分析可得：影響亞硝酸鹽含量測定的不確定度分量包括樣品液中亞硝酸鹽的質量、樣品液定容體積的不確定度、樣品質量的不確定度和測量用樣液體積的不確定度。

樣品液中亞硝酸鹽質量的不確定度與標準樣品純度，配制標準使用溶液用玻璃量器稱量和移取、吸光度擬合直線方程求樣品液中亞硝酸鹽質量的不確定度等有關。樣品液定容體積和測量用樣液體積的不確定度與定容時使用的容量瓶體積的不確定度等有關。樣品稱量質量的不確定度與樣品稱量的最大允許差和重復性誤差有關。

3 不確定度分量的評定

3.1 樣品液中亞硝酸鹽質量的不確定度Urelsam(C)

3.1.1 標準樣品配制帶來的不確定度urelstd(C)

3.1.1.1 標準樣品純度帶來的不確定度urel1(C)

相對不確定度為：urel1(C)=u(C)/P=0.00289/0.995=0.0029。

3.1.1.2 標準使用溶液配制帶來的不確定度urel2(C)

標準使用溶液帶來的不確定度包括標準物質稱量帶來的不確定度，稀釋過程選用吸量管和定容用容量瓶帶來的不確定度，包括500 mL和200 mL容量瓶各1個，5 mL吸量管1支。

a.標準物質稱量不確定度urel2(m)

相對標準不確定度urel2(m)=u2(m)/m=0.0577/100.0=0.000577。

b.容量瓶體積(500 mL)帶來的不確定度urel2(V)

溫度引起體積變動的不確定度u2(T)：溫度引起體積的變動分為容器體積膨脹和溶液體積膨脹。液體膨脹明顯大于容量瓶的體積膨脹，因此只考慮溶液體積膨脹。實驗室內溫度變動±4 ℃，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，按95%置信概率區間時，產生的體積變化量=體積×膨脹系數×ΔT=500×2.1×10-4×4=0.421 mL，u2(T)=(500× 2.1×10-4× 4)/1.96=

0.2143 mL。

所以容量瓶體積帶來的不確定度urel2(V)= [u22(V)+u22(T)]1/2/V=0.0005168。

c.容量瓶體積(200 mL)帶來的不確定度urel3(V)

溫度引起體積變動的不確定度u3(T)：考慮溶液體積膨脹。實驗室內溫度變動±4 ℃，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，按95%置信概率區間時，產生的體積變化量=體積×膨脹系數×ΔT=200×2.1×10-4×4=0.168 mL，則u3(T)=(200× 2.1×10-4× 4)/1.96=0.085714 mL；urel3(V)= [u32(V)+u32(T)]1/2/V=0.00060927。

d.吸量管校正不確定度urel4(V)

溫度引起體積變動的不確定度u4(T):實驗室內溫度變動±4 ℃，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1。按95%置信概率區間時，產生的體積變化量=體積×膨脹系數×ΔT=5.0×2.1×10-4× 4=0.0042 mL，u4(T)=0.0042/1.96=0.00214；urel4(V)= [u32(V)+u32(T)]1/2/V=0.00291。

由3.1.1可得標準樣品配制帶來的不確定度：urelstd(C)= [urel12(C)+urel2(V)+urel32(V)+urel42(V)]1/2=0.00369。

3.1.2 標準曲線繪制使用吸量管和比色管帶來的不確定度urelt(C)

3.1.2.1 吸量管校正不確定度urelt(V)

3.1.2.2 溫度引起體積變動的不確定度urelt(T)

實驗室內溫度變動±4 ℃，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1。按95%置信概率區間時，產生的體積變化量=體積×膨脹系數×ΔT=5.0×2.1×10-4×4=0.0042 mL，urelt(T)=0.0042/1.96=0.00214。

由上述可得標準使用液移取帶來的不確定度：urelt(C)= [urelt2(V)+urelt2(T)]1/2/V=0.00291。

3.1.3 曲線擬合過程帶來的不確定度urelcur(C)

方程表示為y=bx+a，曲線斜率b=0.0146，曲線截距a=-0.005。

計算得us=0.2174 μg，urelcur(C)=us/y=0.2494/4.75=0.04577。

3.1.4 分光光度計測定亞硝酸鹽的不確定度urelins(C)

根據上述各影響因素的不確定度計算樣品液中亞硝酸鹽質量的不確定度為：Urelsam(C)=[urelstd2(C)+urelt2(C)+urelcur2(C)+urelins2(C)]1/2=0.04630。

3.2 樣品稱量質量的測定不確定度Urelsam(m)

相對標準不確定度Urelsam(m)=usam(m)/m=0.057736/5000=0.0000114。

3.3 樣品液定容體積帶來的不確定度Urelsam(V1)

溫度引起體積變動的不確定度usamt(T)：同上只考慮溶液體積膨脹。實驗室內溫度變動±4 ℃，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，按95%置信概率區間時，產生的體積變化量=體積×膨脹系數×ΔT=500×2.1×10-4×4=0.421 mL；usamt(T)=(500× 2.1×10-4× 4)/1.96=0.2143 mL。

由上述可得樣品液定容體積帶來的不確定度為：Urelsam(V1)= [usamv2(V1)+usamt2(V1)]1/2/V=0.0005168。

3.4 測量用樣液體積的不確定度usamt(V2)

測量用樣液利用50 mL量筒移取，因此包括量具校準的不確定度和溫度變化引起體積變動的不確定度。

溫度引起體積變動的不確定度usamt2(V2)：按95%置信概率區間時，產生的體積變化量=體積×膨脹系數×ΔT=50×2.1×10-4×4=0.042 mL。usam2(V2)=0.042/1.96=0.021 mL。

由上述可得樣品液測定體積帶來的不確定度為：

usamt(V2)= [usamt12(V2)+usamt12(V2)]1/2/V=0.002917。

4 結果報告

根據數學模型中各影響因子是乘除關系，并且各輸入量不相關，則合成不確定度為：

U(X)=Urel(X)×X=0.050×0.95=0.0475 mg/kg。

評定其擴展不確定度，取置信概率95%，取包含因子k=2，則U=U(X)×2=0.095 mg/kg。

報告結果：分光光度法測定香腸中亞硝酸含量為(0.95±0.095) mg/kg。

5 討論

本文通過對香腸中亞硝酸鹽含量計算模型中各因素進行不確定度分析，根據JJF 1059-1999《測量不確定度評定與表示》進行計算和合成。結果表明：當香腸中亞硝酸鹽含量為0.95 mg/kg時，測量結果的擴展不確定度為0.095 mg/kg。相對不確定度分量見圖1。

圖1 合成相對不確定度分量

由圖1可知，各不確定度分量中，樣品液中亞硝酸鹽質量的不確定度所占比例最大。

圖2 urelsam(C)相對不確定度分量

注：1為urelstd(C)；2為urelt(C)；3為urelcur(C)；4為urelins(C)。

由圖2可知，Urelsam(C)的各分量中，曲線擬合引入的不確定度Urelsam(C)比例最大。因此，在測定中要嚴格控制標準曲線的質量，從而可以得到質量更高的測定結果。

[1]PhillipsW E. Naturally occurring nitrate and nitrite in foods in relation to infant methaemoglobinaemia[J].Food and Cosmetics Toxicology,1971,9(2):219-228.

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[8]何霜，李姍，葉嘉榮.微波消解-石墨爐原子吸收測定乳粉中鉛的不確定度評定[J].廣東化工，2015,42(20)：121-122.

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Uncertainty Evaluation of Nitrite Content in Sausage Detected by Spectrophotometry

LIU Chang-jiao, WANG Lei, YANG Liu, MENG Xian-mei*

(School of Food Engineering, Jilin Business and Technology College，Changchun 130507, China)

Evaluate the uncertainty of nitrite content in sausage detected by spectrophotometry. Mathematical model is established on the basis of the principle and method of nitrite determination in GB/T 5009.33-2010. The uncertainties of factors in mathematical model are analyzed and calculated. The results show that the uncertainty of nitrite in the quality is the largest in sausage sample liquid and it is the main source of compound uncertainty. Urelsam(C) is the main source of the component uncertainties, which is synthesized and extended. An expanded uncertainty of 0.095 mg/kg is obtained at the confidence probability of 95% and coverage factor of 2.The method provides reference for the uncertainty evaluation of nitrite content in sausage detected by spectrophotometry.

nitrite;uncertainty;spectrophotometry;sausage

2017-02-15 *通訊作者

吉林省教育廳“十二五”科學技術研究項目(2014439)

劉長姣(1981-)，女，遼寧通化人，講師，博士，研究方向：天然產物有效成分提取與分離。

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.07.026

1000-9973(2017)07-0125-04