果汁飲料中甜蜜素測定結果不確定度的評定

趙立群，李寧，石金娥

（吉林省產品質量監督檢驗院，吉林長春130022）

果汁飲料中甜蜜素測定結果不確定度的評定

趙立群，李寧，石金娥

（吉林省產品質量監督檢驗院，吉林長春130022）

本文通過建立不確定度的數學模型，對果汁飲料中甜蜜素的測量不確定度進行了評估，分析了測定過程中存在的不確定度來源，量化了不確定度的分量，并求出合成不確定度和擴展不確定度，最終給出了不確定度測定結果的表示式。

果汁飲料；甜蜜素；不確定度；評定

甜蜜素化學名稱為環己基氨基磺酸鈉，是一種人工合成的無營養性食品甜味劑，分子式為(C5H6)NHSO3Na，分子量為184。甜蜜素的甜味純正，甜度通常認為是蔗糖的30～40倍，由于其甜度高而價格低等優勢，曾被許多國家廣泛使用。因長期存在甜蜜素具致癌性和非致癌性的爭議，美國、日本等國家不允許在食品中添加甜蜜素[1]。目前承認甜蜜素甜味劑地位的國家和地區有超過55個。在我國，甜蜜素作為一種食品加工行業普遍使用的甜味劑，在GB 2760-2011《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中對其使用范圍和最大使用量均有明確的規定，其中飲料類中甜蜜素的最大允許使用量為0.65g/kg[2]。

目前，在國家標準GB/T 5009.97-2003《食品中環已基氨基磺酸鈉的測定》中，對甜蜜素的測定采用的第一法是氣相色譜法，此外，還有比色法，薄層層析法等[3]。本文采用毛細管氣相色譜法測定果汁飲料中甜蜜素的含量，并對所得測試結果進行了不確定度評定。

1 標準物質

準確稱取甜蜜素（環己基氨基磺酸鈉）標準物質（含量為99.0%）1.0000g，用蒸餾水充分溶解，定容至100mL，配制成濃度為10mg/mL的標準儲備液，使用時再根據需要用蒸餾水稀釋成不同濃度的標準工作液。

2 測定過程

本文采用GB/T 5009.97-2003《食品中環己基氨基磺酸鈉的測定》標準中的第一法——氣相色譜法進行測定。稱取果汁飲料試樣20.0g于100mL帶塞比色管中，用移液管加入配制好的5mL 50g/L的亞硝酸鈉溶液，再加入5mL100g/L硫酸溶液，充分搖勻，放入冰浴中反應30min，期間經常振搖使之充分反應，然后再準確加入5g氯化鈉，10mL正己烷，充分搖勻后置漩渦混合器上再振動1min，待比色管中溶液靜止分層后吸出上層正己烷層，提取液進樣上機進行氣相色譜分析。

3 數學模型

試樣中甜蜜素的含量按下式計算：X=C×V/m，式中X為試樣中甜蜜素含量；C為測定用試樣中甜蜜素的濃度；m為試樣質量；V為測定用試樣的體積。

X的相對標準不確定度為：urel(X)={[urel(C)]2+[urel(V)]2+[urel(m)]2}1/2，u(X)：試樣中甜蜜素濃度的標準不確定度，u(m)：試樣稱量質量的不確定度，u(V)：測定用試樣的體積的不確定度，u(C)：測定用試樣中甜蜜素濃度的不確定度。

4 不確定度的評定

4.1 試樣稱量質量m引起的不確定度u(m)

稱量試樣的天平最小刻度為0.0001g，兩次稱量。

4.1.1 天平的置信區間為0.15mg，按均勻分布，由此帶來的不確定度分量為：u1(m)=0.15mg/31/2=0.0866mg。

4.1.2 重復性帶來的不確定度為：u2(m)=0.5×0.1mg=0.05mg。

天平帶來的不確定度為：u’(m)=[0.08662+0.052]1/2=0.10mg。

因為是兩次測量，則：u(m)=[2×u’(m)]1/2=0.141mg，所以由試樣質量帶來的相對不確定度為：

urel(m)=u(m)/m=0.141/20004=7.05×10-6。

4.2 測定用試樣體積帶來的不確定度u(V)

測定用試樣的體積即為萃取液正己烷的體積，用到的是10mL移液管。移液管的不確定度來源有以下4種：校正、溫度、重復性、人員讀數。

4.2.1 校正

10mL移液管的檢定證書給定的精度范圍為±0.01，按均勻分布，則校正的不確定度分量為：

u1(V)=0.01mL/31/2=0.00577mL。

4.2.2 溫度

溫差為2℃，水膨脹系數為2.1×10-4，（P=0.95，C=1.96），

體積變化：V×液體的膨脹系數×△T=10×2.1×10-4×2=0.0042mL，則溫度的不確定度分量為：

u2(V)=0.0042mL/1.96=0.00214mL。

4.2.3 重復性

重復10次統計出標準偏差為0.0092，則不確定度分量為：u3(V)=0.0092mL。

4.2.4 人員讀數

10mL移液管的最小刻度為0.1mL，因此由人員讀數帶來的不確定度分量為：

u4(V)=容器的最小刻度/61/2=0.1mL/61/2=0.0408mL。

綜合以上4項，則由試樣體積帶來的不確定度為：

u(V)=[0.005772＋0.002142＋0.00922＋0.04082]1/2=0.0423mL。

測定用試樣體積帶來的相對不確定度為：

urel(V)=u(V)/V=0.0423mL/10mL=0.00423。

4.3 測定用試樣中甜蜜素濃度的不確定度u(C)

計算公式：C=C0×A/A0，其中C0為甜蜜素標準溶液的濃度，A為試樣峰面積，A0為甜蜜素標準溶液峰面積。則C的相對標準不確定度為：urel(C)={[urel(C0)]2+[urel(A)]2+[urel(A0)]2}1/2。

4.3.1 甜蜜素標準溶液濃度的不確定度u(C0)

計算公式：C0=m0×p/V1，其中m0為稱取的甜蜜素標準物質的質量，p為甜蜜素標準物質的純度，V1為甜蜜素標準溶液定容的體積。

C0的相對標準不確定度：urel(C0)={[urel(m0)]2+[urel(p)]2+[urel(V1)]2}1/2。

4.3.1.1 甜蜜素的稱量不確定度u(m0)

甜蜜素標準物質的稱量同試樣的稱量過程一致，則：

u(m0)=0.10mg，urel(m0)=u(m0)/m0=0.10mg/1000mg=0.001%。

4.3.1.2 甜蜜素標準物質純度的不確定度u(p)

甜蜜素標準物質的純度為99.8%±0.1%，按均勻分布，則：

u(p)=0.1%/31/2=0.0577%，urel(p)=u(p)/p=0.0577%/99.8%=0.0578%。

4.3.1.3 配制甜蜜素標準溶液體積的不確定度u(V1)

定容用100mL容量瓶，其標準不確定度分析與10mL移液管分析相同，得到：

u(V1)=0.100mL，urel(V1)=u(V1)/V1=0.100mL/100mL=0.1%。

甜蜜素標準溶液濃度的相對標準不確定度urel(C0)為：

urel(C0)={[urel(m0)]2+[urel(p)]2+[urel(V1)]2}1/2=0.115%

4.3.2 色譜峰面積A和A0的標準不確定度

色譜峰面積A和A0的標準不確定度分量是由氣相色譜儀的定量重復性引起的不確定度，本文采用外標法與標準比較進行定量。

標準和樣品峰面積的測定結果見表1。

表1 標準和樣品峰面積的測定結果

urel(A0)=u(A0)/A0=0.3819/32.934=0.012，

urel(A)=u(A)/A=0.4006/20.550=0.019。

因此，測定用試樣中甜蜜素濃度的相對不確定度u(C)為：

urel(C)={[urel(C0)]2+[urel(A)]2+[urel(A0)]2}1/2=0.0225。

5 合成不確定度u(X)

合成不確定度是指當測量結果的標準不確定度由若干標準不確定度分量構成時，按方和根得到的標準不確定度，即：

urel(X)={[urel(C)]2+[urel(V)]2+[urel(m)]2}1/2=0.023，

urel(X)=u(X)/X，

u(X)=urel(X)*X=0.023×0.156mg/mL=0.003588mg/mL。

6 擴展不確定度U(X)

將合成不確定度乘以給定概率的包含因子k就得到擴展不確定度。

U(X)=k*u(X)，(k=2)

U(X)=2×0.003588mg/mL=0.007mg/mL。

7 測量不確定度報告與表示

在報告利用氣相色譜法測定果汁飲料中甜蜜素含量的測定結果時給出不確定度值，結果表示如下：

X(甜蜜素)=X±U(X)，(k=2)

X(甜蜜素)=(0.156±0.007)mg/mL。

[1]吳剛,鮑曉霞,虞慧芳,等.黃酒中甜蜜素測定結果不確定度的評定[J].現代測量與實驗室管理,2006(1):20-22.

[2]GB 2760-2011.食品安全國家標準食品添加劑使用標準[S].北京:中國標準出版社,2011(6):29.

[3]GB/T 5009.97-2003.食品中環己基氨基磺酸鈉的測定[S].北京:中國標準出版社,2004(6):3-7.

Abstract:This paper evaluated the measurement uncertainty of sodium cyclamate in the fruit juice by establishing the mathematicalmodelof theuncertainty,analyzed theuncertainty source in themeasurement,quantified theweightof the uncertainty,and get the combined uncertainty and the expanded uncertainty,and gave the expression ofmeasurement resultsof theuncertainty.

Key words:fruit juice beverage;sodium cyclamate;uncertainty;evaluation

Uncertainty Evaluation of Measurem ent Results of Sodium Cyclam ate in Fruit Juice Beverage

ZHAO Li-qun，LINing，SHIJin-e
（Jilin Province ProductQuality Supervision Test Institute,Changchun 130022,China）

TS275.5；TS264.2

A

1008-178X(2012)09-0078-03

2012-06-12

趙立群（1978-），女，吉林長春人，吉林省產品質量監督檢驗院工程師，碩士研究生，從事食品與飲料檢測研究。