氣相色譜法測定雪糕中甜蜜素的不確定度評定

李宏珍，趙 婷，趙 雪，李旭軍

（成都市華測檢測技術(shù)有限公司，四川成都 610041）

0 引言

不確定度反映了在檢測過程中由誤差導致的實際值出現(xiàn)偏差的大小程度，是檢測結(jié)果準確程度的一種評價指標和方式。檢測機構(gòu)在出具試驗報告的同時出具該檢測項目的不確定度說明，能夠更加確切地說明該實驗室所具有的檢測能力及技術(shù)水平[1]，因此評定一個檢測項目的不確定度在試驗方法、流程及試驗結(jié)果中扮演著至關(guān)重要的角色，在實際檢測中不容忽視。

甜蜜素作為一種甜味劑食品添加劑，在食品行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，被應用于很多食品中，但同時也是很多食品中禁止使用的食品添加劑。參照國家標準GB 5009.97—2016《食品安全國家標準食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定》第一法氣相色譜法，測定雪糕中的甜蜜素并進行不確定度評定。了解其不確定度的主要來源，以便在工作中引起重視并予以改進，為檢測結(jié)果的正確評價提供一定的科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 儀器

7890B型氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司產(chǎn)品；LE204E 220 g/0.1 mg型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；SK8200HP型超聲波清洗機，上海科導超聲儀器有限公司產(chǎn)品；XW-80A型渦旋混合器，上海精科實業(yè)有限公司產(chǎn)品；LD5-2B型離心機，北京京立離心機有限公司產(chǎn)品。

1.1.2 試劑

氫氧化鈉（分析純），成都市科隆化學品有限公司提供；正己烷（色譜純），上海星可高純?nèi)軇┯邢薰咎峁宦然c（分析純）、濃硫酸（分析純）、硫酸鋅（分析純）、亞硝酸鈉（分析純）、亞鐵氰化鉀（分析純），國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2 檢測方法

按照國家標準GB 5009.97—2016《食品安全國家標準食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定》第一法氣相色譜法[2]檢測方法，稱雪糕樣品5 g于50 mL離心管，加水30 mL，超聲提取30 min，加入2 mL亞鐵氰化鉀和2 mL硫酸鋅溶液，混勻沉淀蛋白后以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心10 min，過濾，收集濾液并用水定容至50 mL，混勻備用。取收集液于50 mL離心管中，冰浴冷卻5 min后加入正己烷，混勻后加入2.5 mL亞硝酸鈉溶液和2.5 mL硫酸水溶液，混勻后冰浴環(huán)境下衍生30 min，衍生期間振蕩3～5次以確保衍生完全。衍生后加入適量氯化鈉，混勻后以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心10 min，取上清液上機分析。

1.3 標準曲線的配制

取甜蜜素標準溶液 （10.0 mg/mL） 50，100，200，500μL和甜蜜素標準溶液（1.0 mg/mL） 100，200μL，用超純水定容至10.0 mL，得到10，20，50，100，200，500μg/mL的標準工作液，并同樣品一起衍生。

1.4 儀器條件

色譜柱HP-5（30 m×320μm×0.25μm）；進樣口溫度230℃，分流比5∶1，升溫程序為初始溫度55℃保持0 min，以10℃/min速率升至90℃保持0.5 min，以20℃/min速率升至200℃保持3 min，進樣量1μL，檢測器溫度260℃，色譜柱流量1 mL/min，氫氣流量30 mL/min，空氣流量330 mL/min。

2 數(shù)學模型建立

2.1 數(shù)學模型

評定某個項目的不確定度，應在計算公式的基礎(chǔ)上建立數(shù)學模型并逐步分析可能引入不確定度的因素[3]，試驗中甜蜜素含量計算公式為：

式中：X1——試樣中甜蜜素的含量，g/kg；

C——由標準曲線計算出定容樣液中甜蜜素的質(zhì)量濃度，μg/mL；

m——試樣質(zhì)量，g；

V——試樣的最后定容體積，mL；

f——回收率，%。

結(jié)合以上公式和《化學分析中不確定度的評估指南》[4]，氣相色譜法測雪糕中甜蜜素含量的相對標準不確定為：

2.2 不確定度來源的分析

結(jié)合測定試樣中甜蜜素的計算公式、檢測方法和實際操作對其不確定度來源分析可知，采用氣相色譜法測雪糕中甜蜜素含量，影響試驗結(jié)果的不確定度因素主要包括稱取樣品誤差，試樣定容誤差，標準溶液配制、標準工作曲線配制、標準曲線擬合引入的誤差，試驗過程中回收率引入誤差[5]。

甜蜜素含量測定不確定來源見圖1。

3 各不確定度分量的分析及計算

3.1 樣品稱量引入的不確定度

當稱樣量為5.000 0 g，所需天平的最大允許誤差為±0.1 mg，按照矩形分布原則，在樣品稱量過程中天平引入的不確定度為：

3.2 甜蜜素標準溶液配制過程引入的不確定度

甜蜜素在檢測過程中由標準溶液配制引入的不確定度主要包括標準品的純度、標品的稱量及標品的配制過程，具體分析如下：

3.2.1 標準物質(zhì)純度（P） 引入的不確定度

由甜蜜素標準溶液證書可知其純度為99.90%，按照矩形分布原則，由標準品純度引入的標準不確定度和相對不確定度分別為：

相對不確定度為：

3.2.2 天平稱量引入的不確定度

標品的稱量需用十萬分之一的天平，其最大允許誤差為±0.01 mg，按照矩形分布原則，稱取113 mg甜蜜素標品時，由天平引入的標準不確定度和相對不確定度分別為：

相對不確定度為：

3.2.3 標準品配制過程中引入的不確定度

標準品在配制過程中，所使用的定容容器和環(huán)境溫度的變化是引入不確定度的主要來源，具體分析如下：

（1）標準品配制過程中由定容容器引入的不確定度。標準品在配制過程中需使用A級容量瓶（10.0 mL） 和A級單標線吸量管（5.0 mL），依據(jù)JJG 196—2006常用玻璃量具檢定規(guī)程，A級容量瓶（10.0 mL）的最大允許偏差為±0.020 mL，A級單標線吸量管（5.0 mL）最大允許偏差為±0.015 mL，按照矩形分布原則，A級容量瓶（10.0 mL） 引入的標準不確定度和相對不確定度分別為：

相對不確定度為：

A級單標線吸量管（5.0 mL）引入的標準不確定度和相對不確定度分別為：

相對不確定度為：

則在標準品配制過程中由定容容器引入的合成不確定度為：

（2）標準品配制過程中環(huán)境溫度變化引入的不確定度。在標品配制過程中，環(huán)境溫度的變化也會影響標準溶液配制的準確性，從而產(chǎn)生不確定度。依照JJG 196—2006常用玻璃量具檢定規(guī)程，玻璃量器最佳使用環(huán)境溫度為20℃，而實驗室環(huán)境溫度保持在20±5℃，在20±5℃溫度范圍下，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4，此系數(shù)遠大于玻璃器具的體積膨脹系數(shù)，因此在實際檢測過程中，環(huán)境溫度變化對玻璃器具體積的影響可忽略[6]，按照矩形分布原則，標品配制過程中溫度引入的標準不確定度和相對不確定度分別為：

相對不確定度分別為：

則在標準品配制過程中由定容容器引入的不確定度為：

綜合以上分析，標準品在配制過程中引入的合成不確定度為：

3.3 標準工作液配制過程中引入的不確定度

用10.0 mg/mL的甜蜜素標準溶液配制系列曲線10，20，50，100，200，500μg/mL時，需使用移液管 （1 mL） 6次和容量瓶 （10 mL） 6個[7]。

3.3.1 標準工作液配制由移液管引入的不確定度

依照JJG 196—2006常用玻璃量具檢定規(guī)程A級1 mL移液管的允許誤差為±0.007 mL，按照矩形分布的原則，使用6次移液管（1 mL） 引入的相對不確定度為：

3.3.2 標準工作液配制由容量瓶引入的不確定度

依據(jù)JJG 196-2006《常用玻璃量具檢定規(guī)程》，A級容量瓶（10.0 mL） 的最大允許偏差為±0.020 mL，照矩形分布的原則，標準工作液配制由容量瓶（10 mL） 引入的相對不確定度為：

3.3.3 標準工作液配制由環(huán)境溫度變化引入的不確定度

根據(jù)3.2標準品配制過程環(huán)境溫度變化引入的不確定度計算原則，A級移液管（1 mL） 和容量瓶（10 mL）在使

用時由環(huán)境溫度引入的相對不確定度分別為：

綜合以上分析，標準工作液在配制過程中引入的合成不確定度為：

3.4 標準工作曲線擬合引入的不確定度

所用標準工作液為6個不同質(zhì)量濃度梯度，且每個梯度重復測定3次，并采用最小二乘法擬合甜蜜素標準曲線[8]，得每個梯度質(zhì)量濃度的峰面積。

最小二乘法擬合標準曲線數(shù)據(jù)見表1。

擬合標準曲線的方程為：

式中：y——色譜峰面積，mAU；

表1 最小二乘法擬合標準曲線數(shù)據(jù)

a——曲線斜率；

x——甜蜜素質(zhì)量濃度，μg·mL-1；

b——截距

即擬合曲線結(jié)果為：y=2.119 3x+0.892 5，R2=1.000 0.

則標準工作液峰面積殘差的標準差

對樣品重復平行測定9次，得雪糕試樣中甜蜜素的平均含量為C樣=26.615μg/mL，則由標準工作曲線擬合引入的相對不確定度為：=0.008 86.

綜合以上分析，由標準品配制、標準工作曲線配制、標準工作曲線擬合引入的合成不確定度為：

3.5 試樣定容引入的不確定度

3.5.1 定容容器引入的不確定度

試樣在處理過程中使用了A級50 mL容量瓶（50 mL），依據(jù)JJG 196—2006常用玻璃量具檢定規(guī)程，A級容量瓶（50 mL） 的最大允許偏差為±0.05 mL，按照矩形分布原則，試樣處理過程中定容容器引入的相對不確定度為：

3.5.2 定容過程中由環(huán)境溫度變化引入的不確定度

依照JJG 196—2006常用玻璃量具檢定規(guī)程，玻璃量器應在環(huán)境溫度為20℃條件下使用，而實驗室環(huán)境溫度保持在20±5℃，在此溫度范圍內(nèi)，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4，按照矩形分布原則，在定容時溫度變化引入的相對不確定度分別為：

因此試樣定容過程中的相對標準不確定度為：

3.6 回收率引入的不確定度

樣品在進行前處理時，每一步的操作都可能引入誤差，逐步分析每一操作所引入的不確定度很困難，則結(jié)合實際工作情況，可用回收率來統(tǒng)一評定試樣在處理過程中引入的不確定度[9]。對雪糕樣品進行高、中、低3個水平的加標回收試驗，且每個水平進行3次平行測定，根據(jù)9次測定結(jié)果計算其回收率。

加標回收試驗引入的不確定度見表2。

表2 加標回收試驗引入的不確定度

則由樣品前處理過程引入的相對標準不確定度[10]為：

4 合成標準不確定度評定

綜合以上各個分量的相對不確定度，計算氣相色譜法測定雪糕中甜蜜素的相對合成標準不確定度為：

5 擴展不確定度

參照標準JJF 1059.1—2012測量不確定度評定與表示[11]，對于大多數(shù)測定不確定評估，取置信水平95%，k=2。試驗用氣相色譜法測定雪糕中甜蜜素含量的平均結(jié)果X=0.266 g/kg，則擴展不確定度為：

因此，按照國家檢測標準用氣相色譜法對雪糕中甜蜜素進行測定，其測定結(jié)果為X=0.266 g/kg±0.015 0 g/kg，k=2，p=95%。

6 結(jié)論

采用氣相色譜法測定雪糕中甜蜜素含量結(jié)果：0.266 g/kg±0.015 0 g/kg，k=2，p=95%。參考國標GB 5009.97—2016食品安全國家標準食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定第一法氣相色譜法，同時根據(jù)測定不確定度的評定方法，建立氣相色譜法測甜蜜素的數(shù)學模型，從稱量樣品、標品、標準曲線的配制及標準曲線擬合、樣品定容、測試過程中加標回收率幾個方面對不確定度進行評價，根據(jù)對各分量不確定度結(jié)果分析可知，氣相色譜法測定雪糕中甜蜜素的不確定度主要來源為標準工作曲線擬合，其次是標準工作曲線配制及檢測過程中回收率，此結(jié)論與眾多類似研究結(jié)果基本保持一致[12-16]。因此，在實際測定過程中，為提高檢測數(shù)據(jù)的準確度，應著重注意以下幾點：增加標準系列質(zhì)量濃度測定的次數(shù)及平行樣品的測定；通過定期培訓或練習的方式提高人員的技術(shù)水平，提高檢測結(jié)果的準確性；所使用的天平及量器應及時定期檢定與維護，以保持設(shè)備的最佳狀態(tài)。