膨化食品中過氧化值含量的測量不確定度評定

◎ 葉楚武，黎佩錦，梁卓盈

（廣東省食品檢驗所，廣東 廣州 510410）

食品的過氧化主要指的是食品中的油脂在氧化后形成了氧化物、醛、酮，而過氧化值主要是用來衡量油脂的酸敗程度，過氧化值越高的食品，其酸敗程度就越嚴重，而人們攝入了這種食品之后，就會在體內產生大量的自由基或其他有害物質，從而給人體健康帶來危害[1]。一般來說，食品油脂的味道可以反映出油脂的品質，產生了酸敗味或者刺鼻味，說明食品中的油脂已經腐敗變質[2-4]。食品的過氧化值 應≤0.15%[5]。目前，測定過氧化值的方法有滴定法、電位滴定法、分光光度法和SafTest-過氧化物法，其中滴定法和電位滴定法應用最為廣泛[6-8]。

測量不確定度的評定可定量反映實驗結果的可疑程度[9]。在過氧化值測定過程中，系統誤差和人為誤差會造成不確定度，系統誤差主要是由試劑、儀器引起的，人為誤差主要是由滴定終點判斷引起的[10-11]。不確定度評定有A類和B類評定，這兩類評定方法不存在本質上的區別，只是數值計算方法上有所不同。同時，把實驗標準偏差和測量結果的取值要求結合起來以及把B類不確定度分量的概率分布具體列出來，使得A類和B類不確定度的評定更合理[12]。本文依據《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[13]、《測量不確定度的要求》（CNAS—CL01-G003：2021）[14]以及《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》 （GB 5009.227—2016）對過氧化值測定引起的不確定度進行分析，找出影響檢測結果的關鍵因素，在實際操作中用于指導實驗人員進行關鍵點控制[15]，能有效控制過氧化值實驗的檢測質量，為檢測報告的合理性提供科學依據[16-17]。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

電子天平（梅特勒ME203）；10 mL A級滴定管（普蘭德Silber）；旋轉蒸發儀（愛卡RV10）。

1.2 試劑與材料

冰乙酸（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、三氯甲烷（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、碘化鉀（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、石油醚（30～60 ℃，分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、無水硫酸鈉（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、可溶性淀粉（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）；硫代硫酸鈉標準溶液（0.100 1 mol·L-1，深圳博林達科技有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 溶液的配制

三氯甲烷-冰乙酸混合液（V三氯甲烷∶V冰乙酸=40∶60）： 量取200 mL三氯甲烷，加300 mL冰乙酸，混勻；碘化鉀飽和溶液：取20 mL新煮沸冷卻的水，加入40 g碘化鉀，搖勻后密封置于棕色瓶中，避光保存；淀粉指示劑（1 g/100 g）：稱取0.5 g可溶性淀粉，加少量水調成糊狀。邊攪拌邊倒入50 mL沸水，再煮沸攪勻后，放冷備用，臨用前配制；硫代硫酸鈉滴定溶液（c=0.010 01 mol·L-1）：由硫代硫酸鈉標準溶液（c=0.100 1 mol·L-1）稀釋10倍使用，臨用前 配制。

1.3.2 樣品前處理

取適量破碎后的樣品，充分混合均勻后放入廣口瓶內，加入石油醚，石油醚體積為樣品體積的2倍，攪勻，使樣品與石油醚充分接觸，靜置浸提至少12 h。提取液用填充無水硫酸鈉的漏斗過濾，取濾液在低于40 ℃的水浴中，石油醚經旋轉蒸發儀減壓蒸干，得到待測油脂。

1.3.3 試樣測定

用10 mL移液管移取10 mL硫代硫酸鈉標準溶液至100 mL容量瓶中，純水定容，搖勻，得到硫代硫酸鈉滴定溶液。用電子天平稱取待測油脂2～3 g于250 mL碘量瓶中，稱取12份。加入三氯甲烷-冰乙酸混合液30 mL，輕輕振搖使試油脂完全溶解。準確加入1.00 mL飽和碘化鉀溶液，塞緊瓶蓋，并輕輕振搖0.5 min，避光放置3 min。取出加入100 mL水終止反應，加1 mL淀粉指示劑，搖晃均勻后立即用硫代硫酸鈉滴定溶液滴定析出的碘，劇烈振搖至溶液藍色褪去為終點。同條件下進行試劑空白實驗。

2 結果與分析

2.1 實驗數據

本次實驗共做了12組平行測定，實驗數據詳見表1。

表1 膨化食品中過氧化值測定數據表

2.2 測量模型

試樣的過氧化值計算公式如下：

式中：X為試樣的過氧化值，g/100 g；V為試樣消耗硫代硫酸鈉滴定溶液體積，mL；V0為試劑空白消耗硫代硫酸鈉滴定溶液體積，mL；c為硫代硫酸鈉滴定溶液的濃度，mol/L；m為試樣質量，g；0.126 9為與 1.00 mL硫代硫酸鈉滴定溶液[c(Na2S2O3)=1.000 mol·L-1] 相當的碘的質量，g；100為單位換算系數。

2.3 不確定度來源分析

由實驗過程和數學模型結合實驗數據分析，實驗空白滴定體積為0.010 mL，遠遠小于試樣滴定體積，其引入的不確定可忽略不計。因此，B類不確定度主要來自樣品稱樣量m，硫代硫酸鈉滴定溶液引入的不確定度c，滴定體積引入的不確定度V；A類不確定度主要來自樣品測量重復性引入的不確定度R。不確定度來源關系圖如圖1和圖2所示。其中，X表示B類不確定度，A類不確定度只有重復性R，X′表示總不確定度。

圖1 X′的不確定度因果圖

圖2 X的不確定度因果圖

2.4 相對標準不確定度的評定

2.4.1 評定稱樣量引入的相對標準不確定度urel(m)

稱樣量m的標準不確定度u(m)由電子天平引入，其他因素如電子天平的線性、電子天平的分辨率、空氣浮力等影響微小，認為包含于重復性R中。查看電子天平檢定證書，所用電子天平符合規定，其允許誤差為5 mg，按矩形分布取，則其標準不確定度為。

2.4.2 評定硫代硫酸鈉滴定溶液引入的相對標準不確定度urel(c)

用10 mL移液管移取10 mL硫代硫酸鈉標準溶液至100 mL容量瓶中，純水定容，搖勻，得到硫代硫酸鈉滴定溶液，其濃度計算公式如下：

式中：c為硫代硫酸鈉滴定溶液的濃度，mol·L-1；c1為硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol·L-1；V10為移液管體積，為10 mL；V100為容量瓶體積，為100 mL。

（1）評定硫代硫酸鈉標準溶液引入的相對標準不確定度urel(c1)。根據硫代硫酸鈉標準溶液認定證書，查得其相對擴展不確定度為U(c1)=0.3%，k=2，則：

（2）評定10 mL A類單標線吸量管引入的相對標準不確定度urel(V10)。由圖2可知urel(V10)由2個小分量線性疊加。①10 mL移液管允差引入的相對不確定度urel(V1)，無量綱。②與20 ℃溫差導致的滴定液體積的相對不確定度urel(t)，無量綱。

查閱《常用玻璃量器》（JJG 196—2006）[18]，10 mL A類單標線吸量管的容量允差為±0.020 mL，按矩形分布計算，，計算其允差引入相對標準不確定度為：

實驗室環境溫度為21～25 ℃，吸量管的校準溫度為20 ℃，實驗室環境溫度偏離20 ℃最大值為5 ℃。在此溫度下，可只考慮液體的體積膨脹，因為容量瓶的體積膨脹明顯小于液體的體積膨脹，可認為配制硫代硫酸鈉滴定溶液的體積膨脹系數與水近似，水的體積膨脹系數為0.000 21 ℃-1，假設溫度變化為矩形分布，計算使用10 mL A類單標線吸量管時溫度引入相對標準不確定度urel(t)為：

由urel(V1)、urel(t)可計算urel(V10)為：

（3）評定100 mL A類單標線容量瓶允差引入的相對標準不確定度urel(V100)，其由2個小分量線性疊加。①100 mL容量瓶允差引入的相對不確定度urel(V2)，無量綱。②與20 ℃溫差導致的滴定液體積的相對不確定度urel(t)，無量綱。

查閱《常用玻璃量器》（JJG 196—2006），100 mL A類單標線容量瓶的容量允差為±0.10 mL，按矩形分布計算，計算其允差引入相對標準不確定度為：

由2.4.2（2）可知使用100 mL A類單標線容量瓶時溫度引入相對標準不確定度為urel(t)=0.000 606。

由urel(V2)、urel(t)可計算urel(V100)為：

綜合2.4.2（1）（2）（3）的結果，可以合成硫代硫酸鈉滴定溶液的相對標準不確定度urel(c)為：

2.4.3 評定滴定體積引入的相對標準不確定度urel(V)

硫代硫酸鈉標準溶液消耗體積V的相對標準不確定度urel(V)由兩個小分量線性疊加。①10 mL 滴定管的滴定體積允許誤差導致的相對標準不確定度urel(V3)，無量綱。②與20 ℃溫差導致的滴定液體積的相對標準不確定度urel(t)，無量綱；其他影響量認為包含于重復性R之中。

查看10 mL滴定管的檢定證書，其容量允差為0.008 mL，按矩形分布計算，10 mL滴定管允差引入的標準不確定度為：

由2.4.2（2）可知urel(t)=0.000 606，可以合成滴定體積的相對標準不確定度urel(V)為：

2.4.4 合成B類相對標準不確定度urel(X)

合成B類相對標準不確定度urel(X)為：

2.4.5 評定重復性引入的相對標準不確定度urel(R)

結合表1的重復性測量數據，n=12，用貝塞爾公式計算標準差為：

本次實驗重復性測量結果為0.318 4 g/100 g，則

2.4.6 合成相對標準不確定度urel(X′)

由2.4.4和2.4.5可知：

2.4.7 測量不確定報告

本次實驗膨化食品過氧化值測量結果為0.3184 g/ 100 g，則：

根據《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012），取k=2，U的修約只進不舍，則：

綜合上述的不確定度評定結果，膨化食品中過氧化值檢測結果可以表示為（0.318 4±0.002 8）g/100 g，k=2。

3 結論

本次實驗測量不確定度評定最高分量主要來源于樣品重復性測量過程，B類不確定度中滴定體積貢獻的不確定度最少，B類不確定度中硫代硫酸鈉滴定溶液貢獻的不確定度最多。在實驗操作流程中，在配制標準滴定溶液時要嚴格按照規范，同時把握好前處理過程、樣品滴定等關鍵步驟的控制，降低實驗操作引入的不確定度，從而降低測定結果的可疑程度。