紫外分光光度計測定食品中亞硝酸鹽的不確定度評定

劉勁?錢思宏

摘 要：本文采用紫外分光光度計法來分析食品中亞硝酸鈉含量測定的全過程，并對該方法進行不確定度評定。通過分析實驗全過程影響食品中亞硝酸鹽含量測定的各種因素，包括稱量、定容、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合以及測量的重復(fù)性等，識別、評估實驗過程中影響測量結(jié)果不確定度的主要原因。結(jié)果顯示，食品中亞硝酸鹽含量為（1.000±0.133）mg·kg-1。

關(guān)鍵詞：食品；亞硝酸鹽；不確定度；紫外分光光度法

Ultraviolet Spectrophotometric Method for Determination of Nitrite Content Uncertainty in Food

Abstract： In this paper， the whole process of determination of sodium nitrite in food was analyzed by ultraviolet spectrophotometer， and the uncertainty of the method was evaluated. By analyzing the various factors affecting the determination of nitrite content in food during the whole process of the experiment， including weighing， constant volume， dilution of standard solution， standard curve fitting and repeatability of measurement， the main reasons affecting the uncertainty of measurement results during the experiment were identified and evaluated. The results showed that the nitrite content in food was （1.000±0.133） mg·kg-1.

Keywords： food; nitrite; uncertainty; ultraviolet spectrophotometry

亞硝酸鹽具有防腐和抗氧化的性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。在食品工業(yè)中，亞硝酸鹽通常作為防腐劑來防止細菌生長，延長食品的保質(zhì)期，同時可以使食物更美味、顏色更鮮艷，是我國允許使用的食品添加劑之一[1]。日常生活中，亞硝酸鹽也被廣泛應(yīng)用在各類食品中，如腌臘肉、醬腌菜等。然而，在酸性條件下，亞硝酸鹽會在體內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生致癌物質(zhì)亞硝胺[2]。研究表明，亞硝酸鹽本身在低劑量下對人體無害，但在高濃度下或與特定食物結(jié)合時，可增加形成亞硝胺的風(fēng)險[3-4]。此外，亞硝酸鹽也可以與血紅蛋白發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成高鐵血紅蛋白，影響血液的攜氧能力，造成人體缺氧。成人攝入量達0.2～0.5 g可致中毒，攝入量達3 g可致死[5]。

因此，盡管亞硝酸鹽在食品加工和其他領(lǐng)域具有應(yīng)用價值，但仍需謹慎使用，應(yīng)嚴格控制亞硝酸鹽的添加量以避免潛在的健康風(fēng)險。為嚴格控制亞硝酸鹽在食品中的添加量，應(yīng)對亞硝酸鹽殘留量定量檢測的準(zhǔn)確性進行研究[1]。本次實驗旨在對食品中亞硝酸鹽的殘留量進行定量測定，計算影響不確定度的每個分量，并合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，以完善食品中亞硝酸鹽的精準(zhǔn)定量技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 儀器

T-9紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；BSA2245電子分析天平，北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；Milli-Q實驗室專用超純水機，美國密理博公司。

1.2 試劑

硼酸鈉、亞鐵氰化鉀、冰乙醇、乙酸鋅（分析純），國藥集團化學(xué)試劑有限公司；GBW（E）100156亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（200 μg·mL-1），北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限公司；蒸餾水。

1.3 試樣處理

參考GB/T 5009.33—2016分光光度法[6]，稱取5.000 g均勻試樣于250 mL錐形瓶中，再依次加入12.5 mL飽和硼砂溶液（硼酸鈉，50 g·L-1）、150 mL 70 ℃左右的水，混合均勻，再沸水浴加熱15 min，隨即取出并置于冷水浴中冷卻。待其降溫至室溫后，將以上提取液轉(zhuǎn)移至200 mL容量瓶中，再依次加入5 mL亞鐵氰化鉀溶液（亞鐵氰化鉀，106 g·L-1）、5 mL乙酸鋅溶液（乙酸鋅、冰乙酸，220 g·L-1），每次加入試劑后渦旋振蕩使試劑間充分接觸，徹底反應(yīng)。然后加水，搖勻后靜置30 min，使脂肪充分析出（上層液體），再過濾并棄去30 mL初濾液，余下濾液則用于后續(xù)實驗測定。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

（1）標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制。準(zhǔn)確移取5 mL亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液于200 mL容量瓶中，用水稀釋定容，搖勻后即獲得5 μg·mL-1的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液。

（2）標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制。在9支50 mL比色管中分別加入0 mL、0.20 mL、0.40 mL、0.60 mL、0.80 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL濃度為5.0 μg·mL-1的亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液，從而獲得濃度為0～0.250 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.5 儀器工作條件

將待測液、標(biāo)準(zhǔn)工作溶液于538 nm波長下進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 測量模型

食品中亞硝酸鈉的計算公式為

式中：W為食品中亞硝酸鹽含量，mg·kg-1；C為待測試樣中亞硝酸鹽的含量，μg·mL-1；V為試樣處理液總體積，mL；V1為測定用試樣稀釋體積，mL；V2為測定用試樣體積，mL；m為試樣質(zhì)量，g。

2.2 測量不確定度的來源分析

根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》（GB/T 5009.33—2016）[6]紫外分光光度法測定亞硝酸鹽的不確定度主要來源見表1。

2.2.1 樣品前處理過程引入的不確定度

（1）制樣。實驗嚴格按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》（GB/T 5009.33—2016）[6]制樣，可認為樣品均一，具有充分的代表性，因此由處理樣品處理引入的不確定度可忽略不計。

因此，樣品定容引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.2 標(biāo)液配制及測定過程引入的不確定度

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程引入的不確定度。實驗過程中采用質(zhì)量濃度為200 μg·mL-1的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，其擴展不確定度為2 μg·mL-1，k=2，因此亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u（c標(biāo)儲）=2/2=1 μg·mL-1，則urel（c標(biāo)儲）=1/200=0.000 5。

綜上所述，配制亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

因此，

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合過程引入的不確定度（以最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線計算）。如圖1所示，亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程為A=0.702 54c+0.000 43，線性相關(guān)系數(shù)r2=0.999 8，其中，A表示溶液吸光度，c表示溶液的質(zhì)量濃度，μg·mL-1。標(biāo)準(zhǔn)工作溶液每個濃度測定次數(shù)均為3次，同時樣品測定11次，通過曲線方程計算求得樣品平均質(zhì)量濃度為0.020 4 μg·mL-1。

實際吸光度A與理論殘差的標(biāo)準(zhǔn)差為

則標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

對同一樣品重復(fù)測定11次，結(jié)果顯示亞硝酸鹽平均濃度為（0.020 4±0.001 0）μg·mL-1，換算為樣品的亞硝酸鈉含量為1.0 mg·kg-1。則

urel（c2）=u（c2）/c0=0.001 32/0.020 4=0.064 7

綜上所述，標(biāo)液配制及測定過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.3 試劑空白

本試驗所用試劑均嚴格按照GB 5009.33—2016的要求，因此，對于扣除空白造成的不確定度，可忽略不計。

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

本實驗過程各不確定度的分量見表3。

合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

W=1.0 mg·kg-1，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（W）=urel（W）×W=0.066 7。

2.4 擴展不確定度

按照國際慣例，在沒有特殊要求下，包含因子k=2，由此可得U=k×u（W）=0.133。

2.5 結(jié)果及不確定度表示

結(jié)果表明，食品中亞硝酸鈉含量測定結(jié)果為（1.000±0.133）mg·kg-1。

3 結(jié)論

通過分析主要不確定來源發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合是本試驗主要的不確度來源，在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時必須規(guī)范操作，使用已經(jīng)校準(zhǔn)過的移液管和容量瓶進行移取和稀釋，同時選用規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)溶液，從而降低實驗誤差。本研究進一步改善了食品中亞硝酸鈉測量的精確度。

參考文獻

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