果汁饮料中甜蜜素测定结果不确定度的评定

赵立群，李宁，石金娥

（吉林省产品质量监督检验院，吉林长春130022）

果汁饮料中甜蜜素测定结果不确定度的评定

赵立群，李宁，石金娥

（吉林省产品质量监督检验院，吉林长春130022）

本文通过建立不确定度的数学模型，对果汁饮料中甜蜜素的测量不确定度进行了评估，分析了测定过程中存在的不确定度来源，量化了不确定度的分量，并求出合成不确定度和扩展不确定度，最终给出了不确定度测定结果的表示式。

果汁饮料；甜蜜素；不确定度；评定

甜蜜素化学名称为环己基氨基磺酸钠，是一种人工合成的无营养性食品甜味剂，分子式为(C5H6)NHSO3Na，分子量为184。甜蜜素的甜味纯正，甜度通常认为是蔗糖的30～40倍，由于其甜度高而价格低等优势，曾被许多国家广泛使用。因长期存在甜蜜素具致癌性和非致癌性的争议，美国、日本等国家不允许在食品中添加甜蜜素[1]。目前承认甜蜜素甜味剂地位的国家和地区有超过55个。在我国，甜蜜素作为一种食品加工行业普遍使用的甜味剂，在GB 2760-2011《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中对其使用范围和最大使用量均有明确的规定，其中饮料类中甜蜜素的最大允许使用量为0.65g/kg[2]。

目前，在国家标准GB/T 5009.97-2003《食品中环已基氨基磺酸钠的测定》中，对甜蜜素的测定采用的第一法是气相色谱法，此外，还有比色法，薄层层析法等[3]。本文采用毛细管气相色谱法测定果汁饮料中甜蜜素的含量，并对所得测试结果进行了不确定度评定。

1 标准物质

准确称取甜蜜素（环己基氨基磺酸钠）标准物质（含量为99.0%）1.0000g，用蒸馏水充分溶解，定容至100mL，配制成浓度为10mg/mL的标准储备液，使用时再根据需要用蒸馏水稀释成不同浓度的标准工作液。

2 测定过程

本文采用GB/T 5009.97-2003《食品中环己基氨基磺酸钠的测定》标准中的第一法——气相色谱法进行测定。称取果汁饮料试样20.0g于100mL带塞比色管中，用移液管加入配制好的5mL 50g/L的亚硝酸钠溶液，再加入5mL100g/L硫酸溶液，充分摇匀，放入冰浴中反应30min，期间经常振摇使之充分反应，然后再准确加入5g氯化钠，10mL正己烷，充分摇匀后置漩涡混合器上再振动1min，待比色管中溶液静止分层后吸出上层正己烷层，提取液进样上机进行气相色谱分析。

3 数学模型

试样中甜蜜素的含量按下式计算：X=C×V/m，式中X为试样中甜蜜素含量；C为测定用试样中甜蜜素的浓度；m为试样质量；V为测定用试样的体积。

X的相对标准不确定度为：urel(X)={[urel(C)]2+[urel(V)]2+[urel(m)]2}1/2，u(X)：试样中甜蜜素浓度的标准不确定度，u(m)：试样称量质量的不确定度，u(V)：测定用试样的体积的不确定度，u(C)：测定用试样中甜蜜素浓度的不确定度。

4 不确定度的评定

4.1 试样称量质量m引起的不确定度u(m)

称量试样的天平最小刻度为0.0001g，两次称量。

4.1.1 天平的置信区间为0.15mg，按均匀分布，由此带来的不确定度分量为：u1(m)=0.15mg/31/2=0.0866mg。

4.1.2 重复性带来的不确定度为：u2(m)=0.5×0.1mg=0.05mg。

天平带来的不确定度为：u’(m)=[0.08662+0.052]1/2=0.10mg。

因为是两次测量，则：u(m)=[2×u’(m)]1/2=0.141mg，所以由试样质量带来的相对不确定度为：

urel(m)=u(m)/m=0.141/20004=7.05×10-6。

4.2 测定用试样体积带来的不确定度u(V)

测定用试样的体积即为萃取液正己烷的体积，用到的是10mL移液管。移液管的不确定度来源有以下4种：校正、温度、重复性、人员读数。

4.2.1 校正

10mL移液管的检定证书给定的精度范围为±0.01，按均匀分布，则校正的不确定度分量为：

u1(V)=0.01mL/31/2=0.00577mL。

4.2.2 温度

温差为2℃，水膨胀系数为2.1×10-4，（P=0.95，C=1.96），

体积变化：V×液体的膨胀系数×△T=10×2.1×10-4×2=0.0042mL，则温度的不确定度分量为：

u2(V)=0.0042mL/1.96=0.00214mL。

4.2.3 重复性

重复10次统计出标准偏差为0.0092，则不确定度分量为：u3(V)=0.0092mL。

4.2.4 人员读数

10mL移液管的最小刻度为0.1mL，因此由人员读数带来的不确定度分量为：

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

综合以上4项，则由试样体积带来的不确定度为：

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

测定用试样体积带来的相对不确定度为：

urel(V)=u(V)/V=0.0423mL/10mL=0.00423。

4.3 测定用试样中甜蜜素浓度的不确定度u(C)

计算公式：C=C0×A/A0，其中C0为甜蜜素标准溶液的浓度，A为试样峰面积，A0为甜蜜素标准溶液峰面积。则C的相对标准不确定度为：urel(C)={[urel(C0)]2+[urel(A)]2+[urel(A0)]2}1/2。

4.3.1 甜蜜素标准溶液浓度的不确定度u(C0)

计算公式：C0=m0×p/V1，其中m0为称取的甜蜜素标准物质的质量，p为甜蜜素标准物质的纯度，V1为甜蜜素标准溶液定容的体积。

C0的相对标准不确定度：urel(C0)={[urel(m0)]2+[urel(p)]2+[urel(V1)]2}1/2。

4.3.1.1 甜蜜素的称量不确定度u(m0)

甜蜜素标准物质的称量同试样的称量过程一致，则：

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

4.3.1.2 甜蜜素标准物质纯度的不确定度u(p)

甜蜜素标准物质的纯度为99.8%±0.1%，按均匀分布，则：

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

4.3.1.3 配制甜蜜素标准溶液体积的不确定度u(V1)

定容用100mL容量瓶，其标准不确定度分析与10mL移液管分析相同，得到：

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

甜蜜素标准溶液浓度的相对标准不确定度urel(C0)为：

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

4.3.2 色谱峰面积A和A0的标准不确定度

色谱峰面积A和A0的标准不确定度分量是由气相色谱仪的定量重复性引起的不确定度，本文采用外标法与标准比较进行定量。

标准和样品峰面积的测定结果见表1。

表1 标准和样品峰面积的测定结果

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

urel(A)=u(A)/A=0.4006/20.550=0.019。

因此，测定用试样中甜蜜素浓度的相对不确定度u(C)为：

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

5 合成不确定度u(X)

合成不确定度是指当测量结果的标准不确定度由若干标准不确定度分量构成时，按方和根得到的标准不确定度，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 扩展不确定度U(X)

将合成不确定度乘以给定概率的包含因子k就得到扩展不确定度。

U(X)=k*u(X)，(k=2)

U(X)=2×0.003588mg/mL=0.007mg/mL。

7 测量不确定度报告与表示

在报告利用气相色谱法测定果汁饮料中甜蜜素含量的测定结果时给出不确定度值，结果表示如下：

X(甜蜜素)=X±U(X)，(k=2)

X(甜蜜素)=(0.156±0.007)mg/mL。

[1]吴刚,鲍晓霞,虞慧芳,等.黄酒中甜蜜素测定结果不确定度的评定[J].现代测量与实验室管理,2006(1):20-22.

[2]GB 2760-2011.食品安全国家标准食品添加剂使用标准[S].北京:中国标准出版社,2011(6):29.

[3]GB/T 5009.97-2003.食品中环己基氨基磺酸钠的测定[S].北京:中国标准出版社,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

赵立群（1978-），女，吉林长春人，吉林省产品质量监督检验院工程师，硕士研究生，从事食品与饮料检测研究。