高效液相色谱法测定饮料产品中环己基氨基磺酸钠的不确定度分析

钟谢林

（福建省产品质量检验研究院 国家加工食品质量监督检验中心，福建 福州 350002）

环己基氨基磺酸钠，俗称甜蜜素，是食品加工过程中常用的甜味剂[1]，广泛应用于糕点、冰淇凌和饮料等食品，但研究表明，摄入过量会对人体产生一定的危害[2]。环己基氨基磺酸钠的测定方法很多，主要有气相色谱法[3]、高效液相色谱法[4]、气质联用法[5]以及液质联用法[6]等。而不确定度分析作为实验测量工作中的一项重要内容, 对于实验室质量控制和质量管理具有重要意义[7-8]。本研究结合JJF 1135-2005《化学分析测量不确定度评定》和JJF 1059．1-2012《测量不确定度评定与表示》中的有关规定，对高效液相色谱法测定饮料产品中环己基氨基磺酸钠残留量进行不确定度分析。通过对不确定度分量进行量化和合成，给出各分量对测量结果不确定度的相对贡献，并求出了测量结果的标准不确定度和扩展不确定度。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

环己基氨基磺酸钠标准品，纯度为(98．0±0．5)%，迪马科技（天津）有限公司；

正庚烷为色谱纯：德国默克公司。

1.2 仪器与设备

1260型高效液相色谱仪：美国Agilent公司；

BSA224S-CW电子天平（0．1mg）：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.3 方法

按照GB 5009．97-2016第二法的要求，饮料试样摇匀后称取25．0 g试样(如需要可过滤)，用水定容至50 mL备用。准确移取10 mL已制备好的试样溶液，加入2．0 mL硫酸溶液、5．0 mL正庚烷、1．0 mL次氯酸钠溶液，剧烈振荡1 min，静置分层，除去水层后在正庚烷层中加入25 mL碳酸氢钠溶液，振荡1 min。静置，取上层有机相经0．45 μm 微孔有机相滤膜过滤，滤液备进样用。

1.4 数学模型的建立

被测物残留量X按公式（1）计算：

式中：X为试样中被测物含量（g/kg）；C为从标准工作曲线得到的试样溶液中被测组分的质量浓度(μg/mL)；V为样液最终定容体积(mL)；m为试样溶液所代表试样质量(g)。

2 结果与分析

2.1 不确定度的来源分析

根据测定过程，对试样中环己基氨基磺酸钠残留量测定结果有影响的不确定度的主要来源进行分析如下：

⑴被测物浓度（C）引入的不确定度；

⑵测量重复性产生的不确定度；

⑶样品称量时引入的不确定度；

⑷定容定量产生的不确定度。

2.2 不确定度的评定

2．2．1 被测物浓度（C）引入的不确定度

被测物浓度C的不确定度由标准系列溶液配制对C的测量产生的不确定度和由标准曲线拟合的直线求得C时带来的不确定度2部分组成。标准系列溶液配制又分为储备液的配制以及标准曲线溶液的配制2个过程。

2．2．1．1 储备液配制过程产生的不确定度u（C-1）

准确称取0．1111 g环己基氨基磺酸钠标准品[纯度为(98．0±0．5)%]，用纯水溶解并定容至100 mL，得到浓度为1．09 mg/mL的储备液。

标准品纯度引入的不确定度：根据标准证书，环己基氨基磺酸钠标准品的纯度误差为±0．05%，按照均匀分布计算，由纯度引入的不确定度和相对不确定度分别为：

标准品称量引入的不确定度：据检定证书，试验所用天平最大允许误差为±0．1 mg，按照均匀分布计算，减重称量法，称2次，由称量标准品引入的不确定度和相对不确定度分别为：

标准储备液定容体积引入的不确定度：JJG 196—2006《常用玻璃量器》规定，20 ℃时100 mL A级单标容量瓶容量允差为±0．1 mL，按三角分布计算，其标准不确定度为u(V1)=0．1/=0．058 mL。实验室的温度为(20±5)℃，纯水的体积膨胀系数为2．1×10-4/℃，假设温度波动呈均匀分布，k=，故100 mL容量瓶由温度引起的体积不确定度为:

100mL容量瓶定容体积的相对合成不确定度为:

由储备液配制所产生的相对标准不确定度：

2．2．1．2 标准曲线配制过程产生的不确定度u(C-2)

配制标准曲线，使用1 mL分度吸量管移取0．5 mL的标准储备液(1．09 mg/mL)于50 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，得到10．9 μg/mL的标准溶液；使用1 mL分度吸量管移取1．0 mL的标准储备液(1．09 mg/mL)于50 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，得到21．8μg/mL的标准溶液；使用5 mL分度吸量管移取2．5 mL的标准储备液(1．09 mg/mL)于50 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，得到54．4μg/mL的标准溶液；使用5 mL分度吸量管移取2．5 mL的标准溶液标准储备液(1．09 mg/mL)于25 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，得到109μg/mL的标准溶液；使用5 mL分度吸量管移取5．0 mL的标准储备液(1．09 mg/mL)于25 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，得到218 μg/mL的标准溶液。

表1 标准系列溶液配制过程引入的不确定度

按照均匀分布处理，玻璃器具及温度波动引入的不确定度见表1。

则由标准系列溶液配制过程引入相对标准不确定度：

2．2．1．3 标准工作曲线拟合产生的不确定度u(C-3)

分别取以上5种不同质量浓度的标准溶液25 mL重复测定2次，通过Excel软件得到相应的色谱峰面积A，拟合而成的线性回归方程为A＝B1C＋B0（B0为截距，B1为斜率），测定数据及计算结果如表2所示。取一阳性样品，进行3次重复检测，其测定结果见表3，则由标准工作曲线拟合所产生的不确定度如式（2）所示：

式中：

表2 标准曲线数据

表3 阳性样品测量数据

SR为标准溶液峰面积残差的标准差，计算方法为：

n为测试次数，本实验中5个浓度重复测定2次，n=5×2=10；

p为对C0的测定次数，p=3；

为标准溶液的平均质量浓度，

代入公式（2）则可计算出:

u(C-3)=1．78

则被测物浓度C引入的不确定度:

2．2．2 测量重复性产生的不确定度u( )

在空白饮料试样中添加0．0871 g/kg的环己基氨基磺酸钠标准溶液，平行测定10次。重复测定的结果如表4所示，其中环己基氨基磺酸钠平均含量为0．0920 g/kg，标准偏差S()为0．0097 g/kg，将重复测定的平均含量，标准偏差S()结果分别代入公式u=S和，计算得到重复测量引入的标准不确定度和相对标准不确定度分别为

表4 饮料中环己基氨基磺酸钠测定结果

2．2．3 样品称量产生的不确定度u（m）

称取25 g饮料样品，所用天平最大允许误差为±0．01 g，按照矩形分布计算，其标准不确定度和相对标准不确定度分别为：

2．2．4 定容容量产生的不确定度u(V)

饮料样品用50 mL单标容量瓶（溶剂为纯水）用纯水定容至50 mL，其体积允许误差为±0．05 mL，按照均匀分布计算，其不确定度是：

u（V1，刻度）=0．05=0．029 mL

由温度变化产生的纯水容积变化，按照均匀分布计算，其不确定度是：

u（V2，温度）= β水× 5 × 5 0=0．030 mL

则定容时引入的不确定度为：

相对不确定度为:

urel(V1)＝u(V1)/V1=0．042/50＝0．00084

2.3 合成不确定度

环己基氨基磺酸钠相对不确定度分量和扩展不确定度见表5。

表5 环己基氨基磺酸钠相对不确定度分量表

由公式计算可得环己基氨基磺酸钠的合成不确定度为0．053。

2.4 扩展不确定度及结果表示

依据JJF 1135-2005，对于大多数测量采用包含因子k =2衡量，则按照公式U（X）=ucrel（X）×

×2计算环己基氨基磺酸钠含量的扩展不确定度U（X）为0．0098 g/kg，故高效液相色谱法测定饮料产品中环己基氨基磺酸钠含量的结果表示为：

（0．0920±0．0098）g/kg，k=2

3 结论

实验过程中，称量、提取、标准溶液配制等过程均会引入不确定度，本文通过对实验室温度、玻璃仪器、溶液配制、稀释、重复测定、质量、体积等因素的考虑，发现高效液相色谱法测定饮料产品中环己基氨基磺酸钠方法中，标准曲线拟合过程和测量重复性所产生的不确定度最大，其次为标准溶液配制、定容容量、样品称量引入的不确定度分量。因此，在实际操作过程中，可通过增加标准系列溶液的测定次数，增加平行样品测定，保持高效液相色谱仪器较高的灵敏度，并定期对所涉仪器进行检定和提高操作人员的熟练水平，来减小测量不确定度，从而保证检测结果的准确性。

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