气相色谱法测定泡菜中甜蜜素含量测量不确定度的评定

王莎莎 邓玉蓉 王丽兰 周至均

摘 要：本文建立了气相色谱法测定泡菜中甜蜜素不确定度的评定方法。确定了在甜蜜素测定过程中引入的不确定度来源主要有样品称量、定容体积、配制标准溶液、标准工作曲线变动、样品重复性测试、样品加标回收率。通过对各个不确定度分量进行评定，为泡菜中甜蜜素的检测提供了有效可靠可溯源的数据。

关键词：甜蜜素;不确定度;泡菜;气相色谱法

Abstract：Uncertainy evaluation of determination of Sodium Cyclamate in pickles by gas chromatography has been studied. According to the whole testing process of the experiment ， the sample weighing， constant volume， preparation of standard solution， variation of working curve， sample repeatability test， recovery of sample were the main sources of uncertainty for the method. each uncertainty component was evaluated ， providing effective and reliable traceable data for the detection of cyclamate in pickles.

Keywords：Sodium cyclamate; Uncertainty; Pickles; Gas chromatography

中图分类号：TS255.54

甜蜜素又称环己基氨基磺酸钠，是泡菜生产中常用的甜味剂，其甜度是蔗糖的30～40倍[1]，GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加使用标准》中明确规定了甜蜜素在腌制蔬菜中的使用量，这就显得检测结果数据准确的重要性。本文参照GB 5009.97-2016[2]和测定不确定度评定与表示相关标准[3-5]对气相色谱法测定泡菜中甜蜜素含量的测量不确定度进行评定。确定影响检测结果的不确定度主要影响因子，为以后检测工作提供工作关键控制点。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

1.1.1 试剂

正己烷：色谱纯;氯化钠：分析纯;层析硅胶（或海砂）;50 g·L-1亚硝酸钠溶液：称取亚硝酸钠50 g（精确到0.01g），加水溶解并定容至1 000 mL;100 g·L-1硫酸溶液：称取硫酸100 g（精确到0.01g），加水溶解并定容至1 000 mL。

1.1.2 仪器设备

氣相色谱仪：美国安捷伦公司附氢火焰离子化检测器。

1.1.3 色谱参考条件

色谱柱：HP-5，30 m×0.320 mm×0.25 μm;进样口温度：250 ℃;柱温：80 ℃;汽化温度：150 ℃;检测器温度：150 ℃;流速：氮气40 mL·min-1;氢气：30 mL·min-1;空气300 mL·min-1;升温程序：开始温度30℃，保持3 min;以5 ℃·min-1升温至60 ℃，保持0 min;载气：高纯氮气（纯度>99.999%），柱前压67 kPa（相当于10 psi）;进样量：分流进样1 μL（分流比30：1）;色谱分析：以保留时间定性，以试样和标准的峰高或峰面积比较定量。

1.1.4 样品前处理

称取试样5～10 g（精确到0.000 1 g），置50 mL的具塞比色管中，加水定容至50 mL，超声30 min。然后过滤，移取滤液10 mL于50 mL的具塞离心管中，再置冰浴中加入5 mL 50 g·L-1亚硝酸钠溶液，5 mL 100 g·L-1硫酸溶液，摇匀，在冰浴中放置30 min，并经常摇动，然后准确加入5 mL正己烷，5 g氯化钠，摇匀后置旋涡混合器上振动1 min（或振摇80次），待静置分层后吸取上清液加入到气相进样瓶进行气相色谱分析。如果静置不能分层就进行离心。

2 数学模型

式（1）中：X-试样中环己基氨基磺酸的含量，单位g·kg-1;C-由标准曲线计算出定容样液中环己基氨基磺酸的浓度，单位mg·mL-1;V-试样的最后定容体积，单位mL;m-试样质量，单位g。

3 不确定度的来源

根据上述检测方法，依次分析影响气相色谱法测定食品中环己基氨基磺酸的不确定度来源主要有：①样品称量时引入的不确定度。②定容体积引入的不确定度。③配制标准溶液引入的不确定度。④工作曲线变动引入的相对不确定度。⑤样品重复性测试引入的不确定度。⑥样品加标回收率引入的不确定度。

4 不确定度的评定

4.1 样品称量时电子天平引入的不确定度

根据校准证书可知，0 g≤m≤50 g区间内最大允许误差为±0.5 mg，根据均匀分布，k=，换算成标准偏差为0.5/=0.289，称重5 000 mg样品时的不确定度：Urel（m1）=0.289/5 000=5.78×10-5。

4.2 样品处理中体积引入的不确定度

（1）50 mL容量瓶引入的不确定度。50 mL容量瓶的容量允差为±0.050 mL，按三角分布，k=，算出50 mL容量瓶的不确定度为：Urel（v1）=0.050/50/=4.08×10-4。

（2）5 mL移液管引入的不确定度。5 mL移液管的容量允差为±0.015 mL，按三角分布，k=，移取5 mL溶液时的不确定度为：Urel（v2）=0.015/5/=1.22×10-3。

（3）10 mL移液管引入的不确定度。10 mL移液管的容量允差为±0.020 mL，按三角分布，k=，移取10 mL溶液时的不确定度为：Urel（v3）=0.020/10/=1.15×10-3。

（4）环境温度变化引入的不确定度。实验室环境温度变化在±3 ℃范围内，?T=3，有机溶剂的膨胀系数a=1.0×10-3，则吸取5 mL溶剂时，温度变化引入的不确定度为：Urel（t）=?T×a×v/k=3×1.0×10-3×5.0/=8.66×10-3。

4.3 配制标准溶液引入的不确定度

配制环己基氨基磺酸标准溶液需称取标准品进行配制，稀释为一系列标准溶液，绘制标准曲线，分别要用到电子天平，5、10、20、25 mL移液管，500、1 000 μL的可调移液器和50、100 mL容量瓶。

（1）根據标准物质证书，环己基氨基磺酸的纯度为99.9%，不确定度为±1.0%，按均匀分布处理，k=，则：Urel（c）=a/k=1.0/100/=5.77×10-3。

（2）称取标准品时电子天平引入的不确定度。根据校准证书可知0 g≤m≤50 g区间内最大允许误差为±0.5 mg，根据均匀分布，k=，换算成标准偏差为0.5/=0.289，称重561.2 mg样品时的不确定度：Urel（m2）=0.289/561.2=5.15×10-4。

（3）量取体积时引入的不确定度。①5 mL移液管引入的不确定度。5 mL移液管的容量允差为±0.015 mL，按三角分布，k=，算出5 mL移液管的不确定度为：Urel（v4）=0.015/5/=1.22×10-3。②10 mL移液管引入的不确定度。10 mL移液管的容量允差为±0.020 mL，按三角分布，k=，算出10 mL移液管的不确定度为：Urel（v5）=0.020/10/=8.16×10-4。③20 mL移液管引入的不确定度。20 mL移液管的容量允差为±0.030 mL，按三角分布，k=，算出20 mL移液管的不确定度为：Urel（v6）=0.030/20/=6.12×10-4。④25 mL移液管引入的不确定度。25 mL移液管的容量允差为±0.030 mL，按三角分布，k=，算出25 mL移液管的不确定度为：Urel（v7）=0.030/25/=4.90×10-4。⑤50 mL容量瓶引入的不确定度。50 mL容量瓶的容量允差为±0.050 mL，按三角分布，k=，算出50 mL容量瓶的不确定度为：Urel（v8）=0.050/50/=4.08×10-4。

⑥100 mL容量瓶引入的不确定度。100 mL容量瓶的容量允差为±0.10 mL，按三角分布，k=，算出100 mL容量瓶的不确定度为：Urel（v9）=0.10/100/=4.08×10-4。

⑦可调移液器引入的不确定度。根据校准证书可知[4]，1 000 μL可调移液器吸取500 μL的容量允差为V为±1.0%，吸取1 000 μL的容量允差为V为±1.0%，按均匀分布，k=，分别算出可调移液器移取500、1 000 μL的不确定度Urel（v10）=1.0%/500/=1.16×10-5，Urel（v11）=1.0%/1 000/=5.78×10-6。

4.4 标准曲线拟合引入的不确定度

采用最小二乘法[5]对甜蜜素的浓度X与其对应的峰面积Y进行线性回归，得到甜蜜素标准曲线：

Y=1 479.3X–1.395 9，R2=0.999 7。

环己基氨基磺酸的校准曲线方程表示为：

y=ax+b（2）

式（2）中，a-校准曲线的斜率，a=1 479.3;b-校

准曲线的截距，b=-1.395 9。

本次实验中，对酱腌菜中环己基氨基磺酸进行了6次平行测量，由标准曲线方程得待测萃取液中甜蜜素的浓度cp，则cp的标准不确定度为：

式（3）中，为标准工作液峰面积残差的标准差;为标准工作液的平均浓度;为标准溶液含量残差的平方和;n为标准溶液的测量次数;p为cp的测量次数;a为标准曲线的斜率;b为标准曲线截距;A为标准品的峰面积。

由最小二乘法拟合曲线求的cp时所产生的标准不确定度U（p）和相对标准不确定度Urel（p）。由此得出标准曲线拟合引入的相对标准不确定度为：c甜蜜素的相对标准不确定度为：

4.5 样品重复性测定引入的不确定度

对试样中的甜蜜素进行了6次重复测定

4.6 样品加标回收率引入的不确定度

在样品中加标0.02 mg·mL-1，6次测定的加标回收率为：90.65%、99.35%、94.25%、97.2%、93.1%和103.7%。平均回收率R=96.4%，

4.7 合成不确定度的评定

4.8 扩展不确定度的评定

扩展不确定度由合成不确定度乘以包含因子，取置信水平95%，则k=2，试样中环己基氨基磺酸含量测定的扩展不确定度为：Urel=k×urel（x）=2×0.12=0.24。

试样泡菜中含量为0.190 6 g·kg-1，得扩展不确定度为：U=0.190 6×0.24=0.046 g·kg-1。

5 结论

试样中的甜蜜素含量可表示为：（0.190 6±0.046）g·kg-1，置信概率95%，k=2。

通过对气相色谱法测定泡菜中甜蜜素进行不确定度评定来源进行分析和评定发现，在测定过程中标准工作曲线拟合、测量重复性和方法的回收率对不确定度的影响较大，而其他引入的不确定度分量对测量不确定度的影响结果不大。

参考文献：

[1]关瑾.甜味剂的应用现状及发展前景[J].当代化工，2002（2）：89-91.

[2]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GB 5009.97-2016 食品安全国家标准 食品中环己基氨基磺酸钠的测定[S].北京：中国标准出版社，2016.

[3]全国法制计量管理计量技术委员会.JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示[S].北京：中国标准出版社，2013.

[4]国家质量监督检验检疫总局.JJG 196-2006常用玻璃量器检定规程[S].北京：中国计量出版社，2006.

[5]颜春荣，徐春祥，武中平，卢剑.气质联用法测定含乳饮料中的邻苯二甲酸脂及其不确定度分析[J].乳品科学与技术，2012（1）：36-39.