气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素含量的不确定度评定
作者: 黎美卿
摘 要:目的:分析评定气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素含量的测量不确定度。方法:根据《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1—2012)的要求分析不确定度来源,计算不确定度分量,合成标准不确定度并计算扩展不确定度。结果:在95%置信概率下,蜜饯中甜蜜素含量为0.679 mg·kg-1时,扩展不确定度为
0.033 mg·kg-1,标准曲线拟合过程对合成标准不确定度的贡献最大,测量重复性次之。结论:蜜饯中甜蜜素含量的测定应注重气相色谱仪的维护与检验人员技能的训练,以提升测量结果的准确性。
关键词:气相色谱法;蜜饯;甜蜜素;不确定度
Uncertainty Evaluation of Determination of Saccharin Content in Candied Fruits by Gas Chromatography
LI Meiqing
(Shenzhen Academy of Metrology & Quality Inspection, Shenzhen 518000, China)
Abstract: Objective: Analyze and evaluate the measurement uncertainty of measuring the content of saccharin in candied fruits using gas chromatography. Method: According to the requirements of JJF 1059.1—2012, analyze the sources of uncertainty, calculate the uncertainty components, synthesize the standard uncertainty, and calculate the extended uncertainty. Result: At a 95% confidence probability, when the content of saccharin in candied fruits is 0.679 mg·kg-1, the extended uncertainty is 0.033 mg·kg-1. The standard curve fitting process contributes the most to the uncertainty of the synthesized standard, followed by measurement repeatability. Conclusion: The determination of saccharin content in candied fruits should pay attention to the maintenance of gas chromatography and the training of inspection personnel’s skills to improve the accuracy of measurement results.
Keywords: gas chromatography; candied fruits; cyclamate; uncertainty
甜蜜素(又称环己基氨基磺酸钠)是一种甜度较高、价格便宜的合成甜味剂,作为国家批准限量使用的食品添加剂,其在蜜饯、糕点、饮料等加工生产中应用广泛。然而摄入过量的甜蜜素可能对肝脏及神经系统造成损害,尤其是对老人、孩子等免疫能力、代谢排毒能力较弱的群体潜在危害更大[1]。蜜饯作为我国民间流传很广的糖蜜制水果食品,是小孩最喜欢吃的零食,在市场监督部门日常开展的抽检检测中,蜜饯也是经常检出甜蜜素的食品种类之一,因此通过不确定度评定等质量控制手段提升蜜饯中甜蜜素含量检测方法与结果的可信度十分必要[2]。本研究参照《食品安全国家标准 食品中环己基氨基磺酸盐的测定》(GB 5009.97—2023)[3]第一法建立了气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素的分析方法,根据《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1—2012)[4]中的要求对测定过程中的不确定度分析评定。
1 材料与方法
1.1 试剂与仪器
某品牌包装蜜饯,购自某超市;环己基氨基磺酸钠溶液标准物质(以环己基氨基磺酸计浓度为
10.0 mg·mL-1),北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司;正庚烷,色谱纯,德国Merck公司;硫酸,优级纯,长沙市岳麓区精良高纯试剂厂;亚硝酸钠,分析纯,国药集团化学试剂有限公司。
GC-2010气相色谱仪(配FID检测器),日本Shimadzu公司;Quintix313-1CN电子天平(精度0.001 g),德国SARTORIUS公司;Multi Reax多管漩涡混合仪,德国Heidolph公司;TG16M高速冷冻离心机,常州市亿能实验仪器厂;KH-100DB超声波清洗器,昆山禾创超声仪器有限公司;SHA-B恒温水浴振荡器,常州金坛恒丰仪器公司。
1.2 试验方法
1.2.1 试样提取
称取2 g(精确至0.001 g)粉碎混匀的蜜饯试样于50 mL聚乙烯离心管中,加入超纯水至20 mL,置于多管漩涡混合仪上涡旋5 min,再置于超声清洗机中超声提取30 min,取出后放置到室温。
1.2.2 衍生化步骤
将装有提取液的离心管置于冰浴中10 min,依次加入10 mL正庚烷、5 mL浓度50 g·L-1的亚硝酸钠溶液、5 mL浓度200 g·L-1的硫酸溶液,摇匀后置于冰浴中反应30 min,期间振摇5次,取出后涡旋3 min,再置于4 ℃的冷冻离心机中在9 000 r·min-1条件下离心3 min,吸取上清液过0.45 μm有机相微孔滤膜,转移入进样瓶中,供气相色谱仪测定。
1.2.3 标准溶液配制
标准中间溶液:准确移取3.0 mL环己基氨基磺酸钠溶液标准物质至25 mL容量瓶中,用超纯水定容,配制成环己基氨基磺酸浓度为1 200 µg·mL-1的标准中间溶液。
标准系列溶液:准确移取0.05 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.50 mL、5.00 mL环己基氨基磺酸标准中间溶液于50 mL聚乙烯离心管中,用超纯水稀释至20 mL,按照1.2.2步骤进行衍生化。标准系列溶液经衍生后正庚烷有机相中环己基氨基磺酸浓度分别相当于6 µg·mL-1、12 µg·mL-1、30 µg·mL-1、60 µg·mL-1、120 µg·mL-1、300 µg·mL-1、600 µg·mL-1。
1.2.4 气相工作条件
色谱柱:DB-17毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);注入口温度:230 ℃;柱前压:105.7 kPa;进样方式:分流进样,分流比5∶1;进样量:1 μL;载气:高纯氮,流速为1.50 mL·min-1;氢气流速:40 mL·min-1;空气流速:400 mL·min-1;尾吹气:高纯氮,流速为30 mL·min-1;柱箱升温程序:柱初温50 ℃保持3 min,以10 ℃·min-1升至70 ℃保持0.5 min,以30 ℃·min-1升至220 ℃保持3 min;FID检测器温度:260 ℃。
1.3 建立数学模型
(1)
式中:X为蜜饯试样中甜蜜素(以环己基氨基磺酸计)含量,g·kg-1;c为供试液中环己基氨基磺酸的浓度,μg·mL-1;V为加入正庚烷的体积,mL;m为称样质量,g;f为稀释倍数。
2 结果与分析
2.1 不确定度来源分析
根据测定过程与数学模型分析,不确定度来源包括测量重复性、试样称量、标准溶液赋值、正庚烷移取体积以及标准曲线拟合引入的不确定度。
2.2 不确定度分量评定
2.2.1 测量重复性引入的相对标准不确定度
对蜜饯试样中环己基氨基磺酸含量在期间精密度条件下进行6次重复测定,测量结果分别为0.662 g·kg-1、0.695 g·kg-1、0.675 g·kg-1、0.678 g·kg-1、0.709 g·kg-1、0.655 g·kg-1,计算得蜜饯试样中环己基氨基磺酸含量平均值为0.679 g·kg-1,标准偏差为s为0.020 19 g·kg-1,由此,测量重复性引入的标准不确定度为g·kg-1,则测量重复性引入的相对标准不确定度为。
2.2.2 试样称量引入的相对标准不确定度
称取蜜饯试样使用Quintix313-1CN电子天平,在检定证书中查得,该天平的最大允许误差Δm为0.005 g,假设服从均匀分布,其引入的标准不确定度为g。称量6次蜜饯试样的平均质量为2.032 g,则试样称量引入的相对标准不确定度为。
2.2.3 标准溶液赋值引入的相对标准不确定度
环己基氨基磺酸钠溶液标准物质编号为GBW(E)100173,由其标物证书可知,以环己基氨基磺酸计标准值为10.0 mg·mL-1,其相对扩展不确定度为Ub=1%(k=2),则标准溶液赋值引入的相对标准不确定度为。
2.2.4 移取正庚烷体积引入的相对标准不确定度
加入10.0 mL正庚烷使用10 mL单标线吸量管(A级),根据JJG 196—2006[5]规定,20 ℃时该玻璃量器的容量允差为±0.020 mL,假设玻璃量器引入的不确定度服从均匀分布,k取,则容量允差引入的标准不确定度为mL;
检测过程中实验室温差为±3 ℃,水膨胀系数为2.10×10-4 ℃-1,假设温差引入的不确定度也服从均匀分布,则由温差引入的标准不确定度为,由此移取正庚烷体积引入的相对标准不确定度为0.001 21。
2.2.5 标准曲线拟合引入的相对标准不确定度
将配制的环己基氨基磺酸标准系列溶液在1.2.4气相工作条件下上机测定3次,测得峰面积记录于表1,以标准系列溶液中环己基氨基磺酸浓度c为横坐标,相应测得的平均色谱峰面积f为纵坐标,用最小二乘法拟合线性回归方程,获得标准曲线方程为f=1 204.370 8c,相关系数R2=0.999 4,其中斜率
b=1 204.370 8,截距a=0。环己基氨基磺酸标准曲线拟合的偏差为,其中n为标准系列溶液测定次数,n=21,ci为标准系列中各个浓度点环己基氨基磺酸的浓度值,fi为上述各个浓度点测得的峰面积,由此计算得sR=7 265.610 5。
蜜饯试样中6次测定的环己基氨基磺酸含量平均值为0.679 g·kg-1,代入数学模型中计算得对应标准工作曲线中的环己基氨基磺酸浓度c为137.972 8 µg·mL-1,标准工作系列中7个校准点环己基氨基磺酸浓度的平均值为161.142 9 µg·mL-1,,,标准曲线拟合引入的标准不确定度为,其中,P为蜜饯试样的测定次数,P=6,代入数据后,µg·mL-1,则该过程引入的相对标准不确定度为。
2.3 合成不确定度
蜜饯中甜蜜素含量测定的相对合成不确定度为则标准合成不确定度为mg·kg-1。
2.4 扩展不确定度
在95%置信概率下,包含因子k=2,计算得蜜饯中甜蜜素含量测定的扩展不确定度为mg·kg-1。
2.5 测量不确定度结果
气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素含量的测量结果为(0.679±0.033)mg·kg-1,k=2。
3 结论
通过分析评定气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素含量测量过程中的测量不确定度,可知标准曲线拟合过程对合成标准测量不确定度的贡献最大,测量重复性次之,环己基氨基磺酸钠标准溶液赋值、蜜饯试样称量及正庚烷移取体积引入的不确定度对测量结果的影响较小,可见提高气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素含量准确性和可靠度的关键在于仪器的稳定性与配制标准溶液配制的规范性,因此相关计量质量检测机构部门等需要加强气相色谱仪的维护和检验人员技能的训练。
参考文献
[1]杨涛,殷超.气相色谱法测定含乳饮料中甜蜜素含量的不确定度评定[J].广州化工,2019,47(19):101-103.
[2]王春莲,彭勇,梅晓春,等.测量不确定度在食品检验检测中的应用[J].中国食品,2021(21):80-81.
[3]中华人民共和国国家卫生健康委员会,国家市场监督管理总局.食品安全国家标准 食品中环己基氨基磺酸盐的测定:GB 5009.97—2023[S].北京:中国标准出版社,2023.
[4]国家质量监督检验检疫总局.测量不确定度评定与表示:JJF 1059.1—2012[S].北京:中国质检出版社,2013.
[5]国家质量监督检验检疫总局.常用玻璃量器:JJG 196—2006[S].北京:中国计量出版社,2007.
作者简介:黎美卿(1991—),女,广东江门人,本科,助理工程师。研究方向:食品营养成分检测。