气相色谱法检测食用槟榔中甜蜜素含量的测量不确定度评定

测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性, 与测量结果相联系的参数。一个完整的测量结果, 除了应给出被测量的最佳估计值外, 还应同时给出测定结果的不确定度[1]。食用槟榔作为奢移消费品较为追求口感, 对甜度有很高要求, GB2760规定了食品添加剂的使用量, 因此食品添加剂环己基氨基磺酸钠 (俗称甜蜜素) 成为了评价食用槟榔食品质量的重要指标之一。本文采用气相色谱法测定食用槟榔中甜蜜素含量, 并依据JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》对结果的测定不确定度进行了表述和评估。

一、实验部分

1. 原理:

在硫酸介质中环己基氨基磺酸钠与亚硝酸反应, 生成环已醇亚硝酸酯, 利用气相色谱进行定性和定量[2]。

2. 仪器试剂:

GC2010气相色谱 (附氢火焰离子化检测器) 、BS210s电子天平, 灵敏度0.1mg。试剂:甜蜜素标准物质GBW (E) 100066;氮气:99.99%。

3. 测量条件:

进样口温度:250℃;检测器温度:250℃;DB-1色谱柱, 程序升温:50℃ (0.75min) →45℃/min→95℃ (1min) →40℃/min→115℃ (0.5min) →30℃/min→145℃ (1.25min) , 柱流量:1.0m L/min。

4. 测量过程:

称取粉碎的食用槟榔样品10g于100m L比色管中, 加50m L水, 于沸水浴中煮1h, 冷却后定容干过滤。取滤液10m L于具塞量筒中, 加入5m LNa NO2和5m L1.5mol/LH2SO4溶液摇匀, 于冰浴中反应30min。然后加入5.0m L正已烷、5g NaCl, 于旋涡混均器上震动1min, 3000rpm离心10min, 取上层清液进色谱分析。

二、不确定度的评定

1. 建立数学模型

根据气相色谱法检验原理, 评定甜蜜素测量结果不确定度的数学模型可用式 (1) 表示。

式 (1) 中, X为被测食用槟榔样品中甜蜜素含量 (g/kg) , c为上机待测液浓度 (mg/kg) , v为样品最终定容体积 (m L) , m为样品的质量 (g) 。

2. 不确定度来源分析

气相色谱法测定食用槟榔中甜蜜素的不确定度主要来自:

A类评定:重复性系数的不确定度, 由各种随机因素产生, 可利用多次重复测量获得。

B类评定: (1) 样品质量的不确定度, 由天平引入; (2) 测量过程中的不确定度, 由测量过程中使用的检测方法回收率、甜蜜素的标准物质和测量仪器等引入。

3. 不确定度分量的评定

(1) A类不确定度分量

对某一待测样品进行了6次重复测量, 结果分别为:1.64, 1.65, 1.66, 1.66, 1.65, 1.66。

用贝塞尔公式计算实验标准差:

重复性引入的测量结果的标准不确定度:

(2) B类不确定度分量

回收率及其不确定度评定

气相色谱法测定食用槟榔中甜蜜素含量步骤复杂冗长, 样品需经过蒸煮、衍生、超声、定容等。在检测的过程中, 每一步操作都会有不确定因素。如果对每一步都进行不确定度评定会相当困难, 本文采用回收率这一方法对相关的检测数据进行综合评定。6次实验显示, 添加0.1mg/g~1mg/g标准品时, 回收率在95%~102%之间, 由此产生的相对不确定度为:

待测样在回收度的实验中, 是被设定为与实际检测进程相同的载体条件。但是回收率实验并未包含所有实验室的偏倚分量。本文将对可能产生偏倚的量进行单独评定。

称量的不确定度评定

数字式测量仪器对示值量化导致的不确定度服从均匀分布。天平分辨力为0.1mg, 区间半宽度为0.05mg, 由此引入的标准不确定度为:

体积的不确定度评定

玻璃仪器对测量值的不确定度服从均匀分布。本方法最终定容体积为5.0m L, 5.0m L吸管最大允差为0.01m L, 由此引入的标准不确定度为:

玻璃仪器是在环境温度20℃下进行的, 设定容在20±4℃条件下进行。因为液体的体积膨胀系数远大于玻璃, 因此只需考虑液体的膨胀即可。水的体膨胀系数为:2.1×10-4℃, 设温度系数的不确定度服从均匀分布, 其引入的标准不确定度为:

考虑温度波动的影响, 体积的标准不确定度为:

标准溶液的不确定度评定

标准物质的标准值不确定度引起的不确定度

拟合校正曲线及分析样品时选用的国家标准物质为GBW (E) 100066, 标准值为99.3%, 已给出不确定度u1为0.7%。

标准品称量过程中引入的不确定度

标准品称量与样品称量为同一天平, 不确定度u2为0.00003g。

标准溶液配备过程中引入的不确定度

本方法配备的标准溶液, 是称取0.05g标准品, 用蒸馏水准确定容到50m L容量瓶中, 配成1mg/ml标准溶液, 然后再进行稀释。稀释液最低浓度为0.1mg/ml在稀释过程中, 基本上是在相同温度下操作, 温度波动可忽略;重复性在方法回收率中考核。在此主要考虑稀释过程中使用5m L刻度吸管, 25m L、50m L容量瓶引入的不确定度。根据JJF196-2006, A级5m L刻度吸管, 25m L、50m L容量瓶的最大允差分别为±0.015m L、±0.03m L、±0.05m L[3]。玻璃仪器对测量值的不确定度服从均匀分布, 由此引入的不确定度为:

合成标准工作溶液不确定度

测量仪器的不确定度评定

测量仪器引入的不确定度, 除回收率所包含的部分外, 仪器重复测量的不确定度和进样针的不确定度, 对结果影响较大。

仪器检定证书提供的仪器重复测量不确定度u1为0.8%。

本实验使用的是微量自动进样器, 10μL自动进样针。仪器商给出的不确定度u2为5.0%。

合成测量仪器不确定度:

4. 合成相对标准不确定度:

在不考虑各输入量之间的相关性的情况下, 以方和根合成标准不确定度:

5. 扩展不确定度的评估

在置信概率取95%的情况下, 包含因子k=2, 则:

6. 结果表述

该食用槟榔样品的甜蜜素检测含量结果为:1.65g/kg±0.12%, k=2。

摘要：根据JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》和GB5009.97-2003《食品中环己基氨基磺酸钠的测定》建立数学模型, 对影响食用槟榔中甜蜜素检测结果的各种因素进行了分析和合成, 得到了合成不确定度及扩展不确定度, 给出了测定值的不确定度范围。

关键词：食用槟榔,甜蜜素,气相色谱,不确定度评定

参考文献

[1] 倪育才《实用测量不确定度评定》第三版, 中国计量出版社.

[2] GB5009.97-2003《食品中环己基氨基磺酸钠的测定》.

[3] JJF196-2006《常用玻璃量器检定规程》.

[4] JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》.