气相色谱法测定食品中甜蜜素含量的不确定度分析

摘要 ：依据GB/T5009.57《食品中环己基氨基磺酸钠的测定》标准，通过食品中的甜蜜素定量检测方法和实验数据，通过不确定度来源的分析，运用现代误差理论，研究了气相色谱法测定食品中的甜蜜素的不确定度的评价方法. 实验表明食品中的甜蜜素浓度为6.5585g/kg，扩展因子k为2时，总不确定度uc为0.1035g/kg。

关键词 ：气相色谱 甜蜜素 不确定度

引言

甜蜜素，又名环己基氨基磺酸钠，是一种水溶性人工合成的无营养性食品甜味剂，甜度为蔗糖的30-50倍，价格低廉。因长期存在甜蜜素是否具致癌性的争议，许多国家开始禁止使用甜蜜素，国家标准规定其使用限量为0.65-8.0g/kg。目前，市场许多食品违法使用或超量添加甜蜜素，因此准确测定甜蜜素含量非常必要。

气相色谱法测定食品中的甜蜜素，其检测结果的可靠程度直接影响到甜蜜素这种添加剂使用的安全性。通过对该方法不确定度的评估，可以使我们了解到测量结果的可信度和可信区间，从而以定量的方式说明测量结果的质量。本文对气相色谱法测定食品中甜蜜素的不确定度进行了分析，求出各不确定度分量对总测量不确定度的相对作用，并对测量结果进行表述。

1. 材料与方法

1.1 实验仪器与材料

电子天平： （ FA1604型） 气相色谱仪：Aglinet-7890A型配FID检测器（色谱柱DB-FFAP）;

1.2 实验步骤

1.2.1 测试原理

按 GB/T5009.97-2003 食品中环己基氨基磺酸钠的测定 （第一法 ）气相色谱法进行测定。在硫酸介质中， 将甜蜜素（环己基氨基磺酸钠）与亚硝酸置于冰浴中反应 30 m i n ， 生成环己醇亚硝酸酯， 利用气相色谱法进行测定， 外标法定量。

1.2.2样品处理程序

1.2.2.1称量分析用样品 2.0g 于 100ml 带塞比色管中， 置于冰浴中。

1.2.2.2衍生反应： 将一定浓度的亚硝酸钠、硫酸溶液加入到样品中摇匀， 置于冰浴中 30min， 并经常摇动。

1.2.2.3加入 10mL正己烷、5g氯化钠， 摇匀后振动 80 次后离心， 得到正己烷提取液。

1.2.2.4标准曲线的制备： 准确吸取 0.50、1.00、1.50、2.00、2.50ml 环己基氨基磺酸钠标准溶液（ 10mg/mL） ， 加纯水 20ml， 置于冰浴中。重复1.1.2、1.1.3 步骤处理，得到标准曲线正己烷提取液。

1.2.2.5测定： 分别注射 1μl 样品及标准溶液提取液到 7890A型气相色谱中 （ 带自动进样器） ， 用 DB- FFAP 毛细柱法测出标准曲线及进样样品中甜蜜素含量 C，按公式计算样品中甜蜜素含量 X。

2.不确定度的评价

2.1 数学模型的建立

根据公式：x=VxC0/mx

式中：x―样品中甜蜜素的含量（g/kg），

Vx―样品的定容体积（mL），

C0―由标准曲线求得的样品浓度（mg/mL），

mx―样品的称样量（g）

2.2 测量不确定度的来源分析

测量方法的主要步骤为称量取样，样品提取、定容、标准系列制备、仪器分析. 以此分析其不确定度来源包括以下5 个分量： ①测量重复性u1②甜蜜素纯品的误差u2 ③称量u3 ④体积定容用容量瓶、移液管u4 ⑤标准曲线u5

2.3 计算各分量的不确定度

2.3.1 测量结果重复性相对不确定度的估算

对样品测量4次， 测定结果如下：样品峰面积为623.408，622.512，603.220，

604.496，样品的标准曲线A=464.8C+1.2255，样品的含量计算X=（A-1.2255） ×V/（464.8×m），得到样品的含量分别为6.683，6.693，6.490，6.476g/kg，=6.5855，标准偏差S（x）=0.2054，相对不确定度u1=S（x）/=0.0312。

2.3.2 甜蜜素纯度的不确定度

甜蜜素由Dr.EhrenstorferGmbH 提供，标准值为100.0% ，相对不确定度为0.1%，按矩形分布处理，k=，所以u2=0.001/=0.000577

2.3.3 称样产生的不确定度

电子天平的允差为0.1mg ，称取样品100.0mg，按矩形分布，k=，称量不确定度为0.1/（ *100）=0.0000577。

2.3.4体积不确定度

包括甜蜜素样品的提取和配制所涉及的玻璃容器和进样针的不确定度，按矩形分布k =，根据JJG 196-2006，100 mL容量瓶， 其允差为±0.10 mL ， 相对不确定度为0.1/100/= 0.000577 ;1mLA级流出式分度吸量管误差为0.008mL，相对不确定度为0.008/1/=0.00462，5mLA级流出式分度吸量管误差为0.025mL，相对不确定度为0.025/5/=0.00289，10mL单标线吸量管误差为0.025，相对不确定度为0.025/10/=0.00144，微量注射器的允差为0.001μL ， 每次进样1.0μL，相对不确定度为0.001/1/=0.000577， 则合成体积不确定度为u4 = （0.0005772+0.004622+0.002892+0.001442+0.0005772）1/2= 0.00491

2.3.5 标准曲线不确定度

前面说到对样品测量2次， 测定结果如下：样品吸光度分别为0.085，0.083对应浓度分别为0.1829、0.1765mg/mL;=0.1797g/mL;S=0.0178，其中标准曲线为y=0.39165x+0.0137（x为样品浓度，y为吸光度），对于y=ax+b曲线，样品绘制曲线的点的个数为5，对样品测量的次数为4，则样品浓度的偏差估计值S（x）=*s/

其中为样品四次峰面积的平均值，为标准曲线上响应峰面积的平均值，为标准曲线上响应浓度的平均值，通过标准曲线上的点和样品对应的峰面积可求得S（x）=0.05321，所以u5= S（x0）/ 1.31725=0.0404。

2.3.6 合成不确定度

U（x）= （++++）1/2

=（0.03122+0.0005772+0.00005772+0.005702+0.04042）1/2

=0.05137

2.3.7 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度为U=k×U（x）=0.1035

2.3.8 测量不确定度报告

取95%置信概率p，k=2，其结果报告为X=（6.5585±0.1035）g/kg

3. 结论

气相色谱法测定样品中甜蜜素含量，不确定度主要来源为利用由标准溶液得到的线性方程来计算样品测定液中甜蜜素的浓度所产生的不确定度以及测量结果的重复性所产生的不确定度，其他因素所带来的不确定度很小，基本可忽略. 因此，在检测过程中，实验人员要具备熟练的操作技能，所用仪器、器具和实验环境必须处于在相同的条件下，这样才能保证检测结果的准确可靠。

参考文献：

[1] 中华人民共和国卫生部. 食品安全国家标准 食品添加剂使用卫生标准[S].GB 2760-2011.北京：中国标准出版社，2011.

[2] 国家质量监督检验检疫总局.测量不确定度评定与表示JJF1059.1-2012.北京：中国质检出版社，中国标准出版社，2012.

[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会.食品中环已基氨基磺酸钠的测定[S].GB/T 5009.97-2003北京：中国标准出版社，2003.