高效液相色譜法測定飲料產(chǎn)品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的不確定度分析

鐘謝林

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 國家加工食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，福建 福州 350002）

環(huán)己基氨基磺酸鈉，俗稱甜蜜素，是食品加工過程中常用的甜味劑[1]，廣泛應(yīng)用于糕點、冰淇凌和飲料等食品，但研究表明，攝入過量會對人體產(chǎn)生一定的危害[2]。環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定方法很多，主要有氣相色譜法[3]、高效液相色譜法[4]、氣質(zhì)聯(lián)用法[5]以及液質(zhì)聯(lián)用法[6]等。而不確定度分析作為實驗測量工作中的一項重要內(nèi)容, 對于實驗室質(zhì)量控制和質(zhì)量管理具有重要意義[7-8]。本研究結(jié)合JJF 1135-2005《化學(xué)分析測量不確定度評定》和JJF 1059．1-2012《測量不確定度評定與表示》中的有關(guān)規(guī)定，對高效液相色譜法測定飲料產(chǎn)品中環(huán)己基氨基磺酸鈉殘留量進(jìn)行不確定度分析。通過對不確定度分量進(jìn)行量化和合成，給出各分量對測量結(jié)果不確定度的相對貢獻(xiàn)，并求出了測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴展不確定度。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

環(huán)己基氨基磺酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品，純度為(98．0±0．5)%，迪馬科技（天津）有限公司；

正庚烷為色譜純：德國默克公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1260型高效液相色譜儀：美國Agilent公司；

BSA224S-CW電子天平（0．1mg）：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司。

1.3 方法

按照GB 5009．97-2016第二法的要求，飲料試樣搖勻后稱取25．0 g試樣(如需要可過濾)，用水定容至50 mL備用。準(zhǔn)確移取10 mL已制備好的試樣溶液，加入2．0 mL硫酸溶液、5．0 mL正庚烷、1．0 mL次氯酸鈉溶液，劇烈振蕩1 min，靜置分層，除去水層后在正庚烷層中加入25 mL碳酸氫鈉溶液，振蕩1 min。靜置，取上層有機相經(jīng)0．45 μm 微孔有機相濾膜過濾，濾液備進(jìn)樣用。

1.4 數(shù)學(xué)模型的建立

被測物殘留量X按公式（1）計算：

式中：X為試樣中被測物含量（g/kg）；C為從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線得到的試樣溶液中被測組分的質(zhì)量濃度(μg/mL)；V為樣液最終定容體積(mL)；m為試樣溶液所代表試樣質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度的來源分析

根據(jù)測定過程，對試樣中環(huán)己基氨基磺酸鈉殘留量測定結(jié)果有影響的不確定度的主要來源進(jìn)行分析如下：

⑴被測物濃度（C）引入的不確定度；

⑵測量重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度；

⑶樣品稱量時引入的不確定度；

⑷定容定量產(chǎn)生的不確定度。

2.2 不確定度的評定

2．2．1 被測物濃度（C）引入的不確定度

被測物濃度C的不確定度由標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制對C的測量產(chǎn)生的不確定度和由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的直線求得C時帶來的不確定度2部分組成。標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制又分為儲備液的配制以及標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配制2個過程。

2．2．1．1 儲備液配制過程產(chǎn)生的不確定度u（C-1）

準(zhǔn)確稱取0．1111 g環(huán)己基氨基磺酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品[純度為(98．0±0．5)%]，用純水溶解并定容至100 mL，得到濃度為1．09 mg/mL的儲備液。

標(biāo)準(zhǔn)品純度引入的不確定度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)證書，環(huán)己基氨基磺酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品的純度誤差為±0．05%，按照均勻分布計算，由純度引入的不確定度和相對不確定度分別為：

標(biāo)準(zhǔn)品稱量引入的不確定度：據(jù)檢定證書，試驗所用天平最大允許誤差為±0．1 mg，按照均勻分布計算，減重稱量法，稱2次，由稱量標(biāo)準(zhǔn)品引入的不確定度和相對不確定度分別為：

標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容體積引入的不確定度：JJG 196—2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20 ℃時100 mL A級單標(biāo)容量瓶容量允差為±0．1 mL，按三角分布計算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u(V1)=0．1/=0．058 mL。實驗室的溫度為(20±5)℃，純水的體積膨脹系數(shù)為2．1×10-4/℃，假設(shè)溫度波動呈均勻分布，k=，故100 mL容量瓶由溫度引起的體積不確定度為:

100mL容量瓶定容體積的相對合成不確定度為:

由儲備液配制所產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2．2．1．2 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程產(chǎn)生的不確定度u(C-2)

配制標(biāo)準(zhǔn)曲線，使用1 mL分度吸量管移取0．5 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1．09 mg/mL)于50 mL容量瓶中，純水定容至刻度，得到10．9 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液；使用1 mL分度吸量管移取1．0 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1．09 mg/mL)于50 mL容量瓶中，純水定容至刻度，得到21．8μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液；使用5 mL分度吸量管移取2．5 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1．09 mg/mL)于50 mL容量瓶中，純水定容至刻度，得到54．4μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液；使用5 mL分度吸量管移取2．5 mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1．09 mg/mL)于25 mL容量瓶中，純水定容至刻度，得到109μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液；使用5 mL分度吸量管移取5．0 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1．09 mg/mL)于25 mL容量瓶中，純水定容至刻度，得到218 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程引入的不確定度

按照均勻分布處理，玻璃器具及溫度波動引入的不確定度見表1。

則由標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程引入相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2．2．1．3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合產(chǎn)生的不確定度u(C-3)

分別取以上5種不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液25 mL重復(fù)測定2次，通過Excel軟件得到相應(yīng)的色譜峰面積A，擬合而成的線性回歸方程為A＝B1C＋B0（B0為截距，B1為斜率），測定數(shù)據(jù)及計算結(jié)果如表2所示。取一陽性樣品，進(jìn)行3次重復(fù)檢測，其測定結(jié)果見表3，則由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合所產(chǎn)生的不確定度如式（2）所示：

式中：

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)

表3 陽性樣品測量數(shù)據(jù)

SR為標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積殘差的標(biāo)準(zhǔn)差，計算方法為：

n為測試次數(shù)，本實驗中5個濃度重復(fù)測定2次，n=5×2=10；

p為對C0的測定次數(shù)，p=3；

為標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均質(zhì)量濃度，

代入公式（2）則可計算出:

u(C-3)=1．78

則被測物濃度C引入的不確定度:

2．2．2 測量重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度u( )

在空白飲料試樣中添加0．0871 g/kg的環(huán)己基氨基磺酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，平行測定10次。重復(fù)測定的結(jié)果如表4所示，其中環(huán)己基氨基磺酸鈉平均含量為0．0920 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差S()為0．0097 g/kg，將重復(fù)測定的平均含量，標(biāo)準(zhǔn)偏差S()結(jié)果分別代入公式u=S和，計算得到重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為

表4 飲料中環(huán)己基氨基磺酸鈉測定結(jié)果

2．2．3 樣品稱量產(chǎn)生的不確定度u（m）

稱取25 g飲料樣品，所用天平最大允許誤差為±0．01 g，按照矩形分布計算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：

2．2．4 定容容量產(chǎn)生的不確定度u(V)

飲料樣品用50 mL單標(biāo)容量瓶（溶劑為純水）用純水定容至50 mL，其體積允許誤差為±0．05 mL，按照均勻分布計算，其不確定度是：

u（V1，刻度）=0．05=0．029 mL

由溫度變化產(chǎn)生的純水容積變化，按照均勻分布計算，其不確定度是：

u（V2，溫度）= β水× 5 × 5 0=0．030 mL

則定容時引入的不確定度為：

相對不確定度為:

urel(V1)＝u(V1)/V1=0．042/50＝0．00084

2.3 合成不確定度

環(huán)己基氨基磺酸鈉相對不確定度分量和擴展不確定度見表5。

表5 環(huán)己基氨基磺酸鈉相對不確定度分量表

由公式計算可得環(huán)己基氨基磺酸鈉的合成不確定度為0．053。

2.4 擴展不確定度及結(jié)果表示

依據(jù)JJF 1135-2005，對于大多數(shù)測量采用包含因子k =2衡量，則按照公式U（X）=ucrel（X）×

×2計算環(huán)己基氨基磺酸鈉含量的擴展不確定度U（X）為0．0098 g/kg，故高效液相色譜法測定飲料產(chǎn)品中環(huán)己基氨基磺酸鈉含量的結(jié)果表示為：

（0．0920±0．0098）g/kg，k=2

3 結(jié)論

實驗過程中，稱量、提取、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制等過程均會引入不確定度，本文通過對實驗室溫度、玻璃儀器、溶液配制、稀釋、重復(fù)測定、質(zhì)量、體積等因素的考慮，發(fā)現(xiàn)高效液相色譜法測定飲料產(chǎn)品中環(huán)己基氨基磺酸鈉方法中，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合過程和測量重復(fù)性所產(chǎn)生的不確定度最大，其次為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、定容容量、樣品稱量引入的不確定度分量。因此，在實際操作過程中，可通過增加標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的測定次數(shù)，增加平行樣品測定，保持高效液相色譜儀器較高的靈敏度，并定期對所涉儀器進(jìn)行檢定和提高操作人員的熟練水平，來減小測量不確定度，從而保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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