兩種測(cè)定食品添加劑硫酸銅主含量的方法比較研究

侯超 張益萍 胡守江

（1.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200233；2.國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海），上海 200233）

硫酸銅已經(jīng)被列入GB 2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中“表C.2 需要規(guī)定功能和使用范圍的加工助劑名單（不含酶制劑）”，功能為澄清劑、螯合劑、發(fā)酵用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。使用范圍為葡萄酒的加工工藝、皮蛋的加工工藝、發(fā)酵工藝[1]。同時(shí)，硫酸銅也被列入GB 14880-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中“表B.1 允許使用的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑化合物來源名單”，為銅的化合物來源之一[2]。

由于硫酸銅的重要用途，硫酸銅的制備方法也備受重視，主要有氧化焙燒法、微生物浸出法、酸浸除雜結(jié)晶工藝、氨浸蒸氨沉銅酸溶結(jié)晶工藝[3]，硫酸銅做為一種食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，主含量值的確定有利于精確控制使用量，確保配方合理，產(chǎn)品安全。因此，研究硫酸銅主含量的測(cè)定方法十分重要。

目前測(cè)定添加劑硫酸銅的方法主要有GB 29210-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑硫酸銅》（以下稱為GB 29210）和GB 34459-2017《飼料添加劑 硫酸銅》（以下稱為GB 34459），本次實(shí)驗(yàn)分別采用兩種常見方法對(duì)食品添加劑硫酸銅、含硫酸亞鐵雜質(zhì)硫酸銅的主含量進(jìn)行測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

材料：五水硫酸銅樣品（分析純）國藥集團(tuán)購買。

試劑：氟化鈉、碘化鉀、可溶性淀粉、冰乙酸、硫氰酸鉀、硫氰酸銨（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），0.1 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液（上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院）。

1.2 儀器和設(shè)備

MS304S/01 電子天平（瑞士梅特勒—托利多儀器有限公司）；電位滴定儀905 Titrando 型，瑞士Metrohm 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

分別采用GB 334459[4]、GB 29210[5]對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行檢測(cè)。電位滴定法是通過電極電位的突躍來確定滴定終點(diǎn)，避免了人工主觀因素和操作人員技術(shù)水平的影響，極大提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，測(cè)量結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度和精密度[6]，采用電位滴定結(jié)果與前兩種方法結(jié)果做對(duì)比。

電位滴定法（以下稱電位法）主要操作步驟為：稱取約0.55 g 樣品（精確至0.0001 g），加50 mL 水溶解，加入4 mL冰乙酸溶解，搖勻，加入2 g 碘化鉀，暗處放置10 min，采用電位滴定儀滴定，滴定至20 mL 時(shí)，加入10 mL 硫氰酸鉀溶液（100 g/L），繼續(xù)滴定至終點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 三種方法測(cè)定相同試樣結(jié)果比較

分別使用三種方法對(duì)同一食品添加劑五水硫酸銅進(jìn)行主含量檢測(cè)，分別進(jìn)行7 次平行測(cè)定，結(jié)果如表1 所示。

從表1 中可以看出三種方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為0.046%、0.56%、0.023%。根據(jù)GB/T 27417-2017《合格評(píng)定 化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》[7]中規(guī)定，當(dāng)被測(cè)組分含量為100%時(shí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)變異系數(shù)（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差）應(yīng)≤1.3%，因此，三種方法測(cè)定五水硫酸銅主含量均符合要求。GB 29210 中相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，主要是由于近滴定終點(diǎn)時(shí)，指示劑產(chǎn)生僵化現(xiàn)象，使反應(yīng)速率變慢，使終點(diǎn)滯后，造成檢驗(yàn)結(jié)果偏大[8]。GB 34459 能對(duì)五水硫酸銅有很好的準(zhǔn)確檢測(cè)效果。檢測(cè)終點(diǎn)明顯，平行滴定結(jié)果相對(duì)誤差小。孫瑞卿[9]等研究加入KI 后，加入硫氰酸鉀溶液和不加入硫氰酸鉀溶液銅含量測(cè)定結(jié)果會(huì)明顯偏低。因此，電位法在滴定反應(yīng)中需要加入硫氰酸鉀溶液，在滴定毫升數(shù)為20 mL 時(shí)加入硫氰酸鉀溶液，主要是由于硫氰酸鉀溶液只能在接近終點(diǎn)時(shí)加入，否則會(huì)因?yàn)镮2的量過多，明顯被硫氰酸鉀溶液還原而使結(jié)果偏低。

表1 三種不同方法測(cè)定五水硫酸銅含量結(jié)果（單位：%）

2.2 兩種方法測(cè)定含雜質(zhì)樣品含量結(jié)果

考慮到五水硫酸銅中會(huì)有雜質(zhì)鐵，硫酸亞鐵的顏色和五水硫酸銅相似，因此本文分別使用添加了2%、5%和9%硫酸亞鐵雜質(zhì)的硫酸銅，使用兩種方法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2、表3、表4 所示。

表2 兩種不同方法測(cè)定含雜質(zhì)2%五水硫酸銅含量結(jié)果（單位：%）

表3 兩種不同方法測(cè)定含雜質(zhì)5%五水硫酸銅含量結(jié)果（單位：%）

表4 兩種不同方法測(cè)定含雜質(zhì)9%五水硫酸銅含量結(jié)果（單位：%）

通過使用兩種方法對(duì)含雜質(zhì)五水硫酸銅含量進(jìn)行檢測(cè)，以平均值減去理論值得到的差值作為“抗雜質(zhì)能力”，來評(píng)價(jià)各種方法的準(zhǔn)確性。GB 34459 有比較好的抗雜質(zhì)能力，鐵雜質(zhì)對(duì)五水硫酸銅含量測(cè)定結(jié)果影響不大，五水硫酸銅含量的“回收率”均在99.0%～99.9%，符合方法學(xué)的要求，能達(dá)到對(duì)五水硫酸銅含量的準(zhǔn)確測(cè)定。隨著雜質(zhì)含量的提高，每種檢測(cè)方法的“抗雜質(zhì)能力”均變?nèi)?，這主要是由于鐵雜質(zhì)抑制了I2釋放，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低，建議在對(duì)含鐵雜質(zhì)較多的五水硫酸銅含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該先采用氨水沉淀隱蔽鐵雜質(zhì)，然后調(diào)節(jié)酸度，可以達(dá)到對(duì)五水硫酸銅含量的準(zhǔn)確滴定[10]。

GB 29210 由于沒有加入掩蔽劑，導(dǎo)致抗雜質(zhì)能力較差，引起滴定終點(diǎn)不明顯，對(duì)于檢驗(yàn)人員的技能要求較高，對(duì)于淀粉加入的時(shí)間點(diǎn)都有嚴(yán)格的要求，否則由于淀粉的吸附作用會(huì)降低五水硫酸銅含量檢測(cè)的準(zhǔn)確度。反應(yīng)至近終點(diǎn)的時(shí)候，碘化銅沉淀會(huì)吸附和包裹I2，使定量的I2無法被全部滴定，會(huì)使結(jié)果偏低[11]。因此，在近終點(diǎn)時(shí)加入硫氰酸鉀溶液可以消除碘化銅對(duì)I2吸附，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)定五水硫酸銅含量的目的。

2.3 GB 34459 方法驗(yàn)證

選取本實(shí)驗(yàn)室三名檢驗(yàn)員A、B、C，他們工作年限分別為1 年、2 年和5 年，外單位實(shí)驗(yàn)室兩名檢驗(yàn)員D 和E 分別按照GB 34459 方法對(duì)同一五水硫酸銅樣品含量進(jìn)行檢測(cè)，其含量結(jié)果表5 所示。

表5 不同人員測(cè)定五水硫酸銅含量結(jié)果（單位：%）

通過不同層次人員對(duì)五水硫酸銅含量測(cè)定結(jié)果可以看出，測(cè)定結(jié)果最大絕對(duì)偏差為0.2%，表明GB 34459 可以適合不同層次人員對(duì)五水硫酸銅含量進(jìn)行檢測(cè)。且不同人員滴定結(jié)果相對(duì)偏差較小。說明該方法可以用于食品添加劑五水硫酸銅含量的檢測(cè)。

2.4 F 檢驗(yàn)

為了確定GB 34459 和電位法精密度是否有顯著性差異，采用F 檢驗(yàn)法分析含量測(cè)定數(shù)據(jù)，n=7，f=7-1=6，標(biāo)準(zhǔn)偏差s分別為：0.046%、0.023%，，查詢置信度為95%時(shí)F 檢驗(yàn)的表值得F表=4.28，F(xiàn) ＜F表，說明兩組數(shù)據(jù)的精密度沒有顯著性差異。

3 結(jié)論

本文主要用兩種不同方法測(cè)定五水硫酸銅的主含量，展示了兩種方法的抗雜質(zhì)能力，從結(jié)果可以看出：由于GB 29210中五水硫酸銅含量檢測(cè)方法中滴定終點(diǎn)指示劑變色不敏銳，導(dǎo)致檢測(cè)人員對(duì)終點(diǎn)的判斷不及時(shí)，對(duì)檢驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)要求高，容易造成檢驗(yàn)結(jié)果偏高，產(chǎn)生“假陰性”結(jié)果。GB 34459 標(biāo)準(zhǔn)中硫酸銅主含量檢測(cè)方法能準(zhǔn)確滴定五水硫酸銅的主含量，而且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，終點(diǎn)變化明顯，而且對(duì)于含雜質(zhì)硫酸銅的主含量檢測(cè)不易受干擾，不同人員檢測(cè)結(jié)果絕對(duì)偏差小，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)處理發(fā)現(xiàn)該方法和電位法精密度不存在顯著性差異，適合于食品添加劑硫酸銅主含量檢測(cè)。