膨化食品中過氧化值含量的測量不確定度評(píng)定

◎ 葉楚武，黎佩錦，梁卓盈

（廣東省食品檢驗(yàn)所，廣東 廣州 510410）

食品的過氧化主要指的是食品中的油脂在氧化后形成了氧化物、醛、酮，而過氧化值主要是用來衡量油脂的酸敗程度，過氧化值越高的食品，其酸敗程度就越嚴(yán)重，而人們攝入了這種食品之后，就會(huì)在體內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基或其他有害物質(zhì)，從而給人體健康帶來危害[1]。一般來說，食品油脂的味道可以反映出油脂的品質(zhì)，產(chǎn)生了酸敗味或者刺鼻味，說明食品中的油脂已經(jīng)腐敗變質(zhì)[2-4]。食品的過氧化值 應(yīng)≤0.15%[5]。目前，測定過氧化值的方法有滴定法、電位滴定法、分光光度法和SafTest-過氧化物法，其中滴定法和電位滴定法應(yīng)用最為廣泛[6-8]。

測量不確定度的評(píng)定可定量反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可疑程度[9]。在過氧化值測定過程中，系統(tǒng)誤差和人為誤差會(huì)造成不確定度，系統(tǒng)誤差主要是由試劑、儀器引起的，人為誤差主要是由滴定終點(diǎn)判斷引起的[10-11]。不確定度評(píng)定有A類和B類評(píng)定，這兩類評(píng)定方法不存在本質(zhì)上的區(qū)別，只是數(shù)值計(jì)算方法上有所不同。同時(shí)，把實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差和測量結(jié)果的取值要求結(jié)合起來以及把B類不確定度分量的概率分布具體列出來，使得A類和B類不確定度的評(píng)定更合理[12]。本文依據(jù)《測量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059.1—2012）[13]、《測量不確定度的要求》（CNAS—CL01-G003：2021）[14]以及《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》 （GB 5009.227—2016）對(duì)過氧化值測定引起的不確定度進(jìn)行分析，找出影響檢測結(jié)果的關(guān)鍵因素，在實(shí)際操作中用于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)控制[15]，能有效控制過氧化值實(shí)驗(yàn)的檢測質(zhì)量，為檢測報(bào)告的合理性提供科學(xué)依據(jù)[16-17]。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

電子天平（梅特勒ME203）；10 mL A級(jí)滴定管（普蘭德Silber）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（愛卡RV10）。

1.2 試劑與材料

冰乙酸（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、三氯甲烷（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、碘化鉀（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、石油醚（30～60 ℃，分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、無水硫酸鈉（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）、可溶性淀粉（分析純，廣東廣試試劑科技有限公司）；硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.100 1 mol·L-1，深圳博林達(dá)科技有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 溶液的配制

三氯甲烷-冰乙酸混合液（V三氯甲烷∶V冰乙酸=40∶60）： 量取200 mL三氯甲烷，加300 mL冰乙酸，混勻；碘化鉀飽和溶液：取20 mL新煮沸冷卻的水，加入40 g碘化鉀，搖勻后密封置于棕色瓶中，避光保存；淀粉指示劑（1 g/100 g）：稱取0.5 g可溶性淀粉，加少量水調(diào)成糊狀。邊攪拌邊倒入50 mL沸水，再煮沸攪勻后，放冷備用，臨用前配制；硫代硫酸鈉滴定溶液（c=0.010 01 mol·L-1）：由硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（c=0.100 1 mol·L-1）稀釋10倍使用，臨用前 配制。

1.3.2 樣品前處理

取適量破碎后的樣品，充分混合均勻后放入廣口瓶內(nèi)，加入石油醚，石油醚體積為樣品體積的2倍，攪勻，使樣品與石油醚充分接觸，靜置浸提至少12 h。提取液用填充無水硫酸鈉的漏斗過濾，取濾液在低于40 ℃的水浴中，石油醚經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸干，得到待測油脂。

1.3.3 試樣測定

用10 mL移液管移取10 mL硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液至100 mL容量瓶中，純水定容，搖勻，得到硫代硫酸鈉滴定溶液。用電子天平稱取待測油脂2～3 g于250 mL碘量瓶中，稱取12份。加入三氯甲烷-冰乙酸混合液30 mL，輕輕振搖使試油脂完全溶解。準(zhǔn)確加入1.00 mL飽和碘化鉀溶液，塞緊瓶蓋，并輕輕振搖0.5 min，避光放置3 min。取出加入100 mL水終止反應(yīng)，加1 mL淀粉指示劑，搖晃均勻后立即用硫代硫酸鈉滴定溶液滴定析出的碘，劇烈振搖至溶液藍(lán)色褪去為終點(diǎn)。同條件下進(jìn)行試劑空白實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

本次實(shí)驗(yàn)共做了12組平行測定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 膨化食品中過氧化值測定數(shù)據(jù)表

2.2 測量模型

試樣的過氧化值計(jì)算公式如下：

式中：X為試樣的過氧化值，g/100 g；V為試樣消耗硫代硫酸鈉滴定溶液體積，mL；V0為試劑空白消耗硫代硫酸鈉滴定溶液體積，mL；c為硫代硫酸鈉滴定溶液的濃度，mol/L；m為試樣質(zhì)量，g；0.126 9為與 1.00 mL硫代硫酸鈉滴定溶液[c(Na2S2O3)=1.000 mol·L-1] 相當(dāng)?shù)牡獾馁|(zhì)量，g；100為單位換算系數(shù)。

2.3 不確定度來源分析

由實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)學(xué)模型結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)空白滴定體積為0.010 mL，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于試樣滴定體積，其引入的不確定可忽略不計(jì)。因此，B類不確定度主要來自樣品稱樣量m，硫代硫酸鈉滴定溶液引入的不確定度c，滴定體積引入的不確定度V；A類不確定度主要來自樣品測量重復(fù)性引入的不確定度R。不確定度來源關(guān)系圖如圖1和圖2所示。其中，X表示B類不確定度，A類不確定度只有重復(fù)性R，X′表示總不確定度。

圖1 X′的不確定度因果圖

圖2 X的不確定度因果圖

2.4 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

2.4.1 評(píng)定稱樣量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)

稱樣量m的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)由電子天平引入，其他因素如電子天平的線性、電子天平的分辨率、空氣浮力等影響微小，認(rèn)為包含于重復(fù)性R中。查看電子天平檢定證書，所用電子天平符合規(guī)定，其允許誤差為5 mg，按矩形分布取，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

2.4.2 評(píng)定硫代硫酸鈉滴定溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c)

用10 mL移液管移取10 mL硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液至100 mL容量瓶中，純水定容，搖勻，得到硫代硫酸鈉滴定溶液，其濃度計(jì)算公式如下：

式中：c為硫代硫酸鈉滴定溶液的濃度，mol·L-1；c1為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1；V10為移液管體積，為10 mL；V100為容量瓶體積，為100 mL。

（1）評(píng)定硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c1)。根據(jù)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液認(rèn)定證書，查得其相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U(c1)=0.3%，k=2，則：

（2）評(píng)定10 mL A類單標(biāo)線吸量管引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V10)。由圖2可知urel(V10)由2個(gè)小分量線性疊加。①10 mL移液管允差引入的相對(duì)不確定度urel(V1)，無量綱。②與20 ℃溫差導(dǎo)致的滴定液體積的相對(duì)不確定度urel(t)，無量綱。

查閱《常用玻璃量器》（JJG 196—2006）[18]，10 mL A類單標(biāo)線吸量管的容量允差為±0.020 mL，按矩形分布計(jì)算，，計(jì)算其允差引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為21～25 ℃，吸量管的校準(zhǔn)溫度為20 ℃，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度偏離20 ℃最大值為5 ℃。在此溫度下，可只考慮液體的體積膨脹，因?yàn)槿萘科康捏w積膨脹明顯小于液體的體積膨脹，可認(rèn)為配制硫代硫酸鈉滴定溶液的體積膨脹系數(shù)與水近似，水的體積膨脹系數(shù)為0.000 21 ℃-1，假設(shè)溫度變化為矩形分布，計(jì)算使用10 mL A類單標(biāo)線吸量管時(shí)溫度引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(t)為：

由urel(V1)、urel(t)可計(jì)算urel(V10)為：

（3）評(píng)定100 mL A類單標(biāo)線容量瓶允差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V100)，其由2個(gè)小分量線性疊加。①100 mL容量瓶允差引入的相對(duì)不確定度urel(V2)，無量綱。②與20 ℃溫差導(dǎo)致的滴定液體積的相對(duì)不確定度urel(t)，無量綱。

查閱《常用玻璃量器》（JJG 196—2006），100 mL A類單標(biāo)線容量瓶的容量允差為±0.10 mL，按矩形分布計(jì)算，計(jì)算其允差引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由2.4.2（2）可知使用100 mL A類單標(biāo)線容量瓶時(shí)溫度引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(t)=0.000 606。

由urel(V2)、urel(t)可計(jì)算urel(V100)為：

綜合2.4.2（1）（2）（3）的結(jié)果，可以合成硫代硫酸鈉滴定溶液的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c)為：

2.4.3 評(píng)定滴定體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗體積V的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)由兩個(gè)小分量線性疊加。①10 mL 滴定管的滴定體積允許誤差導(dǎo)致的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V3)，無量綱。②與20 ℃溫差導(dǎo)致的滴定液體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(t)，無量綱；其他影響量認(rèn)為包含于重復(fù)性R之中。

查看10 mL滴定管的檢定證書，其容量允差為0.008 mL，按矩形分布計(jì)算，10 mL滴定管允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由2.4.2（2）可知urel(t)=0.000 606，可以合成滴定體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)為：

2.4.4 合成B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(X)

合成B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(X)為：

2.4.5 評(píng)定重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)

結(jié)合表1的重復(fù)性測量數(shù)據(jù)，n=12，用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差為：

本次實(shí)驗(yàn)重復(fù)性測量結(jié)果為0.318 4 g/100 g，則

2.4.6 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(X′)

由2.4.4和2.4.5可知：

2.4.7 測量不確定報(bào)告

本次實(shí)驗(yàn)膨化食品過氧化值測量結(jié)果為0.3184 g/ 100 g，則：

根據(jù)《測量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059.1—2012），取k=2，U的修約只進(jìn)不舍，則：

綜合上述的不確定度評(píng)定結(jié)果，膨化食品中過氧化值檢測結(jié)果可以表示為（0.318 4±0.002 8）g/100 g，k=2。

3 結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)測量不確定度評(píng)定最高分量主要來源于樣品重復(fù)性測量過程，B類不確定度中滴定體積貢獻(xiàn)的不確定度最少，B類不確定度中硫代硫酸鈉滴定溶液貢獻(xiàn)的不確定度最多。在實(shí)驗(yàn)操作流程中，在配制標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)范，同時(shí)把握好前處理過程、樣品滴定等關(guān)鍵步驟的控制，降低實(shí)驗(yàn)操作引入的不確定度，從而降低測定結(jié)果的可疑程度。