干百合中二氧化硫含量測定的不確定度分析

◎ 楊忠芳，陳貽鋼，李宏盛，林青雯，羅才潔，陳 玲

（海南省食品藥品檢驗(yàn)所三亞分所，海南 三亞 572000）

二氧化硫作為食品添加劑是允許添加到食品生產(chǎn)工藝中的，其作為添加劑的主要作用是防腐、漂白、抗氧化和護(hù)色[1-2]。在食品生產(chǎn)工藝中常以焦亞硫酸鉀、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和低亞硫酸鈉等亞硫酸鹽的形式添加到食品中[3-5]?！妒称钒踩珖覙?biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）[6]中嚴(yán)格規(guī)定了不同食品類別允許添加二氧化硫的最大限量，如經(jīng)表面處理的鮮水果≤0.05 g·kg-1，干制蔬菜≤0.2 g·kg-1，生濕面制品≤0.05 g·kg-1等。聯(lián)合國糧農(nóng)組織世界衛(wèi)生組織聯(lián)合食品添加劑專家委員會(huì)對二氧化硫制定的風(fēng)險(xiǎn)暴露量為每日0.7 mg·kg-1，而過量的二氧化硫攝入體內(nèi)，可能危害到人體的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)而影響人們的身體健康[7-8]。近年來，我國各省抽檢監(jiān)測結(jié)果公示中二氧化硫不合格的情況常有發(fā)生，特別是干百合中的二氧化硫。2022年12月30日國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）[9]開始實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)中增加酸堿滴定法、鹽酸副玫瑰苯胺顯色分光光度法和離子色譜法。酸堿滴定法因操作簡單、便捷，且適用于所有食品基質(zhì)而常被采用。近兩年來，國家監(jiān)管部門對食品中二氧化硫項(xiàng)目增加了監(jiān)管力度，說明食品中二氧化硫的安全問題仍是監(jiān)測重點(diǎn)，因此為了驗(yàn)證方法能力，為監(jiān)管提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，評定二氧化硫含量的不確定度尤為重要，在保證了結(jié)果的準(zhǔn)確度的同時(shí)探究對結(jié)果影響較大的因素，有針對性地對分析過程加以控制，從而提高檢測實(shí)驗(yàn)室的能力水平。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售干百合，購于超市。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液（濃度為0.099 9 8 mol·L-1），深圳市博林達(dá)科技有限公司；30%過氧化氫（分析純），廣州化學(xué)試劑；無水乙醇（分析純），廣州化學(xué)試劑；甲基紅，西隴化工；鹽酸（分析純），廣州化學(xué)試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

食品二氧化硫蒸餾儀（ST107-1RW），濟(jì)南盛泰電子科技有限公司；刀式研磨儀（格瑞德曼HM-100）；XS204電子天平（梅特勒托利多）；250 mL碘量瓶；10 mL酸堿兩用滴定管，Brand。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 原理

采用充氮蒸餾法處理試樣，試樣加鹽酸溶液酸化后加熱，亞硫酸鹽等系列物質(zhì)釋放二氧化硫，用過氧化氫溶液吸收蒸餾物，二氧化硫溶于吸收液被氧化成硫酸，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液滴定，根據(jù)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量計(jì)算試樣中的二氧化硫含量。

1.3.2 樣品測定

稱取干百合樣品20.00 g（精確至0.01 g，取樣量可視含量高低而定），參照GB 5009.34—2022第一法酸堿滴定法中的試樣測定步驟進(jìn)行測定。

1.3.3 數(shù)學(xué)模型

樣品中二氧化硫含量的計(jì)算公式為

式中：X為試樣中二氧化硫含量（以SO2計(jì)），g·kg-1；V為試樣溶液消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V0為空白溶液消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；C為氫氧化鈉滴定液的摩爾濃度，mol·L-1；m為試樣的質(zhì)量，g；0.032為1 mL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mol·L-1）相當(dāng)?shù)亩趸蛸|(zhì)量（g），g·mol-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度來源分析

根據(jù)二氧化硫充氮蒸餾檢測原理和數(shù)學(xué)模型對不確定度的來源分析可知，二氧化硫含量不確定度來源主要有樣品重復(fù)測量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c)、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c)、樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)、實(shí)際消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積（V-V0）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V-V0)。依據(jù)《化學(xué)分析中測量不確定度評估指南》（RB/T 030—2020）[10]和《測量不確定度評定和表示》（GB/T 27418—2017）[11]可將不確定度分為A類和B類，樣品重復(fù)測量引入的不確定度為A類，樣品稱量引入的不確定度、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液引入的不確定度、實(shí)際消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積（V-V0）引入的不確定度為B類不確定度。

2.2 各不確定度分量的評定

2.2.1 樣品重復(fù)測量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(n)

對樣品中的二氧化硫含量測定6次，通過貝塞爾公式（2）計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)偏差S，重復(fù)測量引入的不確定度結(jié)果見表1。

表1 干百合樣品中二氧化硫含量結(jié)果表

式中：S為標(biāo)準(zhǔn)偏差，g·kg-1；xi為第i次的測量值，g·kg-1；n為獨(dú)立重復(fù)測次數(shù)；為n次測量結(jié)果的算術(shù)平均值，g·kg-1。

則樣品重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

則樣品重復(fù)測量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(n)為

2.2.2 樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)

查天平的校準(zhǔn)證書標(biāo)明，電子天平稱量0≤m≤50.0 g最大允許誤差為±0.000 5 g，假設(shè)均勻分布，取則天平引入的標(biāo)準(zhǔn)差為一般進(jìn)行兩次平行實(shí)驗(yàn)，可得到稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為稱取20.000 g樣品引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.3 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c)

實(shí)驗(yàn)使用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液購于深圳市博林達(dá)科技有限公司，濃度C為0.099 98 mol·L-1，批號為20221130A1。因樣品含量較高，根據(jù)樣品含量調(diào)整氫氧化鈉滴定液的濃度，采用原濃度滴定，減少稀釋過程引入的不確定度。查氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液證書可得其相對擴(kuò)展不確定度為Urel(c)=0.2%，k=2。

則氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的擴(kuò)展不確定度為U(c)=C×Ur(c)=0.099 98×0.2%=0.000 199 96 mol·L-1。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.4 實(shí)際消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積（V-V0）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V-V0)

（1）試樣溶液消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積V引入的不確定度u(V)。試樣溶液消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積為V=4.380 mL，則其引入的不確定度為由10.0 mL滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和溫度變化引入的不確定度的合成。①10.0 mL滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)。查校準(zhǔn)證書可知10.0 mL滴定管為A級，依據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）[12]查得最大允許誤差為±0.025 mL，假設(shè)均勻分布，則10.0 mL滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為②溫度變化引入的不確定度u(t1)。校準(zhǔn)溫度為20 ℃，實(shí)際操作過程中溫度的變化為（20±5） ℃，變化的溫度為5 ℃，水的體積膨脹系數(shù)為α=0.000 21/℃，近似于均勻分布，則溫差效應(yīng)引入的不確定度為

則試樣溶液消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積V引入的合成不確定度為

（2）空白溶液消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積引入的不確定度u(V0)。空白溶液消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積為V0=0.040 mL，則其引入的不確定度的計(jì)算與試樣溶液消耗的體積V一樣，均為由10.0 mL滴定管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和溫度變化引入的不確定度的合成。10.0 mL滴定管引入的不確定度為u(d)=0.014 4 mL，而溫度變化引入的不確定度為

則試樣溶液消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積V0引入的合成不確定度為

實(shí)際消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積（V-V0）引入的合成不確定度為

實(shí)際消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積（V-V0）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

2.3.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

經(jīng)過分析評定，各個(gè)分量不確定度見表2。

表2 各分量相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果匯總表

二氧化硫含量測定引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

二氧化硫含量測定引入的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.2 擴(kuò)展不確定度

在置信水平為95%的情況下，取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度評定結(jié)果為

U=u(X)×k=0.006 80×2=0.014 g·kg-1

則干百合二氧化硫含量的測定結(jié)果為（0.690±0.014）g·kg-1，k=2。

3 結(jié)論

采用GB 5009.34—2022充氮-蒸餾酸堿滴定法測定干百合中二氧化硫含量為0.690 g·kg-1，即當(dāng)包含因子k=2時(shí)，其擴(kuò)展不確定度為0.014 g·kg-1，最后結(jié)果表示為（0.690±0.014） g·kg-1，k=2。通過不確定度的分析評定，發(fā)現(xiàn)對結(jié)果影響最大的因素是樣品重復(fù)測量，其次是標(biāo)準(zhǔn)滴定液消耗的體積，最后是氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液和樣品稱量。因此在二氧化硫含量檢測過程中要對影響較大的因素加以控制，通過增加實(shí)驗(yàn)平行次數(shù)、增加人員比對來降低結(jié)果的不確定度，提高實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)檢測水平，為社會(huì)提供科學(xué)、公正、客觀的檢驗(yàn)檢測結(jié)果。同時(shí)干百合作為蔬菜制品在《食品安全國家標(biāo) 準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中的限值為≤0.2 g·kg-1，其二氧化硫含量已經(jīng)超出限值，日常購買應(yīng)通過正規(guī)渠道，食用應(yīng)注意不宜過量，同時(shí)也為監(jiān)管部門的監(jiān)管方向提供一些思考[13-14]。