气相色谱法测定葡萄汁饮料中甜蜜素含量的不确定度评定

韩顺林

（晋中市综合检验检测中心，山西晋中 030600）

葡萄酸甜多汁，富含葡萄糖、氨基酸和各种维生素等营养成分，深受人们的喜爱，随着食品工业的发展，市场上各种品牌多种多样的葡萄汁饮料琳琅满目，备受消费者欢迎。然而，葡萄汁饮料在生产过程中会通过加入甜味剂、防腐剂和着色剂等添加剂来改善风味。甜蜜素作为一种甜度高、口感好、价格低廉、应用广泛的甜味剂，常常被添加入葡萄汁饮料等各类饮料中，如长期饮料这类饮料，过量摄入甜蜜素对人体肝脏和神经系统有着潜在危害。因此，加强葡萄汁等各类饮料中甜蜜素的监管检测非常必要[1-4]。目前，国内食品中甜蜜素测定的国家标准GB 5009.97—2016[5]中规定了气相色谱法、液相色谱法、液相色谱-质谱/质谱法，本机构结合实验室设备条件与检测需求，选择气相色谱法。测量不确定度是与测量结果准确程度紧密相关的重要参数，不确定度分析评定作为分析实验室的基础工作，已经成为检验检测机构提升质量技术水平的关键因素之一[6-8]。本研究依据JJF 1059.1—2012[9]中的规范要求，对气相色谱法测定葡萄汁饮料中甜蜜素含量的不确定度进行了分析和评定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄汁饮料（购自某便利店）；甜蜜素标准溶液（以环己基氨基磺酸计：10.0 mg·mL-1，北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司）；正庚烷（色谱纯，迪马科技）；硫酸（优级纯，北京化工厂）；氯化钠、亚硝酸钠（均为分析纯，天津市天力有限公司）；实验用水为一级超纯水。

1.2 仪器与设备

Agilent 7890A 气相色谱仪（美国安捷伦公司）；AL104 电子天平（瑞士梅特勒－托利多公司）；VORTEX MS3 旋涡混合仪（德国艾卡公司）。

1.3 测量方法步骤

参照GB 5009.97—2016 中第一法——气相色谱法。

1.3.1 标准溶液配制

准确吸取1.0 mL 浓度为10.0 mg·mL-1的 甜 蜜素（以环己基氨基磺酸计）标准溶液于10 mL 容量瓶中，用超纯水定容至刻度，配制成甜蜜素浓度为1.0 mg·mL-1的标准中间液。分别吸取0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL 浓度为1.0 mg·mL-1的标准中间液，0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL 浓 度 为10.0 mg·mL-1的 标 准 溶液，用超纯水稀释定容至10.0 mL，配制成甜蜜素浓度为0.01 mg·mL-1、0.02 mg·mL-1、0.05 mg·mL-1、0.10 mg·mL-1、0.20 mg·mL-1和0.50 mg·mL-1的标准系列溶液，全部转移至离心管中待衍生化。

1.3.2 试样制备衍生

准确称取25.0 g 摇匀的饮料试样，用超纯水定容至50.0 mL，摇匀。取10.0 mL 稀释混匀后的饮料试样于离心管中，将其与配制的标准系列溶液冰浴5 min，依次加入5.0 mL 正庚烷、2.5 mL 浓度为50 g·L-1的亚硝酸钠溶液，2.5 mL 浓度为200 g·L-1的硫酸溶液，盖好离心管盖，摇匀后置于冰浴中30 min，其间振摇3 次；加入2.5 g 氯化钠，涡旋振荡1 min，低温静置20 min 后吸取上清液待测。

1.3.3 气相色谱条件

色谱柱：HP-5（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；进样量：1 μL；进样口温度：230 ℃；载气：高纯氮，流量为2.0 mL·min-1；进样方式：分流进样，分流比为5 ∶1；柱箱温度：52 ℃保持3 min，以10 ℃·min-1升 至90 ℃保 持0.5 min，再 以20 ℃·min-1升 至200 ℃保持3 min；FID 检测器温度：250 ℃；H2流量：30 mL·min-1；Air 流量：300 mL·min-1；尾吹流量：25 mL·min-1；色谱峰保留时间定性，峰面积外标法定量。

1.4 测量数学模型

依据测定过程，建立测定模型为

式中：X为葡萄汁试样中甜蜜素（以环己基氨基磺酸计）的含量，g·kg-1；c为由标准工作曲线计算出样液中甜蜜素的浓度，mg·mL-1；V为葡萄汁试样定容体积，mL；m为试样的称样量，g。

2 结果与分析

2.1 测量不确定度来源分析

根据试样测量方法及数学模型可知，该方法的A 类测量不确定度来源于测量重复性与标准曲线拟合，其中测量重复性不确定度分量包含了标准溶液配制以及气相色谱重现性引入的不确定度；B 类测量不确定度来源于甜蜜素标准溶液赋值、试样移取定容体积与称样量。

2.2 测量不确定度分量评定

2.2.1 测量重复性的不确定度分量

将某品牌葡萄汁饮料试样在不同时间使用1.3 测量方法步骤重复检测6 次，结果见表1。其标准不确定度为u(s) == 0.000 85；相对标准不确定度为= 0.002 39。2.2.2 标准曲线拟合的不确定度分量

表1 葡萄汁饮料中甜蜜素的测量结果统计（n=6）

分别对6个浓度水平的甜蜜素标准系列溶液重复测定3 次，用最小二乘法拟合线性回归方程，甜蜜素的标准曲线方程为y=1 752.184 23x，b=1 752.184 23，a=0。由标准曲线拟合引入的标准不确定度为，其中SR=，n为标准系列溶液测定总次数，n=18；P为葡萄汁饮料试样测量次数，P=6；c—为标准曲线各个浓度的平均值，c—=0.147 mg·mL-1；被测试样溶液中甜蜜素平均含量为0.354 g·kg-1，在工作曲线中查得其甜蜜素的浓度为c=0.177 mg·mL-1，(c-c—)=（0.177-0.146）2=0.000 961，=0.173 9，SR=4.125 8，u(c)=0.001 12，= 0.006 35。

2.2.3 标准溶液赋值的不确定度分量

查阅甜蜜素标准溶液的标准物质证书[编号GBW(E)100173，批号为B511]可知，其相对扩展不确定度为U=2%（k=2），因此，urel(cb)=2%/2=0.010。

2.2.4 移取定容体积的不确定度分量

玻璃仪器引入不确定度按照三角分布，根据公式urel(V) =来计算。

葡萄汁试样定容使用50 mL 容量瓶（A 级），根据JJG 196—2006[10]规定，其允差为±0.05 mL，计算得urel(V1)=0.000 4；准确吸取10 mL 试样转移入离心管使用10 mL 单标线吸量管（A 级），根据JJG 196—2006 规定，允差为±0.020 mL，计算得urel(V2)=0.000 8；试样中加入5 mL 正庚烷使用5 mL 单标线吸量管（A级），根据JJG 196—2006 规定，允差为±0.015 mL，计算得urel(V3)=0.001 2；合成得试样移取定容体积引入的相对标准不确定度为urel(V)=0.001 5。

2.2.5 试样称样量的不确定度分量

称取25.0 g 葡萄汁试样时使用AL104 电子天平，检定证书查得其最大允差为0.3 mg，按照均匀分布考虑，其标准不确定度为u(m) == 0.173 2，样品质量为25.0 g，其相对标准不确定度为urel(m)=0.173 2/25=6.93×10-6。

2.3 合成与扩展不确定度评定

2.3.1 合成不确定度

上述urel(s)、urel(c)、urel(cb)、urel(V)和urel(m)等5个分量互不相关，根据方和根公式计算得相对合成不确定度为urel(X)== 0.012 2。

葡萄汁饮料中甜蜜素含量测定的标准合成不确定度为u=0.012 2×0.354=0.004 3 g·kg-1。

2.3.2 扩展不确定度

取包含因子k=2，近似95%置信概率，计算得葡萄汁饮料试样中甜蜜素测定的扩展不确定度为U=ku=0.008 6 g·kg-1。

2.4 测量不确定度结果

综上计算得测量不确定度结果为（0.354±0.008 6）g·kg-1，k=2，P=95%。

3 结论

通过分析评定气相色谱法测定葡萄汁饮料中甜蜜素含量的不确定度分量，可以看出标准溶液赋值对测量结果不确定度影响最大，因此食品检验检测结果应购买经国家认证的有证标准物质，重视仪器的维护保养提高其稳定性，此外还要重视检验人员专业技能的提升，以便控制测量不确定度，提升检测结果的准确度。