自動旋光儀測定味精中谷氨酸鈉含量的不確定度評定

張涵璐 晁盛

摘 要：本文依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準 味精中麩氨酸鈉（谷氨酸鈉）的測定》（GB 5009.43—2016）中第二法旋光法，通過分析檢驗過程中的影響因素，對用旋光法測定味精中谷氨酸鈉含量進行不確定度評定。結(jié)果表明，自動旋光儀測定味精中谷氨酸鈉含量的不確定度結(jié)果報告為（99.3±0.24）%，k=2。對不確定度影響因素進行分析評定，可減少實驗誤差，提高測定結(jié)果準確性。

關(guān)鍵詞：谷氨酸鈉;自動旋光儀;不確定度

Determination of Monosodium Glutamate by Automatic Polarimeter Uncertainty Evaluation of Sodium Glutamate Content

ZHANG Hanlu， CHAO Sheng

（Beijing Food Safety Monitoring and Risk Assessment Center （Beijing Food Inspection Institute）， Beijing 100094， China）

Abstract： In this paper， based on GB 5009.43—2016 second method of optical polarimetry， by analyzing the influencing factors in the inspection process， the uncertainty of the determination of sodium glutamate content in monosodium glutamate by optical polarimetry is evaluated. The results show that the uncertainty of the content of sodium glutamate in monosodium glutamate determined by automatic polarimeter is reported as （99.3±0.24）%， k=2. The analysis and evaluation of the factors affecting the uncertainty can reduce the experimental error and improve the accuracy of the measurement results.

Keywords： sodium glutamate; automatic polarimeter; uncertainty

味精的主要成分是谷氨酸的鈉鹽，又稱谷氨酸鈉，化學(xué)式為C5H8NNaO4，化學(xué)名為α-氨基戊二酸一鈉。谷氨酸鈉外觀為無色至白色棱柱狀結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末，水溶液無色。谷氨酸鈉易溶于水，在150 ℃時失去結(jié)晶水，210 ℃時發(fā)生吡咯烷酮化，生成焦谷氨酸，270 ℃左右時則分解。對光穩(wěn)定，在堿性條件下加熱發(fā)生消旋作用，呈味力降低。另外，谷氨酸鈉在pH為5以下的酸性條件下加熱時亦可發(fā)生吡咯烷酮化，變成焦谷氨酸，呈味力降低;在中性條件加熱時則很少發(fā)生變化。

味精是國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的鮮昧劑，做調(diào)味劑使用時，一般用量為0.2%～0.5%。味精可用小麥面筋等蛋白質(zhì)為原料制成，也可由淀粉中所含焦谷氨酸制成，還可以用化學(xué)方法合成。味精在適量食用的情況下對人體無毒無害，水解后生成的谷氨酸是人體所需的營養(yǎng)成分。味精在高溫下脫水形成的物質(zhì)為焦谷氨酸鈉，而焦谷氨酸鈉只是失去了鮮味，也無毒無害，至于致癌一說，現(xiàn)在尚無科學(xué)依據(jù)[1]。但味精和食鹽一樣，由于含有鈉元素，攝入過多會導(dǎo)致攝入鈉過量，從而引發(fā)心腦血管疾病。因此，每天食用味精應(yīng)適量，避免影響人體健康。

味精中谷氨酸鈉含量的高低反映了味精產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，在《食品安全國家標(biāo)準 味精》（GB 2720—2015）中對理化指標(biāo)谷氨酸鈉含量（以干基計）作出了明確要求，其中味精的該項指標(biāo)要求為≥99.0%[2]。因此，本文依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準 味精中麩氨酸鈉（谷氨酸鈉）的測定》（GB 5009.43—2016）中第二法旋光法，結(jié)合實驗室實際檢驗存在的影響因素，用自動旋光儀測定味精中谷氨酸鈉的含量，對味精中谷氨酸鈉的含量進行了不確定度評定[3]。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

0.02級自動旋光儀，型號為APⅢ/3W，美國魯?shù)婪蚬?100 mL容量瓶，天津市天科玻璃儀器制造有限公司;電子天平，型號為ME204T/02，梅特勒-托利多;1 dm旋光管，美國魯?shù)婪蚬?鹽酸濃度為50%，國藥集團。

1.2 測量過程

準確稱取味精樣品10.000 0 g，加入少量純水充分溶解，并完全轉(zhuǎn)移至100 mL的容量瓶中，緩慢加入配制好的50%濃度鹽酸溶液20 mL，使容量瓶的溶液充分混勻，并冷卻至室溫20 ℃，用純水定容至刻度且搖勻[4]。旋光儀設(shè)定溫度為20 ℃，先用純水在儀器上調(diào)零，準確調(diào)零后，可將上述試液置于旋光管中，旋光管中不得有氣泡，待試樣液穩(wěn)定后，讀取自動旋光儀旋光度示值，同時讀取自動旋光儀溫度示值。

1.3 自動旋光儀不確定度測量方法

自動旋光儀示值的不確定度主要由儀器示值重復(fù)性的不確定度、標(biāo)準旋光管定值的不確定度、旋光儀中數(shù)字溫度計的不確定度幾方面引入[5]。打開自動旋光儀并至少預(yù)熱30 min，然后調(diào)節(jié)零點。將標(biāo)準石英管放入儀器內(nèi)，并使之放入儀器固定位置，觀察光路，調(diào)節(jié)好旋光管的位置，使光路通暢且無遮擋，并將數(shù)字溫度計的探頭插入標(biāo)準石英管中相對應(yīng)的探頭位置，關(guān)閉儀器外蓋，使儀器內(nèi)溫度與標(biāo)準石英管溫度保持一致且充分穩(wěn)定，穩(wěn)定時間為5～10 min，

按下開始按鈕，開始測量旋光度，讀取溫度值和儀器示值。如此重復(fù)6次得到儀器示值，根據(jù)標(biāo)準石英管溫度校正公式得到每次測量時該溫度對應(yīng)的旋光管測量值。標(biāo)準石英管溫度校正公式為：

αt=α20[1+0.000144（t-20）]（1）

式中：αt為標(biāo)準石英管在t ℃時的旋光度測量值;α20為標(biāo)準石英管在20.0 ℃時的旋光度標(biāo)準值;t為測量時標(biāo)準石英管的溫度。

1.4 數(shù)學(xué)模型

用旋光法測量味精中谷氨酸氨含量的數(shù)學(xué)模型為：

（2）

式中：X為味精中谷氨酸鈉的含量（含1分子結(jié)晶水），單位為g/100 g;α為樣品溶液的自動旋光儀旋光度示值，單位為°;L為旋光管的長度（液層厚度），單位為dm;c為試樣液中谷氨酸鈉的濃度，單位為g/mL;25.16為谷氨酸鈉的比旋光度，單位為°;t為樣品中自動旋光儀溫度示值，單位為℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度各分量的評定

2.1.1 樣品稱量引入的不確定度u（m）

實驗人員在使用電子天平稱量樣品的過程中會產(chǎn)生不確定度，對樣品的稱量結(jié)果產(chǎn)生影響。為確定由樣品稱量引入的不確定度u（m），對稱量過程進行了分析計算。

本次稱量樣品使用的電子天平計量檢定合格，且在計量有效期內(nèi)。根據(jù)此電子天平的檢定證書，按均勻分布，包含因子，最大允許誤差為±0.000 5 g，則。

該電子天平的分辨率為0.1 mg，區(qū)間半寬度為0.05 mg，按均勻分布，包含因子，則。

因此，合并上述2分量，得：

0.29 mg=2.9×10-4 g。

此次實驗的稱樣量為10.000 8 g，則樣品稱量引入的不確定度計算為：

2.1.2 樣品定容引入的不確定度u（v）

（1）容量瓶體積的不確定度u（v1）。使用編號為36307的100 mL容量瓶，檢定證書出具的U=0.05 mL，k=2，則u（v1）=0.05/100=5.0×10-4。

（2）定容至刻度時視覺誤差引入的不確定度u（v2）。容量瓶由實驗人員定容時會產(chǎn)生視覺誤差，實驗人員定容至刻度操作時視覺誤差約為滴管1滴，該滴管20滴為1 mL，按均勻分布，包含因子，則。

合并各分量，樣品定容引入的不確定度u（v）計算為：

2.1.3 旋光管長度引入的不確定度u（L）

旋光管作為自動旋光儀的組成部分，應(yīng)考慮此旋光儀的旋光管長度引入的不確定度。此旋光管的校準誤差為0.02 mm，旋光管的長度為100 mm，按均勻分布，包含因子，則不確定度為：

2.1.4 測定試樣液溫度引入的不確定度u（t）

此臺自動旋光儀帶有溫度調(diào)節(jié)功能，在儀器充分開機預(yù)熱條件下，設(shè)置測定溫度為20 ℃，待儀器充分穩(wěn)定后，實際測定溫度為20.3 ℃，溫度校正系數(shù)為0.047，按均勻分布，包含因子，則計算得：

2.1.5 自動旋光儀示值引入的不確定度u（a）

（1）輸入量α的標(biāo)準不確定度u（a）。輸入量α的標(biāo)準不確定度主要來源于儀器示值的重復(fù)性，用旋光度為5.167°的標(biāo)準旋光管連續(xù)測量6次，通過公式（1）計算后測量值為5.169°、5.168°、5.166°、5.172°、5.171°和5.172°。

則單次的實驗標(biāo)準差為：

在儀器的實際測量過程中，采用6次示值的平均值作為測量結(jié)果，則儀器示值的重復(fù)性引入的不確定度分量為：

（2）輸入量ɑ0的標(biāo)準不確定度u（a0）。輸入量ɑ0的標(biāo)準不確定度主要來源于標(biāo)準旋光管的定值不確定度，依據(jù)檢定證書給出的標(biāo)準旋光管的定值不確定度評定，標(biāo)準旋光管旋光度的擴展不確定度為0.003°，包含因子k=3，則標(biāo)準旋光管定值的不確定度為：

（3）輸入量t的標(biāo)準不確定度u（t）的評定。輸入量t的標(biāo)準不確定度主要來源于旋光儀中的數(shù)字溫度計，檢定證書中出具的數(shù)字溫度計最大允許誤差為±0.2 ℃，服從均勻分布，取包含因子k=2。則數(shù)字溫度計示值不確定度為：

（4）自動旋光儀引入的不確定度u（a）。對自動旋光儀所引入的各不確定度分量進行合并計算，合成標(biāo)準不確定度為：

按照均勻分布，，則：

本次測定的味精，谷氨酸鈉含量用自動旋光儀進行測定，結(jié)果為2.498°，則自動旋光儀引入的不確定度為：

2.1.6 樣品測量的重復(fù)性引入的不確定度u（α）

在相同溫濕度條件下，對本味精樣品重復(fù)進行6次測量，結(jié)果為2.499°、2.496°、2.497°、2.496°、2.498°和2.503°，平均值為2.498°，則相對標(biāo)準偏差為：

則樣品測量的重復(fù)性引入的不確定度為：

2.2 合成標(biāo)準不確定度u（X ）

對本味精樣品的谷氨酸鈉含量進行測量，稱樣量m=10.000 8 g，α=2.498，L=1 dm，t=20.3 ℃，則：

合成相對標(biāo)準不確定度為：

2.3 擴展不確定度及不確定度結(jié)果報告

近似取包含因子k=2，擴展不確定度為U=u（X）×k=0.21%×2=0.24%，則自動旋光儀測定味精中谷氨酸鈉含量的不確定度結(jié)果報告為（99.3±0.24）%，k=2。

3 結(jié)論

本文依據(jù)標(biāo)準《食品安全國家標(biāo)準 味精中麩氨酸鈉（谷氨酸鈉）的測定》（GB 5009.43—2016）中的第二法旋光法對味精中谷氨酸鈉含量進行檢測，并對此檢測結(jié)果進行了不確定度分析[6]。通過比較每種不確定度引入的因素可知，對試樣溶液定容的過程中不確定度引入、測定時試樣液的溫度示值的不確定度引入、自動旋光儀旋光度示值的不確定度引入對測量結(jié)果的不確定度影響最大。因此，在實驗過程中，實驗人員應(yīng)盡量減少定容體積的誤差，待儀器穩(wěn)定后，準確調(diào)節(jié)試樣液溫度、做好平行樣品，盡可能減少實驗誤差，確保測定結(jié)果的準確性。

參考文獻

[1]鄧雪甜.鮮味之源：谷氨酸鈉[J].大學(xué)化學(xué)，2019，34（8），115-117.

[2]中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品安全國家標(biāo)準味精：GB 2720—2015[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2015.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2012.

[4]中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品安全國家標(biāo)準味精中麩氨酸鈉（谷氨酸鈉）的測定：GB 5009.43—2016[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2016.

[5]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.旋光儀及旋光糖量計檢定規(guī)程：JJG 536—2015[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2015.

[6]魏昊.化學(xué)分析中不確定度的評估指南[M].北京：中國計量出版社，2002.