分光光度法測定食品中二氧化硫含量的不確定度評定

黃鳳嬌

摘 要：本文采用《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）中第二法分光光度法測定食品中二氧化硫含量，并進行不確定度評定。結果表明，拉面樣品中二氧化硫含量測定結果為（22.35±0.68）mg·kg-1，k=2。實驗過程中對測量結果影響較大的因素是由標準曲線求測定用試液中二氧化硫質量的過程，這提示應嚴格按照規(guī)范制作工作曲線，適當增加標準系列溶液和樣品的重復測定次數(shù)，同時在配制標準溶液過程中應選用較高等級的玻璃量器，并減少配制步驟。

關鍵詞：分光光度法；食品；二氧化硫；不確定度；標準曲線

Uncertainty Assessment of Sulfur Dioxide Content in Food by Spectrophotometry

HUANG Fengjiao

（Shantou City Inspection and Testing Center， Shantou 515000， China）

Abstract： This article uses the second method spectrophotometry in GB 5009.34—2022 to determine the content of sulfur dioxide in food， and evaluates the uncertainty. The results showed that the content of sulfur dioxide in ramen noodles samples was （22.35±0.68） mg·kg-1， k=2. During the experiment， the factor of great influence on the measurement results is the determination of the sulfur dioxide quality in the test solution by the standard curve. This suggests that the working curve should be made in strict accordance with the specifications， and the repeated determination times of standard series solutions and samples should be appropriately increased. At the same time， a higher grade glass measuring device should be selected and the preparation steps should be reduced in the process of preparing standard solution.

Keywords： spectrophotometry; food; sulfur dioxide; uncertainty; standard curve

二氧化硫是我國允許使用的食品添加劑之一，作為漂白劑、防腐劑、抗氧化劑廣泛應用于食品加工[1-2]。一般在用硫磺熏制食品或使用能產(chǎn)生二氧化硫的鹽類作為食品添加劑時會導致食品中殘留二氧化硫[3-4]。在限定的含量范圍內使用二氧化硫不會造成中毒，損傷機體健康，但超出標準攝入量則可能會引起慢性中毒，損害人體的各個系統(tǒng)[5-6]。

《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》

（GB 5009.34—2022）[7]中第二法分光光度法是測定食品中二氧化硫含量的新方法。為了準確、高效地檢測食品中的二氧化硫含量，特對該標準中二氧化硫檢測方法——分光光度法進行不確定度評定。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器

拉面樣品購于市場。

SO2標準儲備液（100 μg·mL-1，批號M012446），麥卡希試劑有限公司；NaOH、氨基磺酸銨、磷酸、冰乙酸、甲醛、鄰苯二甲酸氫鉀（均為分析純），國藥試劑；鹽酸副玫瑰苯胺（指示劑），國藥試劑。

UVmini-1240紫外可見分光光度計（相對示值誤差1%），蘇州市萊頓科學儀器有限公司；BSA224S型電子天平（感量0.01 g，I級，示值誤差±0.5 mg），Sartorius科學儀器（北京）有限公司；移液管（容量分別為2 mL、5 mL、10 mL、20 mL和50 mL，A級，容量允差分別為±0.010 mL、±0.015 mL、±0.020 mL、±0.030 mL、±0.050 mL），天玻玻璃儀器有限公司；容量瓶（A級，容量分別為50 mL和100 mL，容量允差分別為±0.05 mL和±0.10 mL），天玻玻璃儀器有限公司。

1.2 試劑配制

NaOH溶液（1.5 mol·L-1）：稱取3.0 g NaOH固體于100 mL燒杯中，加水稀釋至50 mL。

乙二胺四乙酸二鈉溶液：稱取1.86 g乙二胺四乙酸二鈉于200 mL燒杯中，溶于水并稀釋至100 mL。

甲醛緩沖吸收儲備液[5.5%（V∶V）]：稱取2.04 g鄰苯二甲酸氫鉀于100 mL燒杯中，溶于少量水中，加入36%～38%的甲醛溶液5.5 mL，0.05 mol·L-1乙二胺四乙酸二鈉溶液20.0 mL，混勻，加水稀釋并用100 mL容量瓶定容至100 mL。

甲醛緩沖吸收液[0.055%（V∶V）]：取適量甲醛緩沖吸收儲備液，加水稀釋100倍（現(xiàn)用現(xiàn)配）。

鹽酸副玫瑰苯胺溶液（0.5 g·L-1）：取2%鹽酸副玫瑰苯胺溶液25.0 mL，依次加入30 mL磷酸和

12 mL鹽酸，加水稀釋并用100 mL容量瓶定容至100 mL，用玻璃棒攪拌均勻，靜置24 h，避光密封保存。

氨基磺酸銨溶液（3 g·L-1）：稱量0.15 g氨基磺酸銨，加水稀釋并用50 mL容量瓶定容至50 mL。

HCl溶液（6 mol·L-1）：用量筒量取50 mL濃HCl，慢慢倒入50 mL水中，注意攪拌速度。

SO2標準使用溶液（10 μg·mL-1）：用5 mL移液管取濃度為100 μg·mL-1的SO2標準儲備液于50 mL容量瓶中，加甲醛緩沖吸收液稀釋至刻度。

1.3 評定依據(jù)及引用文件

本文中SO2含量的不確定度的評定主要參考以及引用以下文件，即《測量不確定度評定與表示》

（JJF 1059.1—2012）[8]、《食品安全國家標準 食品中二氧化硫的測定》（GB 5009.34—2022）第二法分光光度法、CNAS—GL006：2019 化學分析中不確定度的評估指南[9]、《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）[10]。

1.4 實驗方法

取拉面試樣適量，采用粉碎機等合適的粉碎手段進行粉碎，充分混合均勻，供檢測用。稱取固體試樣約10 g，加甲醛緩沖吸收液100 mL，振蕩浸泡2 h，過濾，取續(xù)濾液，待測。分別準確量取0 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL和3.00 mL SO2標準使用液（10 μg·mL-1）置于25 mL具塞比色管中，加入甲醛緩沖吸收液至10.00 mL，再依次加入

3 g·L-1氨基磺酸銨溶液0.5 mL、1.5 mol·L-1 NaOH溶液0.5 mL、0.5 g·L-1鹽酸副玫瑰苯胺溶液1.0 mL，搖勻，放置20 min后，用紫外可見分光光度計在波長579 nm處測定吸光度，并繪制標準曲線。量取試樣溶液3 mL，置于25 mL具塞試管中，加入甲醛緩沖吸收液至10.00 mL，再依次加入3 g·L-1氨基磺酸銨溶液0.5 mL、1.5 mol·L-1 NaOH溶液0.5 mL、

0.5 g·L-1鹽酸副玫瑰苯胺溶液1.0 mL，搖勻，放置20 min后，用紫外可見分光光度計在波長579 nm處測定吸光度，同時做空白試驗。

1.5 不確定度評定數(shù)學模型

SO2含量的計算公式為

（1）

式中：X為試樣中SO2的含量，mg·kg-1；m1為由標準曲線中查得的測定用試液中SO2的質量，μg；

m0為由標準曲線中查得的測定用空白溶液中SO2的質量，μg；V1為試樣溶液定容體積，mL；m2為試樣質量或體積，g·mL-1；V2為測定用試樣提取液或試樣蒸餾液的體積，mL；1 000為換算系數(shù)。

2 結果與分析

2.1 樣品重復測量引入的相對標準不確定度urel（X）

稱量10份拉面樣品，參照1.4中測定方法測定樣品中SO2含量，測定結果見表1。

由表1可得，由標準曲線中查得的測定用試液中SO2質量的平均值為m1=22.26 mg·kg-1，由標準曲線中查得的測定用空白溶液中SO2質量的平均值為m0=0.02 mg·kg-1。

SO2含量單次測量結果的標準偏差為

（2）

式中：s（x）為SO2含量單次測量結果的標準偏差，mg·kg-1；n為測定次數(shù)；xi為單次測量結果，

mg·kg-1；x為單次測量結果的平均值，mg·kg-1。

故樣品重復測量引入的相對標準不確定度urel（X）為

2.2 定容試樣提取液或蒸餾液引入的相對標準不確定度urel（V1）

試驗使用A級100 mL容量瓶，其容量允差為±0.10 mL，近似為矩形分布，則其容量允差引入的不確定度ua（V1）為

容量瓶的校準溫度為20 ℃，本實驗取可能的溫度變化為±5 ℃，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，按矩形溫度分布考慮，k=，則溶液溫度和容量瓶校準溫度引入的標準不確定度ub（V1）為

定容試樣提取液或蒸餾液引入的標準不確定度u（V1）為

則定容試樣提取液或蒸餾液引入的相對標準不確定度urel（V1）為

2.3 稱量樣品質量引入的相對標準不確定度urel（m2）

樣品稱量引起的不確定度包括重復性、靈敏度和示值誤差[11]，其中重復性已在上文重復性試驗中體現(xiàn)，而本方法靈敏度可忽略不計。按矩形分布考慮，包含因子k=，則天平示值誤差引入的標準不確定度ua為

故稱量樣品質量引入的標準不確定度u（m2）為

則稱量樣品質量引入的相對標準不確定度urel（m2）為

2.4 移取測定用試樣提取液或試樣蒸餾液引入的相對標準不確定度urel（V2）

試驗使用A級10 mL移液管，其容量允差為±0.020 mL，假定為矩形分布，則其容量允差引入的不確定度分量ua（V2）為

參照2.2中的計算方法，則溶液溫度與移液管校準溫度不同引起的標準不確定度ub（V2）為

移取測定用試樣提取液或試樣蒸餾液引入的標準不確定度u（V2）為

則移取測定用試樣提取液或試樣蒸餾液引入的相對標準不確定度為

2.5 通過標準曲線求得測定用試液和空白溶液中SO2質量引入的相對標準不確定度urel（m1-m0）

2.5.1 配制SO2標準使用溶液引入的相對標準不確定度ua，rel（m）

①SO2標準使用液（10 μg·mL-1）由SO2標準儲備液（100 μg·mL-1）稀釋10倍配制而得，而SO2標準儲備液濃度的相對擴展不確定度為0.2%（k=2），則SO2標準儲備液濃度引入的相對標準不確定度為。②試驗使用A級5 mL移液管，其容量允差為±0.015 mL，

假定為矩形分布，則其容量允差引入的不確定度ua，b，a（m）為。參照2.2中的

計算方法，則溶液溫度與移液管校準溫度不同

引入的標準不確定度ua，b，b（m）為。則5 mL移液管

移取SO2標準儲備液引入的標準不確定度為。5 mL移液

管移取SO2標準儲備液引入的相對標準不確定度為。③試驗使用A級

50 mL容量瓶，容量允差為±0.05 mL，近似為矩形分布，容量瓶容量允差引入的不確定度分量為。參照2.2中的

計算方法，則溶液溫度和50 mL容量瓶校準溫度不同引入的標準不確定度為。則50 mL容量

瓶定容SO2標準使用液引入的標準不確定度為。50 mL容量

瓶定容SO2標準使用液引入的相對標準不確定度為

則配制SO2標準使用液引入的相對標準不確定度為

2.5.2 配制SO2標準系列溶液引入的相對標準不確定度ub，rel（m）

分別準確量取SO2標準使用液（10 μg·mL-1）

0 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL和

3.00 mL置于25 mL具塞試管中配制成SO2標準系列溶液。根據(jù)JJG 196—2006查得容量允差，按矩形分布k=，移液管引入的標準不確定度計算公式為

玻璃量器檢定的環(huán)境溫度為20 ℃，設實驗在

25 ℃環(huán)境條件下進行，則由溫差效益引入的不確定度計算公式為（?V為實驗時容量瓶的體積變化，mL；a水為水的體積膨脹系數(shù)，℃-1；?T為實驗時的溫度變化，℃；V20為溫度為20 ℃時容量瓶體積，mL）。則配制系列標準溶液所需玻璃量器容量及溫差效益引起的標準不確定度見表2。

則配制標準系列溶液引入的相對標準不確定度ub，rel（m）為

2.5.3 擬合工作曲線求m1和m0時引入的標準不確定度ud（m1-m0）

分別對6個濃度的SO2標準系列溶液用紫外可見分光光度計進行測定，每個濃度測定3次，得到相應的吸光度值結果見表3。

由表3可得，回歸曲線各點中SO2含量的平均值為mt=11.17 μg。

用線性最小二乘法擬合標準工作曲線，得線性回歸方程和相關系數(shù)r為A=0.047 1m+0.072 1（r=0.999 1）。

對試樣重復測定10次，由線性方程求得測定用試液中SO2質量m1，則擬合曲線求m1時引入的標準不確定度為

（3）

（4）

（5）

式中：a為標準曲線斜率；S（A）為擬合曲線偏差，mg·kg-1；m1為由標準曲線求m1的平均值，mg·kg-1；m0為由標準曲線求m0的平均值，mg·kg-1；mj為回歸曲線各點中SO2含量，μg；n為標準溶液的測定總次數(shù)，n=18；p為樣品的測定次數(shù)，p=10。

則擬合工作曲線求m1和m0時引入的標準不確定度ud（m1-m0）為

實際測定用試液中SO2的質量為

則擬合工作曲線求m1和m0時引入的相對標準不確定度ud，rel（m1-m0）為

通過標準曲線求得測定用試液和空白溶液中SO2質量引入的相對標準不確定度urel（m1-m0）

2.6 紫外可見分光光度計引入的相對標準不確定度urel（A）

實驗用紫外可見光分光光度計檢定證書提供其相對示值誤差為1%，按均勻分布k=，則儀器測量引入的相對標準不確定度為

3 合成不確定度

實驗結果的合成相對不確定度ucrel（X）為

實驗測得SO2含量為22.35 mg·kg-1，則合成標準不確定度為

4 擴展不確定度

取包含因子k=2，得擴展不確定度為U（X）=kuc（X）=0.68 mg·kg-1，則食品中SO2含量的測定結果為（22.35±0.68）mg·kg-1。

5 結論

通過以上分析計算，可以發(fā)現(xiàn)對食品中二氧化硫含量測量結果影響最大的因素是由標準曲線求測定用試液中二氧化硫質量的過程，其中擬合工作曲線求二氧化硫質量引入的標準不確定度和配制標準系列溶液引入的標準不確定度較高。因此，在測定過程中，應嚴格按照規(guī)范制作工作曲線，適當增加標準溶液測定次數(shù)和樣品測量次數(shù)，同時在配制標準溶液過程中應選用較高等級的玻璃量器，并減少配制步驟，以最大限度地降低不確定度，保證檢測結果的準確可靠。

參考文獻

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