食用槟榔中二氧化硫含量检测的不确定度评定

向 军，袁 河，赵志友，夏延斌

（1. 湖南省槟榔加工与食用安全工程技术研究中心，湖南宾之郎食品科技有限公司，湖南 湘潭 411201；2. 湖南农业大学 食品科技学院，湖南 长沙 410128）

二氧化硫是国内外食品加工行业允许使用的一种食品添加剂，主要起到护色、防腐、漂白和抗氧化的作用[1]。槟榔是棕榈科植物的种子，含有多种人体所需的营养元素和有益物质，槟榔原果的主要成分为31.1%酚类、18.7%多糖、14.0%脂肪、10.8%粗纤维、9.9%水分、3.0%灰分和0.5%生物碱。槟榔还含有20 多种微量元素，其中11 种为人体必需的微量元素。槟榔种子含总生物碱0.3%～0.6%，主要为槟榔碱，并含有少量槟榔次碱、去甲基槟榔碱、异去甲基槟榔次碱、槟榔副碱及高槟榔碱等，均与鞣酸集合存在。槟榔是一种重要的中药材，在南方也是一种咀嚼嗜好品[2]。食用槟榔加工过程中会带入少许二氧化硫，国家标准GB 2760—2014 标准中规定，食品中二氧化硫（最大残留量） 不得超过0.35 g/kg[3]，按照标准规定合理食用含二氧化硫的食品不会对人体健康造成危害，极少量的二氧化硫进入人体后最终生成硫酸盐随尿液排出体外。但长期过量食用二氧化硫含量超标的食品会影响人体新陈代谢，对肝脏造成一定的损害，同时慢性鼻炎、牙齿酸蚀症都是易见症状[4-5]。因此，槟榔二氧化硫含量的检测及不确定度的评定对于人体的健康具有重要意义，根据GB 5009.34—2016 《食品中二氧化硫的测定》[6]测定食用槟榔中二氧化硫的含量，再依据JJF 1059.1—2012 《测量不确定度与表示》[7]对测定过程中所引入的不确定度进行分析评定。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

AR224CN 型电子分析天平，奥豪斯仪器有限公司产品，感量1 mg；盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、可溶性淀粉[（C6H10O5）n]、氢氧化钠 （NaOH）、碳酸钠（Na2CO3）、 乙酸铅（C4H6O4Pb）、 硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O） 或无水硫代硫酸钠（Na2S2O3）、碘（I2）、碘化钾（KI），0.1 mol/L 碘标准溶液；食用槟榔（青果），样品为市场随机抽查样品。

1.2 试验方法

1.2.1 一般试剂配制

盐酸溶液（1+1）：量取50 mL 盐酸，缓慢倾倒入50 mL 水中，边添加边搅拌；硫酸溶液（1+9）：量取10 mL 硫酸，缓慢倒入90 mL 水中，边添加边搅拌；10 g/L 淀粉指示液：称取1 g 可溶性淀粉，用少许水调成糊状，缓慢倒入100 mL 沸水中，边添加边搅拌，煮沸2 min，放冷备用，临用现配；20 g/L乙酸铅溶液：称取2 g 乙酸铅，溶于少量水中并稀释至100 mL；碘标准溶液[C（1/2I2）=0.010 00 mol/L]：将碘标准溶液[C（1/2I）2=0.10 mol/L] 用水稀释10 倍。

1.2.2 标准溶液配制

0.1 mol/L 硫代硫酸钠标准溶液，购买有证书的硫代硫酸钠标准溶液（证书编号GBW（E） 080457）。量取35.00～40.00 mL 配制的碘溶液，置于碘量瓶中，加150 mL 水 （15～20 ℃），加5 mL 盐酸溶液[C（HCl）=0.1 mol/L]，用0.1 mol/L 硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定，近终点时加2 mL 淀粉指示液（10 g/L），继续滴定至溶液蓝色消失。同时做空白试验。

1.2.3 样品的测定

试验对市场随机抽查样品进行采集，称取10 g所采集的均匀混合样品（精确至0.000 1 g），置于有250 mL 水的蒸馏烧瓶中，加入10 mL 盐酸溶液，立即盖塞加热蒸馏用25 mL 乙酸铅溶液吸收。当蒸馏液约200 mL 时，冷凝管下端离开液面再蒸馏1 min。用少量蒸馏水冲洗插入乙酸铅溶液的装置部分，同时做空白试验。向取下的碘量瓶中依次加入10 mL盐酸、1 mL 淀粉指示液，摇匀之后用碘标准溶液滴定至溶液颜色变蓝且30 s 内不褪色为止，记录消耗的碘标准溶液体积。

1.2.4 数学模型

试样中二氧化硫的含量按下式计算：

式中：X——试样中的二氧化硫总含量（以SO2计），g/kg；

V——滴定样品所用的碘标准溶液体积，mL；

V0——空白试验所用的碘标准溶液体积，mL；0.032——1 mL 碘标准溶液[C（1/2I2）=1.0 mol/L]相当于二氧化硫的质量，g；

C——碘标准溶液浓度，mol/L；

m——试样质量，g。

2 结果与分析

2.1 食用槟榔中二氧化硫含量的不确定度来源

槟榔中二氧化硫含量的不确定度来源见图1。

2.2 确定各输入量的标准不确定度

2.2.1 A 类相对标准不确定度

测定槟榔中二氧化硫含量的重复试验结果见表1。

表1 测定槟榔中二氧化硫含量的重复试验结果（n=9）

由表1 中的数据：

（1） 计算被测量的最佳估计值。

2.2.2 B 类相对标准不确定度

（1） 样品质量引入的相对标准不确定度分量。根据电子天平检定证书，其最大允许误差为±5e=±0.005 g，则α=0.005 g。假设为均匀分布，则k=，样品平均质量m = 10.012 9g，

（2） 滴定管引入的相对标准不确定度分量。

①试验用25 mL 微量滴定管滴定，滴定管容量允许误差为±0.08 mL，按矩形分布k=

②滴定管溶液温度与校准时温度不同所引起的体积变化为25 mL×5 ℃×2.08×10-4℃-1= 0.026 mL（2.08×10-4℃-1为水的热膨胀系数）。假设其为矩形分布，k=，则温度对滴定管体积的影响所带入的不确定度为：

（3） 碘标准溶液标定过程中带入的不确定度。碘标准滴定溶液的浓度[C（1/2I2）]计算如下：

式中：V1——硫代硫酸钠标准滴定溶液体积，mL；

V2——空白试验消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液体积，mL；

C1——硫代硫酸钠标准滴定溶液浓度，mol/L；

V3——碘溶液体积，mL；

V4——空白试验中加入碘溶液体积，mL。

根据碘标准溶液的配制过程和数学模型来看，标定不确定度主要来源为硫代硫酸钠标准溶液、滴定管、移液管。

①代硫酸钠有证标准溶液C1引入的不确定查证书，硫代硫酸钠标准溶液的浓度为0.103 0 mol/L， 相对扩展不确定度为0.2%，k=2 处理，得到Urel（C1）=0.002/2=0.001。

滴定管溶液温度与校准时温度不同所引起的体积变化为50 mL×5 ℃×2.08×10-4℃-1= 0.052 mL（2.08×10-4℃-1为水的热膨胀系数）。假设其为矩形分布，k=，则温度对滴定管体积的影响所带入的不确定度为：

③滴定终点误差为一滴0.05 mL，引入的标准不确定度为0.05/35=0.001 43。

整个过程中所引入的标准不确定度：（4） 标准溶液稀释过程中引入的不确定度。

移液管溶液温度与校准时温度不同所引起的体积变化为10.00 mL×5 ℃×2.08×10-4℃-1= 0.010 4 mL（2.08×10-4℃-1为水的热膨胀系数）。假设其为矩形分布，k=，则温度对滴定管体积的影响所带入的不确定度为：

容量瓶溶液温度与校准时温度不同所引起的体积变化为100 mL×5 ℃×2.08×10-4℃-1= 0.104 mL（2.08×10-4℃-1为水的热膨胀系数）。假设其为矩形分布，k=，则温度对滴定管体积的影响所带入的不确定度为：

所以，标准溶液稀释过程中引入的不确定度为：

最终标准不确定度（A 类和B 类总和）：

最终标准不确定度分量评定：

U=0.024 07×0.020 6=0.000 495 g/kg.

3 扩展不确定度

扩展不确定度在95% 置信水平下取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=0.000 495×2=0.000 991 g/kg.

4 结论

（1） 通过对各个不确定度分量评定的结果进行分析，此次试验测得食用槟榔中二氧化硫含量平均值为0.020 6 g/kg，不确定度为0.009 91，则含量可表示为（0.020 6±0.009 9） g/kg，k=2。根据试验最终数据可明确知道，食用槟榔中二氧化硫含量未超过国标规定的限量标准0.35 g/kg，食用槟榔关于在二氧化硫含量方面可放心食用。

（2） 此次试验可明确得知，测量重复性、标准溶液滴定过程中引入的不确定度较大，标准溶液标定与稀释和样品质量次之，因此在样品检测过程中，重复多次测量很关键，在滴定过程中尽量选择精密度高的滴定器具。