膨化食品中过氧化值含量的测量不确定度评定

◎ 叶楚武，黎佩锦，梁卓盈

（广东省食品检验所，广东 广州 510410）

食品的过氧化主要指的是食品中的油脂在氧化后形成了氧化物、醛、酮，而过氧化值主要是用来衡量油脂的酸败程度，过氧化值越高的食品，其酸败程度就越严重，而人们摄入了这种食品之后，就会在体内产生大量的自由基或其他有害物质，从而给人体健康带来危害[1]。一般来说，食品油脂的味道可以反映出油脂的品质，产生了酸败味或者刺鼻味，说明食品中的油脂已经腐败变质[2-4]。食品的过氧化值 应≤0.15%[5]。目前，测定过氧化值的方法有滴定法、电位滴定法、分光光度法和SafTest-过氧化物法，其中滴定法和电位滴定法应用最为广泛[6-8]。

测量不确定度的评定可定量反映实验结果的可疑程度[9]。在过氧化值测定过程中，系统误差和人为误差会造成不确定度，系统误差主要是由试剂、仪器引起的，人为误差主要是由滴定终点判断引起的[10-11]。不确定度评定有A类和B类评定，这两类评定方法不存在本质上的区别，只是数值计算方法上有所不同。同时，把实验标准偏差和测量结果的取值要求结合起来以及把B类不确定度分量的概率分布具体列出来，使得A类和B类不确定度的评定更合理[12]。本文依据《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012）[13]、《测量不确定度的要求》（CNAS—CL01-G003：2021）[14]以及《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》 （GB 5009.227—2016）对过氧化值测定引起的不确定度进行分析，找出影响检测结果的关键因素，在实际操作中用于指导实验人员进行关键点控制[15]，能有效控制过氧化值实验的检测质量，为检测报告的合理性提供科学依据[16-17]。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

电子天平（梅特勒ME203）；10 mL A级滴定管（普兰德Silber）；旋转蒸发仪（爱卡RV10）。

1.2 试剂与材料

冰乙酸（分析纯，广东广试试剂科技有限公司）、三氯甲烷（分析纯，广东广试试剂科技有限公司）、碘化钾（分析纯，广东广试试剂科技有限公司）、石油醚（30～60 ℃，分析纯，广东广试试剂科技有限公司）、无水硫酸钠（分析纯，广东广试试剂科技有限公司）、可溶性淀粉（分析纯，广东广试试剂科技有限公司）；硫代硫酸钠标准溶液（0.100 1 mol·L-1，深圳博林达科技有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 溶液的配制

三氯甲烷-冰乙酸混合液（V三氯甲烷∶V冰乙酸=40∶60）： 量取200 mL三氯甲烷，加300 mL冰乙酸，混匀；碘化钾饱和溶液：取20 mL新煮沸冷却的水，加入40 g碘化钾，摇匀后密封置于棕色瓶中，避光保存；淀粉指示剂（1 g/100 g）：称取0.5 g可溶性淀粉，加少量水调成糊状。边搅拌边倒入50 mL沸水，再煮沸搅匀后，放冷备用，临用前配制；硫代硫酸钠滴定溶液（c=0.010 01 mol·L-1）：由硫代硫酸钠标准溶液（c=0.100 1 mol·L-1）稀释10倍使用，临用前 配制。

1.3.2 样品前处理

取适量破碎后的样品，充分混合均匀后放入广口瓶内，加入石油醚，石油醚体积为样品体积的2倍，搅匀，使样品与石油醚充分接触，静置浸提至少12 h。提取液用填充无水硫酸钠的漏斗过滤，取滤液在低于40 ℃的水浴中，石油醚经旋转蒸发仪减压蒸干，得到待测油脂。

1.3.3 试样测定

用10 mL移液管移取10 mL硫代硫酸钠标准溶液至100 mL容量瓶中，纯水定容，摇匀，得到硫代硫酸钠滴定溶液。用电子天平称取待测油脂2～3 g于250 mL碘量瓶中，称取12份。加入三氯甲烷-冰乙酸混合液30 mL，轻轻振摇使试油脂完全溶解。准确加入1.00 mL饱和碘化钾溶液，塞紧瓶盖，并轻轻振摇0.5 min，避光放置3 min。取出加入100 mL水终止反应，加1 mL淀粉指示剂，摇晃均匀后立即用硫代硫酸钠滴定溶液滴定析出的碘，剧烈振摇至溶液蓝色褪去为终点。同条件下进行试剂空白实验。

2 结果与分析

2.1 实验数据

本次实验共做了12组平行测定，实验数据详见表1。

表1 膨化食品中过氧化值测定数据表

2.2 测量模型

试样的过氧化值计算公式如下：

式中：X为试样的过氧化值，g/100 g；V为试样消耗硫代硫酸钠滴定溶液体积，mL；V0为试剂空白消耗硫代硫酸钠滴定溶液体积，mL；c为硫代硫酸钠滴定溶液的浓度，mol/L；m为试样质量，g；0.126 9为与 1.00 mL硫代硫酸钠滴定溶液[c(Na2S2O3)=1.000 mol·L-1] 相当的碘的质量，g；100为单位换算系数。

2.3 不确定度来源分析

由实验过程和数学模型结合实验数据分析，实验空白滴定体积为0.010 mL，远远小于试样滴定体积，其引入的不确定可忽略不计。因此，B类不确定度主要来自样品称样量m，硫代硫酸钠滴定溶液引入的不确定度c，滴定体积引入的不确定度V；A类不确定度主要来自样品测量重复性引入的不确定度R。不确定度来源关系图如图1和图2所示。其中，X表示B类不确定度，A类不确定度只有重复性R，X´表示总不确定度。

图1 X´的不确定度因果图

图2 X的不确定度因果图

2.4 相对标准不确定度的评定

2.4.1 评定称样量引入的相对标准不确定度urel(m)

称样量m的标准不确定度u(m)由电子天平引入，其他因素如电子天平的线性、电子天平的分辨率、空气浮力等影响微小，认为包含于重复性R中。查看电子天平检定证书，所用电子天平符合规定，其允许误差为5 mg，按矩形分布取，则其标准不确定度为。

2.4.2 评定硫代硫酸钠滴定溶液引入的相对标准不确定度urel(c)

用10 mL移液管移取10 mL硫代硫酸钠标准溶液至100 mL容量瓶中，纯水定容，摇匀，得到硫代硫酸钠滴定溶液，其浓度计算公式如下：

式中：c为硫代硫酸钠滴定溶液的浓度，mol·L-1；c1为硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol·L-1；V10为移液管体积，为10 mL；V100为容量瓶体积，为100 mL。

（1）评定硫代硫酸钠标准溶液引入的相对标准不确定度urel(c1)。根据硫代硫酸钠标准溶液认定证书，查得其相对扩展不确定度为U(c1)=0.3%，k=2，则：

（2）评定10 mL A类单标线吸量管引入的相对标准不确定度urel(V10)。由图2可知urel(V10)由2个小分量线性叠加。①10 mL移液管允差引入的相对不确定度urel(V1)，无量纲。②与20 ℃温差导致的滴定液体积的相对不确定度urel(t)，无量纲。

查阅《常用玻璃量器》（JJG 196—2006）[18]，10 mL A类单标线吸量管的容量允差为±0.020 mL，按矩形分布计算，，计算其允差引入相对标准不确定度为：

实验室环境温度为21～25 ℃，吸量管的校准温度为20 ℃，实验室环境温度偏离20 ℃最大值为5 ℃。在此温度下，可只考虑液体的体积膨胀，因为容量瓶的体积膨胀明显小于液体的体积膨胀，可认为配制硫代硫酸钠滴定溶液的体积膨胀系数与水近似，水的体积膨胀系数为0.000 21 ℃-1，假设温度变化为矩形分布，计算使用10 mL A类单标线吸量管时温度引入相对标准不确定度urel(t)为：

由urel(V1)、urel(t)可计算urel(V10)为：

（3）评定100 mL A类单标线容量瓶允差引入的相对标准不确定度urel(V100)，其由2个小分量线性叠加。①100 mL容量瓶允差引入的相对不确定度urel(V2)，无量纲。②与20 ℃温差导致的滴定液体积的相对不确定度urel(t)，无量纲。

查阅《常用玻璃量器》（JJG 196—2006），100 mL A类单标线容量瓶的容量允差为±0.10 mL，按矩形分布计算，计算其允差引入相对标准不确定度为：

由2.4.2（2）可知使用100 mL A类单标线容量瓶时温度引入相对标准不确定度为urel(t)=0.000 606。

由urel(V2)、urel(t)可计算urel(V100)为：

综合2.4.2（1）（2）（3）的结果，可以合成硫代硫酸钠滴定溶液的相对标准不确定度urel(c)为：

2.4.3 评定滴定体积引入的相对标准不确定度urel(V)

硫代硫酸钠标准溶液消耗体积V的相对标准不确定度urel(V)由两个小分量线性叠加。①10 mL 滴定管的滴定体积允许误差导致的相对标准不确定度urel(V3)，无量纲。②与20 ℃温差导致的滴定液体积的相对标准不确定度urel(t)，无量纲；其他影响量认为包含于重复性R之中。

查看10 mL滴定管的检定证书，其容量允差为0.008 mL，按矩形分布计算，10 mL滴定管允差引入的标准不确定度为：

由2.4.2（2）可知urel(t)=0.000 606，可以合成滴定体积的相对标准不确定度urel(V)为：

2.4.4 合成B类相对标准不确定度urel(X)

合成B类相对标准不确定度urel(X)为：

2.4.5 评定重复性引入的相对标准不确定度urel(R)

结合表1的重复性测量数据，n=12，用贝塞尔公式计算标准差为：

本次实验重复性测量结果为0.318 4 g/100 g，则

2.4.6 合成相对标准不确定度urel(X´)

由2.4.4和2.4.5可知：

2.4.7 测量不确定报告

本次实验膨化食品过氧化值测量结果为0.3184 g/ 100 g，则：

根据《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012），取k=2，U的修约只进不舍，则：

综合上述的不确定度评定结果，膨化食品中过氧化值检测结果可以表示为（0.318 4±0.002 8）g/100 g，k=2。

3 结论

本次实验测量不确定度评定最高分量主要来源于样品重复性测量过程，B类不确定度中滴定体积贡献的不确定度最少，B类不确定度中硫代硫酸钠滴定溶液贡献的不确定度最多。在实验操作流程中，在配制标准滴定溶液时要严格按照规范，同时把握好前处理过程、样品滴定等关键步骤的控制，降低实验操作引入的不确定度，从而降低测定结果的可疑程度。