硫酸亚铁法测定食盐中亚铁氰化钾含量的不确定度评定

□ 黎颖欣 赵金利 叶春常 林少扬 陈 韵 广州市食品检验所

精制盐和部分粉碎洗涤精制盐的颗粒度较细且不均匀，而盐本身又具有吸湿性，随着存储时间的延长，逐渐由松散的颗粒结成硬块，对储存、运输和使用造成不便，因此需要添加适量的抗结剂。亚铁氰化钾又称黄血盐、黄血盐钾，由于价格低、所需用量少、抗结效果好，成为国内食盐生产企业的首选抗结剂[1—2]。依据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[3]规定，亚铁氰化钾在盐及代盐制品的最大使用量为0.01 g/kg（以亚铁氰根计）。实验室对亚铁氰化钾的检测结果，往往用作判定是否符合国标要求的依据。检测结果准确度的重要性不言而喻。测量不确定度是评估检测结果准确度和可信度的有效方法。

本研究按照GB 5009.42—2016《食品安全国家标准 食盐指标的测定》[4]中的硫酸亚铁法测定食盐中的亚铁氰化钾，并根据CNAS—CL01—G003:2019《测量不确定度的要求》[5]、CNAS—GL006:2019《化学分析中不确定度的评估指南》[6]、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[7]和JJF 1135—2005《化学分析测量不确定度评定》[8]的相关要求和方法，分析检测过程的不确定度来源并分别量化，用以计算测量不确定度。此外，通过分析不确定度的主要来源，实验室可采取相应的措施，减小测量不确定度，提高结果的可信度和可靠性[9—11]。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

食盐：市售，加碘精制盐；亚铁氰化钾（K4[Fe（CN）6]·3H2O）、硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）、硫酸：分析纯，广州化学试剂厂。

1.2 主要仪器与设备

MS304TS 电子天平：梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司；BSA2202S电子天平：赛多利斯（上海）贸易有限公司；7230G 可见分光光度计：上海精密科学有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液和工作液的配制

准确称取0.199 3 g 亚铁氰化钾，溶于少量水，转移入100 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度，得1.0 mg/mL 亚铁氰根[Fe（CN）6]4—标准溶液。吸取上述标准溶液10.0 mL 置于100 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度，得0.10 mg/mL亚铁氰根标准工作液。

1.3.2 标准工作曲线的绘制

分别吸取亚铁氰根标准工作液0、0.1、0.2、0.3 mL、0.4 mL 与0.5 mL，相当于0、10.0、20.0、30.0、40.0 μg与50.0 μg 亚铁氰根，分别置于25 mL比色管中，各加水至25 mL。以亚铁氰根质量为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.3 试样的制备和测定

称取10.00 g 食盐样品溶于水后转移至50 mL 容量瓶中，加水至刻度，混匀后过滤，弃去初滤液，然后吸取25.0 mL 滤液于比色管中。试样管与标准管分别加2 mL 硫酸亚铁溶液，混匀后放置20 min。用3 cm 比色杯，以零管调节零点，于波长670 nm 处测吸光值。根据试样的吸光度，根据工作标准曲线计算测定用样液中亚铁氰根的含量。

1.3.4 回收率

准确称取10.00 g食盐样品10份，在相同的实验条件下进行制备和测定，计算回收率。

1.3.5 数学模型的建立

试样中亚铁氰化钾的含量可按式（1）计算。

式（1）中：X 为试样中亚铁氰化钾（以[Fe（CN）6]4—计）的 含 量，g/kg；c 为测定用样液中亚铁氰根的质量，μg；m 为样品质量，g；V1为样品制备过程的定容体积；V2为用于试验的滤液体积。

2 结果与分析

2.1 不确定度来源的识别和分析

为了更好地识别所有的不确定度来源，本研究通过绘制因果关系图，以亚铁氰化钾含量计算公式中的参数作为主要分支，再细致分析各参数的不确定度来源，将更多影响因素添加到此图上。重复性评估作为一个整体，是对检测全过程的评估，因此不再分别考虑样品质量m、定容体积V1、滤液体积V2等参数中的重复性分量。为考察实验过程的偏倚，增加了回收率评估。与亚铁氰化钾含量测定相关的不确定度来源分析见图1。

图1 亚铁氰化钾含量测定不确定度来源图

2.2 不确定度分量的量化

2.2.1 样品质量m 引入的不确定度urel（m）

称取食盐样品10.00 g。天平不确定度来源，灵敏度和校准函数的线性。由于称量使用的是同一台天平，且称量范围很小，灵敏度带来的不确定度忽略不计。天平制造商给出的线性数值为20 mg。线性分量被假设成矩形分布，换算成标准不确定度为：上述分量应计算两次，因为称量分两次，一次去皮，一次为净重。每一次称重均为独立的观测结果，两者的线性影响互不相关。因此样品质量m 引入的标准不确定度和相对标准不确定度分别为：

2.2.2 定容体积V1和滤液体积V2引入的不确定度urel（V1）和urel（V2）

食盐样品溶解后定容至50 mL，过滤后吸取25 mL 用作测定。这两个体积都有两个相同的主要影响因素：玻璃器皿的允差和环境温度的波动。依据JJG 196—2006《常用玻璃量器》[12]，标准温度20 ℃时，A 级50 mL 单标线容量瓶与25 mL 单标线吸量管的容量允差分别为±0.05 mL和±0.030 mL。假设容量允差呈三角形分布，则其定容体积V1和滤液体积V2引入的标准不确定度分别为：

实验室温度控制在（20±4）℃。温度波动引起液体的体积膨胀明显大于容量瓶与单标管，故此处只考虑前者。水的体积膨胀系数为2.1×10—4/℃，在50 mL 和25 mL 溶液中产生的体积变化分别为：±（50×4×2.1×10—4）=±0.042 mL，±（25×4×2.1×10—4）=±0.021 mL。假设温度的变化服从矩形分布，其在定容体积V1和滤液体积V2引入的标准不确定度分别为：

两种分量合成得到定容体积V1和滤液体积V2的标准不确定度，并以此计算相对标准不确定度：

2.2.3 标准溶液引入的不确定度urel（R）

标准溶液有3 个不确定度来源，标准物质的纯度、标准物质的称量和标准溶液的稀释。

（1）标准物质纯度引入的不确定度urel（Rp）。亚铁氰化钾的纯度≥99.5%，假设为矩形分布，则标准物质纯度引入的标准不确定度和相对标准不确定度为：

（2）标准物质称量引入的不确定度urel（Rm）。称取0.199 3 g 亚铁氰化钾，所用天平的线性数值为0.2 mg。参照2.2.1，计算标准物质称量引入的标准不确定度和相对标准不确定度：

（3）标准溶液稀释引入的不确定度urel（Rv）。标准溶液稀释过程中的体积受玻璃量器的容量允差和实验室温度的波动影响。依据JJG 196—2006《常用玻璃量器》和JJG 10—2005《专用玻璃量器》[13]检定规程，查得各玻璃量器的容量允差。标准溶液稀释所用溶剂均为纯水。参照2.2.2，可计算各分量的相对标准不确定度（见表1），进而合成得标准溶液稀释引入的相对标准不确定度：

表1 各玻璃量器的相对标准不确定度

（4）合并上述各不确定度分量，计 算标准溶液引入的相对合成标准不确 定度为：

2.2.4 样液中亚铁氰根的质量c引入的不确定度urel（c）

为使用绘制的校准曲线计算样液中亚铁氰根的质量，需要分别测定6个浓度校准溶液的吸光值。此处c 的不确定度计算反映的是由于吸光度随机变异产生的不确定度，即标准曲线拟合引入的不确定度，标准溶液的不确定度已于前文分析计算，此处不重复考虑。测定6 个浓度点的标准溶液时，每个点重复3 次，结果见表2。采用最小二乘法进行拟合，绘制得亚铁氰化钾标准曲线为y=0.004 7x+0.003 3，相关系数r2为0.998 2。依公式（2）计算标准曲线残余标准偏差S。

式（2）中：yi为各标准溶液实际测得的吸光值；Y 为各标准溶液浓度代入线性方程计算所得的吸光值；n 为标准溶液测定的总次数，即为标准曲线浓度点数×测量重复次数。

制备10 个平行样，测得样液中亚铁氰化钾的平均质量c 为23.6 μg。根据公式（3）计算标准曲线拟合引入的不确定度，即样液中亚铁氰根质量引入的标准不确定度和相对标准不确定度。

式（3）中：S 为标准曲线残余标准偏差；b 为标准曲线斜率；p 为测试样液的

次数；n 为标准溶液测定的总次数；c 为样液中亚铁氰化钾的质量；ci为各标准溶液的浓度；为不同浓度标准溶液的平均值。

2.2.5 样品测定重复性引入的不确定度urel（r）

重复测定食盐样品10 次，检测结果见表3。则样品测定重复性引入的标准不确定度和相对标准不确定度可按公式（4）（5）计算：

其中：Xi为样品中亚铁氰化钾的 含量；为10 次测定样品结果的平均 值；n 为重复测定样品的次数。

表2 亚铁氰化钾标准系列浓度与吸光值

表3 样品测定与回收率结果

在10 个食盐样品中加入亚铁氰化钾，添加量为30 μg，进行重复试验，回收率结果见表3。平均回收率为96.0%，参照2.2.5 计算回收率引入的标准不确定度为1.4%。以t 检验确认平均回收率与1.0 是否有显著性差异。检验统计量t 为：

95% 置信度，自由度为9 下的双侧临界值t9为2.26。由于t ≥t9，与1.0 有显著性差异，检测结果需用回收率进行修正，修正后的结果为0.004 7/96.0%=0.004 9 g/kg。 回收率引入的相对标准不确定度为：

2.3 计算合成标准不确定度

各不确定度分量相应的相对标准不确定度见表4，合成标准不确定度为：

表4 各分量的相对保准不确定度

2.4 扩展不确定度

在95%置信水平下，设定包含因 子k=2， 扩 展 不 确 定 度U（X）=0.000 23×2=0.000 5 g/kg。由上所述，食盐样品中亚铁氰化钾的含量可表示为（0.004 9±0.000 5）g/kg（k=2）。

2.5 数据分析

图2 展示了各不确定度分量对测量不确定度的贡献，将每个分量的大小与合成不确定度进行比较，可知对总不确定度贡献最大的是标准溶液引入的不确定度，回收率、重复性和样液中亚铁氰根质量计算引入的不确定度仅约为最大贡献分量的1/3，样品质量、定容体积和滤液体积的分量影响太小，可忽略不计。针对标准溶液分量进行分析，见图3，可知稀释过程引入的不确定度最大，可选取误差更小、精密度更高的量器，以减小其引入的不确定度。

图2 测定亚铁氰化钾含量的不确定度分量大小

图3 标准溶液的不确定度分量大小

3 结论

本研究通过测定食盐中亚铁氰化钾的含量以及评定其不确定度，得出其亚铁氰化钾含量为0.004 9 g/kg，扩展不确定度U（X）=0.000 5 g/kg，食盐中亚铁氰化钾的含量结果表示为（0.004 9±0.000 5）g/kg（k=2）。在全部不确定度分量中，标准溶液中溶液稀释引入的不确定度贡献最大。在后续实验中，可考虑更换精密度更高的量器，对减小不确定度分量有重要意义。此外，适当增加重复试验次数、选择平均浓度与待测样液含量接近的标准溶液系列等措施，均能有效减小不确定度，提高检测结果的准确性。