摘 要：二氧化硫作為一種常用的外源性食品添加劑，常用于米粉、腐竹、蜜餞和菜干等食品的生產(chǎn)中。本文從提高實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)效率的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)加熱功率、鹽酸添加量、氮?dú)饬魉?、反?yīng)時(shí)間4個(gè)影響因素分別進(jìn)行單因素方差分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定二氧化硫的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，最適宜實(shí)驗(yàn)條件為加熱功率100 W、鹽酸添加量8 mL、氮?dú)饬魉?.8 L·min-1、反應(yīng)時(shí)間80 min，提高了二氧化硫的檢驗(yàn)效率。

關(guān)鍵詞：二氧化硫；參數(shù)優(yōu)化；單因素方差分析

Abstract： Sulfur dioxide is a commonly used exogenous food additive and is often used in the production of rice noodles， bean curd sticks， candied fruits and dried vegetables. From the perspective of improving laboratory testing efficiency， this paper optimized the parameters for laboratory determination of sulfur dioxide by performing one-way analysis of variance on four influencing factors： heating power， hydrochloric acid addition， nitrogen flow rate and reaction time. The results showed that the most suitable experimental conditions were heating power of"100 W， hydrochloric acid addition of 8 mL， nitrogen flow rate of 0.8 L·min-1 and reaction time of 80 min， which improved the testing efficiency of sulfur dioxide.

Keywords： sulfur dioxide; parameter optimization; one-way analysis of variance

二氧化硫作為一種外源性食品添加劑，常用于米粉、腐竹、蜜餞和菜干等食品的生產(chǎn)中，以達(dá)到改善食品外觀和延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的目的[1-2]。河源市作為廣東省的重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)地，米粉和腐竹生產(chǎn)已成為河源市的重點(diǎn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，因此二氧化硫檢驗(yàn)是河源市重要的食品檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。關(guān)于米粉和腐竹，我國(guó)制定了非常嚴(yán)格的二氧化硫使用標(biāo)準(zhǔn)，腐竹中二氧化硫的最大添加量為0.2 g·kg-1，米粉為不得使用。目前，國(guó)內(nèi)常用的二氧化硫檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測(cè)定》（GB 5009.34—2022）。然而，實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，按標(biāo)準(zhǔn)中的加熱功率、氮?dú)饬髁?、反?yīng)時(shí)間、鹽酸添加量等參數(shù)操作會(huì)導(dǎo)致二氧化硫測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。本研究采用單因素方差分析方法優(yōu)化這4個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，以獲得最優(yōu)實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件[3-6]。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

橄欖（蜜餞）。0.01 mol·L-1氫氧化鈉：量取0.1 mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）081126，深圳市博林達(dá)科技有限公司]10 mL，用水稀釋至100 mL；3%過(guò)氧化氫：量取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過(guò)氧化氫25 mL，加水稀釋至250 mL；6 mol·L-1鹽酸溶液：量取濃鹽酸250 mL，用水稀釋至500 mL；甲基紅指示劑（2.5 g·L-1）：稱取甲基紅指示劑0.25 g，溶于100 mL無(wú)水乙醇；二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg·L-1，7446-09-5，上海阿拉丁生化科技有限公司）。AC-2000二氧化硫測(cè)定儀（德合創(chuàng)睿）；10 mL堿式滴定管（計(jì)量編號(hào)SP021）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理與測(cè)定

稱取約2 g樣品于250 mL圓底燒瓶中，加入250 mL水，接入二氧化硫測(cè)定儀，反應(yīng)結(jié)束后，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定二氧化硫吸收液，根據(jù)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量計(jì)算試樣中二氧化硫的含量。

1.2.2 測(cè)定參數(shù)優(yōu)化

通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，確定對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有顯著影響的因素，最后確定最佳實(shí)驗(yàn)條件。

（1）加熱功率。按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測(cè)定》（GB 5009.34—2022）第一法，將實(shí)驗(yàn)條件定為鹽酸溶液添加量10 mL，氮?dú)饬魉?.15 L·min-1，反應(yīng)時(shí)間90 min，加熱功率分別設(shè)定為100 W、120 W、140 W、160 W、180 W和200 W，進(jìn)行5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

（2）鹽酸溶液添加量。按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測(cè)定》（GB 5009.34—2022）第一法及加熱功率優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)條件定為加熱功率100 W，氮?dú)饬魉?.15 L·min-1，反應(yīng)時(shí)間90 min，鹽酸溶液添加量分別設(shè)定為4 mL、6 mL、8 mL、10 mL、12 mL和14 mL，進(jìn)行5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

（3）氮?dú)饬魉?。按照《食品安全?guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測(cè)定》（GB 5009.34—2022）第一法及加熱功率、鹽酸溶液添加量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)條件定為加熱功率100 W，鹽酸溶液添加量8 mL，反應(yīng)時(shí)間90 min，氮?dú)饬魉俜謩e設(shè)定為0.4 L·min-1、0.6 L·min-1、0.8 L·min-1、1.0 L·min-1、1.2 L·min-1和1.4 L·min-1，進(jìn)行5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

（4）反應(yīng)時(shí)間。按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測(cè)定》（GB 5009.34—2022）第一法及加熱功率、鹽酸溶液添加量、氮?dú)饬魉賰?yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)條件定為加熱功率100 W，鹽酸溶液添加量8 mL，氮?dú)饬魉?.8 L·min-1，反應(yīng)時(shí)間分別設(shè)定為50 min、60 min、70 min、80 min、90 min和100 min，進(jìn)行5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS進(jìn)行單因素方差分析，判斷各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有顯著性影響，并進(jìn)行SPSS單因素方差分析的事后兩兩比較，篩選出最適實(shí)驗(yàn)條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 加熱功率的優(yōu)化

不同加熱功率的測(cè)定結(jié)果如圖1所示。選取95%置信區(qū)間，方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果為0.493＞0.05，選擇假定均等方差的邦弗倫尼模型進(jìn)行事后組間比較，組間差異為481.4，組內(nèi)差異為238.6，F(xiàn)值為1.754，查表得P值為0.161＞0.05，說(shuō)明不同加熱功率參數(shù)不存在顯著性差異。從節(jié)約能耗的角度出發(fā)，選擇加熱電爐最低功率100 W為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，并以此條件為基礎(chǔ)進(jìn)行其他參數(shù)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 鹽酸溶液添加量的優(yōu)化

不同鹽酸溶液添加量的測(cè)定結(jié)果如圖2所示。選取95%置信區(qū)間，方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果為0.006＜0.05，選擇不假定均等方差的塔姆黑尼模型進(jìn)行事后組間比較，組間差異為547 076，組內(nèi)差異為221，F(xiàn)值為2 472，查表得P值＜0.001，說(shuō)明鹽酸添加量參數(shù)存在顯著性差異。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行SPSS單因素方差實(shí)驗(yàn)的事后兩兩比較，發(fā)現(xiàn)4 mL、6 mL組和8 mL、10 mL、12 mL、14 mL組兩兩比較的P值小于0.05，故4 mL、6 mL組與8 mL、10 mL、12 mL、14 mL組存在顯著性差異。從節(jié)約試劑的角度出發(fā)，選擇沒(méi)有顯著性差異的最低參數(shù)為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，故8 mL為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，并以此條件為基礎(chǔ)進(jìn)行其他參數(shù)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2.1.3 氮?dú)饬魉俚膬?yōu)化

不同氮?dú)饬魉俚臏y(cè)定結(jié)果如圖3所示。選取95%置信區(qū)間，方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果為0.028＜0.05，選擇不假定均等方差的塔姆黑尼模型進(jìn)行事后組間比較，組間差異為950 222，組內(nèi)差異為453，F(xiàn)值為2 096，查表得P值＜0.001，說(shuō)明氮?dú)饬魉賲?shù)存在顯著性差異。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行SPSS單因素方差實(shí)驗(yàn)的事后兩兩比較，發(fā)現(xiàn)0.4 L·min-1、0.6 L·min-1組和0.8 L·min-1、1.0 L·min-1、1.2 L·min-1、1.4 L·min-1組兩兩比較的P值小于0.05，故0.4 L·min-1、0.6 L·min-1組與0.8 L·min-1、1.0 L·min-1、1.2 L·min-1、1.4 L·min-1組存在顯著性差異。從節(jié)約能耗的角度出發(fā)，選擇沒(méi)有顯著性差異的最低參數(shù)為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，故0.8 L·min-1為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，并以此條件為基礎(chǔ)進(jìn)行其他參數(shù)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2.1.4 反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化

不同反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定結(jié)果如圖4所示。選取95%置信區(qū)間，方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果為0.057＞0.05，選擇假定均等方差的邦弗倫尼模型進(jìn)行事后組間比較，組間差異為215 188，組內(nèi)差異為174，F(xiàn)值為1 235，查表得P值＜0.001，說(shuō)明反應(yīng)時(shí)間參數(shù)存在顯著性差異。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行SPSS單因素方差實(shí)驗(yàn)的事后兩兩比較，發(fā)現(xiàn)50 min、60 min、70 min組和80 min、90 min、100 min兩兩比較的P值小于0.05，故50 min、60 min、70 min組與80 min、90 min、100 min組存在顯著性差異。從提高效率的角度出發(fā)，選擇沒(méi)有顯著性差異的最低參數(shù)為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，故80 min為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。

2.2 最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件方法驗(yàn)證

最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為加熱功率100 W、鹽酸添加量8 mL、氮?dú)饬魉?.8 L·min-1、反應(yīng)時(shí)間80 min。根據(jù)《化學(xué)分析方法驗(yàn)證確認(rèn)和內(nèi)部質(zhì)量控制要求》（GB/T 32465—2015）[7]的規(guī)定，進(jìn)行方法驗(yàn)證。

2.2.1 精密度檢驗(yàn)

稱取空白樣品1 g，添加100 mg·L-1的二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，則空白樣品中的二氧化硫含量為100.0 mg·kg-1。進(jìn)行6次平行測(cè)定，結(jié)果為97.4 mg·kg-1、96.3 mg·kg-1、98.1 mg·kg-1、97.5 mg·kg-1、96.8 mg·kg-1和97.2 mg·kg-1，計(jì)算的RSD值為0.64%。

2.2.2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

稱取1.054 g樣品，測(cè)得本底值為158.2 mg·kg-1，添加100 mg·L-1的二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，則加標(biāo)值為100.0 mg·kg-1，測(cè)定值為256.8 mg·kg-1，計(jì)算得回收率為98.6%。2.2.3 定量限檢驗(yàn)查《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中二氧化硫的測(cè)定》（GB 5009.34—2022）第一法得方法檢出限為10 mg·kg-1。稱取空白樣品1 g，添加100 mg·L-1的二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1 mL，則空白樣品中的二氧化硫含量為10 mg·kg-1，進(jìn)行2次平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果分別為9.82 mg·kg-1、9.74 mg·kg-1，均值為9.78 mg·kg-1，計(jì)算得濃度偏差為-2.2%。

綜上，在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行方法驗(yàn)證，證得精密度（RSD）為0.64%，加標(biāo)回收率為98.6%，定量限的濃度偏差為-2.2%，檢驗(yàn)結(jié)果均符合《化學(xué)分析方法驗(yàn)證確認(rèn)和內(nèi)部質(zhì)量控制要求》（GB/T 32465—2015）的規(guī)定。

3 結(jié)論

本研究基于單因素方差分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定二氧化硫的實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為加熱功率100 W、鹽酸溶液添加量8 mL、氮?dú)饬魉?.8 L·min-1、反應(yīng)時(shí)間80 min。在此實(shí)驗(yàn)條件下，方法的精密度（RSD）為0.64%，加標(biāo)回收率為98.6%，定量限濃度偏差為-2.2%，均符合GB/T 32465—2015規(guī)定。

參考文獻(xiàn)

[1]河源市市場(chǎng)監(jiān)督管理局.地理標(biāo)志產(chǎn)品 河源米粉：DB 4416/T 5—2021[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2021.

[2]溫艷霞.二氧化硫在食品加工中的使用和安全現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2018（18）：73-74.

[3]王銳.基于多因素方差分析方法的工單調(diào)度研究[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2023，36（8）：65-68.

[4]梁志星，袁美玲.高校學(xué)生評(píng)教結(jié)果有效性分析方法研究：Z高校背景因素方差分析案例[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（高教研究版），2021，25（1）：30-37.

[5]方芳.酸堿滴定法測(cè)定食品中二氧化硫的條件優(yōu)化[J].廣東化工，2023，50（8）：195-197.

[6]尹潔，朱軍莉，勵(lì)建榮.食品中二氧化硫的來(lái)源與檢測(cè)方法[J].食品科技，2009，34（11）：292-296.

[7]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).化學(xué)分析方法驗(yàn)證確認(rèn)和內(nèi)部質(zhì)量控制要求：GB/T 32465—2015[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.