譚湘武馬金輝蕭福元彭 蔚譚伊曼

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微波消解-原子熒光法測定食品中總銻含量的測量不確定度分析※

譚湘武1馬金輝1蕭福元1彭 蔚1譚伊曼2

【摘要】目的 建立微波消解-原子熒光法測定食品中總銻含量不確定度的評定方法，探尋不確定度的主要來源，加以控制、以提高檢測的質(zhì)量。方法 食品樣品經(jīng)微波消解，采用原子熒光光度計檢測，依據(jù)《測量不確定評定與表示》方法對測量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析與評定。結(jié)果 該檢測方法線性良好，線性回歸方程為：IF=77.879C+39.094，相關(guān)系數(shù)r=0.9998，不確定度為：X=（0.30±0.04）mg/kg，k=2。其不確定度的主要來源是標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性擬合、測量的重復(fù)性和樣品消解的定容三個方面。結(jié)論 本方法用于食品中總銻含量的測定，不確定度評定合理，結(jié)果令人滿意。

【關(guān)鍵詞】微波消解-原子熒光法；食品；總銻；測量不確定度

為保證檢測工作和檢測報告的內(nèi)在質(zhì)量，需要進(jìn)行不確定度的評定來對分析誤差進(jìn)行定量表示。本研究采用GB/T5009.137-2003食品中銻的測定（氫化物發(fā)生-原子熒光法）［1］對食品樣品總銻含量進(jìn)行測定，現(xiàn)依據(jù)《測量不確定評定與表示》［2］（中華人民共和國計量技術(shù)規(guī)范JJF 1059-1999）及《測量不確定度評定與表示指南》［3］對此法的不確定度進(jìn)行分析與評定，探尋不確定度的主要來源，加以控制，以提高檢測的質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑 AFS-230 E雙道原子熒光光度計，銻單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：GBW（E）082126（濃度l00 μg/ml），由鋼鐵研究總院分析測試研究所鋼研納克檢測技術(shù)有限公司提供（批號：13090478）。

1.2 方法 采用GB/T 5009.137-2003食品中銻的測定方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 測量數(shù)學(xué)模型 根據(jù)測量原理，待測樣品中的總銻含量，建立數(shù)學(xué)模型：X=C×V/1000M。式中：X為待測樣品中的總銻含量（mg/kg）；C為扣除試劑空白后樣品消化液中總銻的濃度（ng/ml）；V為樣品消化液中總體積（ml）；M為待測樣品質(zhì)量（g）。

2.2 不確定度來源分析 從測定原理中分析，其測量結(jié)果的不確定度來源有以下方面：①稱量樣品產(chǎn)生的不確定度U（m）；②樣品消化液定容產(chǎn)生的不確定度U（v）；③樣品消化液中總銻含量測定產(chǎn)生的不確定度U（c），其中包括通過校準(zhǔn)曲線求得總銻含量時產(chǎn)生的不確定度 U（曲）和銻標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋成銻使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液（含銻100 ng/ml）產(chǎn)生的不確定度U（?。?；④測量儀器產(chǎn)生的不確定度U（儀）；⑤平行重復(fù)測量產(chǎn)生的不確定度（A類）；⑥測量環(huán)境條件和操作人員影響產(chǎn)生的不確定度。

2.3 不確定度的計算模型［4］相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：U（x）=XUrel（x）

擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度：U（x）=kU（x）

2.4 各測量不確定度的評定

2.4.1 樣品稱量產(chǎn)生的不確定度 U（m）稱量產(chǎn)生的不確定度主要源于電子天平的允許誤差和稱量重復(fù)性。AEU-210電子天平其檢定證書給出的5 g以下最大允許誤差為±0.5 mg，重復(fù)性為1.0 mg，屬于 B類不確定度。按均勻分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為U（m校）=0.5/3=0.28 mg、U（m重）=1.0/3=0.58 mg。兩項合成稱量樣品的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

U（m）=［U2（m校）+U2（m重）］1/2=（0.282+0.582）1/2=0.64 mg，樣品實際稱量M為1.1502 g，因此樣品稱量產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

Urel（m）=U（m）/M=0.64/1.5102×103=0.000 56。

2.4.2 樣品消化溶液定容產(chǎn)生的不確定度 U（v）樣品消化溶液定容產(chǎn)生的不確定度主要來源為容量瓶校準(zhǔn)、溫度、重復(fù)性三個方面，廠商提供25 ml容量瓶在（20±4）℃，體積（25±0.25）ml，按三角分布計算，則校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U（v校）=0.25/=0.011 ml；由于容量瓶的體積隨溫度的變化遠(yuǎn)小于所盛溶液體積的變化，因此只考慮溶液體積變化，水的膨脹系數(shù)為（2.1×10-4）℃（下同），使用矩形分布，則溫度引起溶液體積變化的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（v溫）=25×4× 2.1×10-4/=0.012 ml；重復(fù)充盈25 ml容量瓶10次并稱量，得出標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.08，即重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（v重）=0.08 ml。

因此，三項合成樣品消化溶液定容體積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 U（v）=［U2（v校）+U2（v溫）+U2（v重）］1/2=（0.0112+ 0.0122+0.082）1/2=0.082 ml；故定容體積相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（v）=U（v）/V=0.082/25=0.0033。

2.4.3 樣品消化液中總銻含量測定的不確定度U（c）樣品消化液中總銻含量測定包括通過校準(zhǔn)曲線求C時產(chǎn)生的不確定度 U（曲）和銻標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋成銻使用標(biāo)準(zhǔn)溶液（含銻100 ng/ml）產(chǎn)生的不確定度U（?。﹥蓚€方面。

2.4.3.1 由校準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度U（曲）AFS-230 E原子熒光光度計測定銻標(biāo)準(zhǔn)系列得熒光強(qiáng)度值，每個濃度測定 3次，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得線性回歸方程為：IF=77.879C+39.094（r=0.9998，鈄率b=77.879，截距a=39.094）。同時，按測定方法對樣品消化液測定6次，由線性回歸方程求得總銻濃度平均值為C=118.0 g/L，由校準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度U（曲）按下式計算：

式中：b為校準(zhǔn)曲線鈄率；q為樣品消化液測定次數(shù)，6次；n為標(biāo)準(zhǔn)系列測定次數(shù)，3×6次；c'為樣品消化液中總銻濃度的平均值（g/L）；c為標(biāo)準(zhǔn)系列溶液銻濃度的平均值（g/L）；Ci為標(biāo)準(zhǔn)系列銻濃度（g/L）；Ai為標(biāo)準(zhǔn)系列熒光強(qiáng)度值。

則由校準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.4.3.2 銻標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋成100 ng/ml的銻標(biāo)準(zhǔn)工作液產(chǎn)生的不確定度 U（?。︰（稀）由下列兩個分量構(gòu)成：①銻標(biāo)準(zhǔn)儲備液帶來的不確定度U（標(biāo)）使用的銻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)其證書給定值為（1000±1）μg/ml，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度為U（標(biāo)）=13/=0.57 μg/ml。因此，銻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（標(biāo)）=U（標(biāo)）/V=0.57/1000=0.000 57。②使用玻璃量器引入的不確定度U（玻）：銻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000 μg/ml）用1 ml分度吸管按1：100兩次稀釋成銻100 ng/ml的使用液，因此，玻璃量器不確定度分別由量器示值允差、讀數(shù)重復(fù)性及實驗時溶液溫度三方面引入。

1 ml分度吸管標(biāo)準(zhǔn)不確定度：1 ml分度吸管檢定證書給出允許誤差為±0.008 ml，則量器的校準(zhǔn)不確定度為U（1校）=0.008/=0.0033 ml。1 ml分度吸管重復(fù)吸取10次稱量，得出標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.002，則1 ml分度吸管重復(fù)不確定度U（1重）=0.002 ml。1 ml分度吸管受溫度改變而引起的不確定度：

U（1溫）=4×1×2.1×10-4/3=0.000 49 ml。

所以，1 ml分度吸管的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

U（1吸）=［U2（1校）+U2（1重）+U2（1溫）］1/2=（0.00332+0.0022+ 0.000 492）1/2=0.0039 ml。

100 ml容量瓶標(biāo)準(zhǔn)不確定度：100 ml容量瓶檢定證書給出允許誤差為±0.10 ml，按三角分布計算，則校準(zhǔn)不確定度為U（100校）=0.10/=0.041 ml。100 ml容量瓶重復(fù)充盈10次稱量，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.02，則100 ml容量瓶重復(fù)不確定度U（100重）=0.02 ml。100 ml容量瓶溶液體積因溫度改變而引起的不確定度：

U（100溫）=4×100×2.1×10-4/=0.049 ml。

所以，100 ml容量瓶的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

U（100容）=［U2（100校）+U2（100重）+U2（100溫）］1/2=［0.00412+ 0.022+0.0492］1/2=0.067 ml。

因此，1 ml分度吸管和100 ml容量瓶稀釋兩次產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

Urel（玻）=［2×（U（1吸）/V）2+2×（U（100容）/V）2］1/2= ［2×2×（0.067/100）2］1/2=0.0055。

上述Urel（標(biāo)）和Urel（玻）兩項不確定度合成，得

Urel（稀）=［U2rel（標(biāo)）+U2rel（玻）］1/2=［0.000 572+0.00552］1/2= 0.0055。

由U（曲）和U（?。┖铣?，得樣品消化液中總銻含量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

Urel（c）=［U2rel（曲）+U2rel（?。?/2=［0.01182+0.00552］1/2=0.013。

2.4.4 AFS-230 E雙道原子熒光光度計測量性能產(chǎn)生的不確定度 U（儀）其校準(zhǔn)證書給出的 AFS-230 E雙道原子熒光光度計測量性能產(chǎn)生的不確定度 U（儀）為0.8 %，k=2，因此Urel（儀）=0.8%/2=0.004。

2.4.5 平行重復(fù)測量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（A類） 在同一試驗條件下，對樣品消化液中重復(fù)測量 6次，結(jié)果為13.32、13.61、13.59、13.75、13.52、13.65 μg/L，其平均值為13.57 μg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.145，RSD為1.07%。因此，由測量重復(fù)性導(dǎo)致的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（平）為0.0044。

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定 上述各分量互不相關(guān)，將其合成為蔬菜中總銻含量檢測結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel（x）=［U2rel（m）+U2rel（v）+U2rel（c）+U2rel（儀）+U2REL（平）］1/2= ［0.000 562+0.00332+0.0132+0.0042+0.00442］1/2=0.022，X=C×V/1000M=13.753×25/1000/1.1502≈0.30 mg/kg，則UC（x）=XUrel（x）=0.30×0.022 mg/kg=0.0066 mg/kg。

2.6 擴(kuò)展不確定度評定 在置信區(qū)間為95%時，擴(kuò)展不確定度取擴(kuò)展因子 k=2，則相對擴(kuò)展不確定度Urel（x）=kU（x）=2×0.022 mg/kg=0.044 mg/kg。

2.7 分析結(jié)果 本研究食品樣品中總銻含量的測定結(jié)果表示為：X=（0.30±0.04）mg/kg，k=2。

2.8 原子熒光測定食品中總銻含量不確定度來源及各分量不確定度 見表1。

3 結(jié)論

氫化物-原子熒光光度法測定食品中總銻含量，測量結(jié)果可靠，重現(xiàn)性好。對其測量過程中產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行評定，其不確定度主要來源是標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和校準(zhǔn)曲線擬合等引入的不確定度。因此，在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時要求工作人員盡可能操作熟練，而對檢測儀器定期校準(zhǔn)亦是十分重要的。

表1　 原子熒光測定食品中總銻含量不確定度來源及各分量不確定度

參考文獻(xiàn)

［1］ 中華人民共和國衛(wèi)生部.中華人民共和國衛(wèi)生部 GB/T5009. 137-2003食品中銻的測定［S］.北京，2003.

［2］ 中國計量科學(xué)研究院.JJF1059-1999測量不確定評定與表示［S］.北京，1999.

［3］ 中華人民共和國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局計量司.測量不確定評定與表示指南［M］.北京：中國計量出版社，2005.

［4］ 中國實驗室國家認(rèn)可委員會.化學(xué)分析中不確定評定指南［M］.北京：中國計量出版社，2002.

1湘潭市疾病預(yù)防控制中心，湖南湘潭 411100

2湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南湘潭 411104

【中圖分類號】TS207

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【DOI】10.12010/j.issn.1673-5846.2016.07.007

基金項目：※湖南省醫(yī)藥衛(wèi)生科研計劃資助項目（B2014-162）；湘潭市科技局科研計劃資助項目（SF20141003）

作者簡介：譚湘武（1965-），本科學(xué)歷，副主任技師。主要從事理化檢驗工作。E-mail：2471603854@qq.com