（淄博市疾病預(yù)防控制中心，山東淄博255026）

嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素測(cè)定的不確定度評(píng)定

常通，魏濱，王勤，何漪，李婷婷，朱莎

（淄博市疾病預(yù)防控制中心，山東淄博255026）

使用電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法對(duì)嬰幼兒輔食中鉻（Cr）、鎳（Ni）、砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）5種有毒重金屬元素含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)該方法的不確定度進(jìn)行評(píng)定。當(dāng)嬰幼兒輔食中 Cr、Ni、As、Cd、Pb 含量分別為 0.034、0.26、0.079、0.059、0.052mg/kg時(shí)，其擴(kuò)展不確定度分別為 0.003 4、0.028、0.009 6、0.007 8、0.006 0mg/kg（置信概率為95%，k=2）。樣品消解、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和和測(cè)量重復(fù)性為影響ICP-MS法測(cè)定嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素含量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。該評(píng)定可為ICP-MS法測(cè)定嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素含量的測(cè)量準(zhǔn)確性提供參考。

電感耦合等離子體質(zhì)譜；嬰幼兒輔食；有毒重金屬元素；不確定度

嬰幼兒輔助食品（簡(jiǎn)稱嬰幼兒輔食）是一類(lèi)添加適量營(yíng)養(yǎng)成分以補(bǔ)充嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)達(dá)到均衡的食品。但是近年來(lái)嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素含量超標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生。例如，2011年，雀巢在內(nèi)的9種歐洲知名品牌的嬰兒食品被曝檢出砷、鉛、鎘3種有毒重金屬[1]；2013年，貝因美、亨氏嬰幼兒罐裝輔食中汞含量超標(biāo)[2]。由于嬰幼兒身體尚未發(fā)育成熟，肝腎排毒能力差，對(duì)有毒重金屬元素的吸收率高于成人，有毒重金屬元素更易在身體內(nèi)蓄積，從而導(dǎo)致慢性中毒，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致嬰幼兒死亡[3]。因此，對(duì)嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素的檢測(cè)工作必須保持高度重視。

電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）具有靈敏度高、檢出限低、線性檢測(cè)范圍寬、可進(jìn)行多元素分析并且可進(jìn)行元素痕量測(cè)定的特點(diǎn)[4]。該技術(shù)目前已在農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品、飲料和奶粉等食品中有毒重金屬元素檢測(cè)方面得到了廣泛應(yīng)用[5-8]。2017年6月23日實(shí)施的新國(guó)標(biāo)GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》[9]中，更是將ICP-MS法列為第一法，這無(wú)疑為ICPMS在食品中有毒重金屬元素檢測(cè)方面的工作指明了方向。

由于ICP-MS法是一種痕量分析技術(shù)，因此在樣品處理和測(cè)定過(guò)程中的每一步都會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響[10]。測(cè)量不確定度是指表征合理地賦予被測(cè)量值的分散性，是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)[11]。不確定度采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法定量給出測(cè)量的分散性及可信區(qū)間，是一個(gè)完整的定量分析結(jié)果的重要組成部分，可用于評(píng)估定量方法的可靠性和測(cè)量結(jié)果的可信程度[12]。因此，本研究使用ICP-MS法測(cè)定嬰幼兒輔食中 Cr、Ni、As、Cd、Pb 5 種有毒重金屬元素的含量，為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，對(duì)測(cè)定過(guò)程的各個(gè)操作環(huán)節(jié)引起的不確定度進(jìn)行評(píng)估，明確不確定度分量對(duì)結(jié)果的影響程度，以進(jìn)一步優(yōu)化檢測(cè)方法，并為GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》中ICP-MS法在嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用作技術(shù)補(bǔ)充。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

iCAP Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國(guó)Thermo Fisher公司；AB 204-N型分析天平：瑞士Mettler Toledo公司；MARS XPRESS型微波消解儀：美國(guó)CEM公司；Milli-Q Gradient純水處理系統(tǒng)：美國(guó)Millpore公司；EHD-24型趕酸器：北京東航科儀儀器有限公司。

硝酸（優(yōu)級(jí)純）：北京化學(xué)試劑研究所；多元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（濃度為100mg/L）：國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；內(nèi)標(biāo)溶液儲(chǔ)備液（濃度為10μg/mL的鍺（Ge）、銦（In）、鉍（Bi）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液）：山東省冶金科學(xué)研究院；超純水（電阻率不大于18.2 MΩ·cm）。所使用的玻璃器具均經(jīng)10%（體積比）的硝酸溶液浸泡過(guò)夜，先使用清水沖洗后再用超純水清洗3次后方可使用。

1.2 樣品的消解和測(cè)定

樣品預(yù)消解、微波消解和樣品的測(cè)定按照GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》進(jìn)行。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

用5%的硝酸溶液稀釋多元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，制得濃度分別為 10、25、50、100、200μg/L 混合標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，以5%硝酸為標(biāo)準(zhǔn)空白溶液。采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)定，選擇濃度皆為 10μg/L 的 Ge 為 Cr、Ni、As的內(nèi)標(biāo)元素，In為Cd的內(nèi)標(biāo)元素，Bi為Pb的內(nèi)標(biāo)元素。

1.4 儀器工作條件

等離子體功率為1 550 W，冷卻氣流量為14 L/min，霧化氣流速為1mL/min，輔助氣流速為0.8mL/min，采樣深度為5 mm，采樣錐類(lèi)型為鎳錐。

1.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

取4份待測(cè)樣品，每份0.5 g，置于微波消解罐中，向樣品中加入0.5mg待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液后，測(cè)定樣品消解液中 Cr、Ni、As、Cd、Pb 的含量，后對(duì)樣品加標(biāo)回收率進(jìn)行計(jì)算。

1.6 樣品重復(fù)性測(cè)定

取待測(cè)樣品溶液，連續(xù)測(cè)定6次，以每次測(cè)定的Cr、Ni、As、Cd、Pb 含量計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度的來(lái)源識(shí)別和分析

根據(jù)GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》中的ICP-MS法可知，該法測(cè)定嬰幼兒輔食中 Cr、Ni、As、Cd、Pb 含量的不確定度主要來(lái)自樣品稱量、樣品消解、消解液定容、元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和測(cè)量重復(fù)性這6個(gè)方面。因此，不確定度的評(píng)定將從以上6個(gè)方面進(jìn)行。

2.2 樣品稱量引入的相對(duì)不確定度um

根據(jù)GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》中的ICP-MS法可知，該法測(cè)定嬰幼兒輔食中 Cr、Ni、As、Cd、Pb 含量的不確定度主要來(lái)自樣品稱量、樣品消解、消解液定容、元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和測(cè)量重復(fù)性這6個(gè)方面。因此，不確定度的評(píng)定將從以上6個(gè)方面進(jìn)行。

2.3 樣品消解引入的不確定度uR

表1 樣品消解引入的不確定度Table 1 Uncertainty for sample digestion

2.4 消解液定容引入的不確定度uD

2.4.1 容量瓶引入的不確定度

2.4.2 溫度引入的不確定度

2.4.3 由體積重復(fù)性引入的不確定度

使用25mL容量瓶定容10次并對(duì)每次定容結(jié)果進(jìn)行稱量，準(zhǔn)確記錄每次稱量結(jié)果，計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.020mL。

2.5 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度uB

2.5.1 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋中使用量器和移液器引入的不確定度

2.5.2 溫度引入的不確定度

2.5.3 由元素標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋引入的不確定度

使用100mL容量瓶定容10次和使用10、5mL和1mL移液器移取超純水10次，對(duì)每次定容結(jié)果進(jìn)行稱量，準(zhǔn)確記錄每次稱量結(jié)果，計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 0.011，0.036，0.016 和 0.002 1。

在標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過(guò)程中，共使用100mL容量瓶9次，10mL移液器4次，5mL移液器2次，1mL移液器2次。因此，元素標(biāo)準(zhǔn)溶液在稀釋的過(guò)程中引入的不確定度為

2.5.4 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度

通過(guò)查閱多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的證書(shū)可知，當(dāng)各元素濃度為100mg/L時(shí)，其相對(duì)擴(kuò)展不確定度為1.4%，擴(kuò)展因子k=2，由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對(duì)不確定度為

合成標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度uH

通過(guò)對(duì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中的 Cr、Ni、As、Cd、Pb 進(jìn)行測(cè)定獲得各元素的回歸方程和相關(guān)性系數(shù)。如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性范圍Table 2 Standard curves and linear range of analyte elements

根據(jù)《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》[16]，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度按照下式計(jì)算：

2.7 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度uC

表4 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度Table 4 Uncertainty for measurement repeatability

2.8 擴(kuò)展不確定度

表5 擴(kuò)展相對(duì)不確定度Table 5 Expanded relative uncertainty

2.9 結(jié)果報(bào)告

ICP-MS 法測(cè)定的嬰幼兒輔食中 Cr、Ni、As、Cd、Pb含量分別為（0.034±0.003 4）mg/kg、（0.26±0.028）mg/kg、（0.079±0.0096）mg/kg、（0.059±0.007 8）mg/kg和（0.052±0.006 0）mg/kg。通過(guò)整合以上結(jié)果，計(jì)算各不確定度分量對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的貢獻(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素的不確定度來(lái)源分析圖Fig.1 Analysis column chart for uncertainty soruce of toxic heavy metal elements in infant complementary food

由圖1可知，樣品消解（uR）、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制（uB）和測(cè)量重復(fù)性（uC）引入的不確定度為測(cè)量不確定度的主要來(lái)源。因此，樣品消解、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和和測(cè)量重復(fù)性為影響ICP-MS法測(cè)定嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素含量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。

3 結(jié)論與討論

樣品消解引入的不確定度主要是由于待測(cè)重金屬元素回收率的變化引起的。樣品消解不完全、基質(zhì)的干擾、消解過(guò)程中的重金屬元素?fù)p失等皆可導(dǎo)致樣品中重金屬元素的含量不能完全通過(guò)儀器測(cè)定出來(lái)[10]，從而對(duì)樣品中待測(cè)重金屬元素的回收率造成影響。因此，選擇合適的消解方法，減少消解液的轉(zhuǎn)移，提高待測(cè)重金屬元素的回收率可達(dá)到保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的目的。

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度主要是由于測(cè)定樣品中目標(biāo)金屬元素含量較低，需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液需進(jìn)行多步稀釋?zhuān)`差在每一步稀釋過(guò)程中逐級(jí)傳遞中產(chǎn)生。因此，在實(shí)際工作中，應(yīng)盡量購(gòu)買(mǎi)相對(duì)濃度較低的標(biāo)準(zhǔn)溶液；在稀釋過(guò)程中，選擇精度高的量器和移液器，減少標(biāo)準(zhǔn)溶液的稀釋步驟，獲得準(zhǔn)確度高的元素標(biāo)準(zhǔn)使用液。

由于測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度來(lái)自于測(cè)量?jī)x器的性能和精度，因此在實(shí)際工作中，做好ICP-MS的日常核查、維護(hù)和調(diào)諧工作，使儀器處于穩(wěn)定的最佳測(cè)定狀態(tài)是保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)。

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[2]佚名.關(guān)于嬰幼兒輔助食品中汞含量超標(biāo)問(wèn)題[J]．質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化,2013(6):29

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Uncertainty Evaluation for Toxic Heavy Metal Elements Determination in Infant Complementary Food

CHANG Tong，WEI Bin，WANG Qin，HE Yi，LI Ting-ting，ZHU Sha
（Zibo Center for Disease Control and Prevention，Zibo 255026，Shandong，China）

Inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）was applied in the determination of Cr，Ni，As，Cd and Pb contents in infant complementary food，and the uncertainty of this method was evaluated.Results demonstrated that the uncertainty of Cr，Ni，As，Cd and Pb contents were 0.003 4，0.028，0.009 6，0.007 8，0.006 0mg/kg （the coverage probability was 95%，k=2），respectively，as the contents of the toxic heavy metal elements in the sample were 0.034，0.26，0.079，0.059，0.052mg/kg，respectively.The sample digestion，standard solution preparation and result repeatability were the key procedures influenced the accuracy of Cr，Ni，As，Cd and Pb contents in infant complementary food by ICP-MS.The evaluation can provide reference for the measurement accuracy of toxic heavy metal element content in infant complementary food by ICP-MS.

Inductively coupled plasma mass spectrometry；infant complementary food；toxic heavy metal element；uncertainty

常通，魏濱，王勤，等.嬰幼兒輔食中有毒重金屬元素測(cè)定的不確定度評(píng)定[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2018，39（1）：131-135

CHANG Tong，WEI Bin，WANG Qin，et al.Uncertainty Evaluation for Toxic Heavy Metal Elements Determination in Infant Complementary Food[J].Food Research and Development，2018，39（1）：131-135

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.026

常通（1985—），男（漢），主管技師，博士，研究方向：食品理化檢驗(yàn)。

2017-06-08