樊青青,陳丹丹,胡 雨

南通市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)中心 (南通 226000)

鎘元素是一種在自然界中廣泛存在,含量微少的金屬元素。因近年來(lái)土壤環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重,動(dòng)植物含鎘量增加。鎘可以在食物鏈富積,尤其是水生生物極易富積鎘。鎘元素在體內(nèi)的富集會(huì)導(dǎo)致人急性或慢性中毒,對(duì)腎臟、骨骼等造成損傷,對(duì)動(dòng)物和人體有一定致畸、致癌和致突變作用[1-2]。近年來(lái)動(dòng)物性海產(chǎn)品中,甲殼類海產(chǎn)品(蝦蛄、梭子蟹等)中鎘含量超標(biāo)嚴(yán)重,甲殼類的鎘污染程度大于貝類、魚類[3-6]。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)鎘主要蓄積在肝胰腺部位,蟹黃、蟹膏中鎘含量大于胸肌、腿肌,這些部位的鎘富集增加了梭子蟹可食用部位安全風(fēng)險(xiǎn)[7-8]。因此,梭子蟹中重金屬鎘的檢測(cè)對(duì)相關(guān)食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)意義重大。

不確定度是用于體現(xiàn)測(cè)量結(jié)果可靠性程度的相關(guān)參數(shù),其數(shù)值體現(xiàn)了檢驗(yàn)水平的高低,是反映食品檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的最重要依據(jù)[9-10]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01—G003:2018《測(cè)量不確定度的要求》[11],實(shí)驗(yàn)室可采用評(píng)定和應(yīng)用測(cè)量不確定度機(jī)制,維護(hù)測(cè)量不確定度有效性。實(shí)驗(yàn)室需要有豐富經(jīng)驗(yàn)的的檢測(cè)人員來(lái)正確評(píng)估測(cè)量不確定度,以提高食品檢驗(yàn)質(zhì)量管控能力和管理水平[12-16]。根據(jù)GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[17]規(guī)定的甲殼類水產(chǎn)動(dòng)物中鎘含量不超過(guò)0.5 mg/kg的技術(shù)要求,選取鎘含量超標(biāo)的梭子蟹,根據(jù)JJF 1059.1—2012[18]中不確定度評(píng)定方法,使用GB 5009.15—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測(cè)定》[19]中的石墨爐原子吸收分光光度法對(duì)梭子蟹中鎘含量進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定。通過(guò)此不確定度評(píng)定掌握影響檢測(cè)不合格梭子蟹中鎘不確定度的主要因素,并加以控制,提高檢驗(yàn)水平。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

PinAAcle 900 T型石墨爐原子吸收分光光度計(jì),鉑金埃爾默股份有限公司;BSA224S型電子天平,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;MARS6型微波消解儀,美國(guó)CEM公司;JB30L型石墨消解儀,奧譜勒科技集團(tuán)(成都)有限公司;Transferpette型移液槍,德國(guó)普蘭德公司;T25DS25型勻漿機(jī),德國(guó)IKA集團(tuán);玻璃儀器,A級(jí),用硝酸溶液(20%)浸泡48 h以上,用去離子水反復(fù)沖洗至干凈。

1.2 試劑與材料

硝酸,UP級(jí),蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司;30%過(guò)氧化氫,優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;超純水,H2OBASIC-T,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液,1 000 μg/mL,中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院;梭子蟹,取自江蘇省南通市啟東市農(nóng)批市場(chǎng)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

10 mg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液:吸取1.00 mL濃度為1 000 mg/L的鎘標(biāo)液至100 mL容量瓶中,用硝酸溶液定容至刻度。

100 μg/L標(biāo)準(zhǔn)使用液:吸取1.00 mL標(biāo)準(zhǔn)中間液至100 mL容量瓶中,用硝酸溶液定容至刻度。

3 μg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液:吸取1.5 mL標(biāo)準(zhǔn)使用液至50 mL容量瓶中,用硝酸溶液定容至刻度。

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程中使用到的硝酸溶液為體積比是1∶99的硝酸水溶液。上機(jī)檢測(cè)時(shí)儀器可自動(dòng)稀釋3 μg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液,得到一條標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度梯度為:0 、0.6 、1.2、1.8、2.4 、3.0 μg/L。

1.3.2樣品前處理

準(zhǔn)確稱取勻漿均勻的梭子蟹試樣約1 g(精確到0.01 g)置于微波消解罐中,加5 mL硝酸和2 mL 30%過(guò)氧化氫。微波消化程序根據(jù)儀器型號(hào)調(diào)至最佳條件。消解完畢,等消解罐冷卻后打開,放入石墨消解儀中趕酸,在140 ℃溫度下加熱至溶液呈黃豆粒大小,冷卻至室溫后將溶液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中,用少量1%硝酸溶液沖洗消解罐至少3次,至流出溶液變?yōu)闊o(wú)色。最后用1%硝酸溶液定容至刻度,混勻備用。根據(jù)樣品實(shí)際濃度,將樣品溶液稀釋40倍進(jìn)樣;同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

1.3.3原子吸收檢驗(yàn)條件

(1)儀器參數(shù)

氣體為氬氣;狹縫0.7 nm;燈電流5 mA;背景校正,塞曼效應(yīng)。

(2)測(cè)量條件

波長(zhǎng)228.8 nm;升溫程序,干燥溫度150 ℃保持30 s,灰化溫度250 ℃保持15 s,原子化溫度1 500 ℃保持4 s,除殘溫度2 500 ℃保持5 s。

1.3.4數(shù)學(xué)模型

根據(jù)GB 5009.15—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測(cè)定》,梭子蟹中的鎘含量測(cè)定不確定度數(shù)學(xué)模型為公式(1)。

(1)

式中:X為試樣中鎘含量,mg/kg;c為試樣被測(cè)液中鎘測(cè)定濃度(已扣除試劑空白),μg/L;V為試樣消化液總體積,mL;f為稀釋倍數(shù);m為試樣質(zhì)量,g。

1.3.5不確定度來(lái)源

根據(jù)GB 5009.15—2014中鎘的檢測(cè)步驟和含量的計(jì)算公式,梭子蟹中鎘殘留量的測(cè)量不確定度的來(lái)源主要有6個(gè)部分,具體見(jiàn)表1。

表1 梭子蟹中鎘不確定度來(lái)源

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品稱量產(chǎn)生的不確定度urel(m)

從電子分析天平的檢定證書可知,稱量1 g樣品的最大允許誤差為±0.000 5 g,則分析天平引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

樣品稱樣量為1 g時(shí),產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算:

2.2 試樣消解液定容過(guò)程產(chǎn)生的不確定度urel(V)

2.2.1容量瓶體積校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u1(25)

樣品溶液定容于25 mL的容量瓶中,根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》[20]表6查詢知容積為25 mL的容量瓶(A級(jí))的容量允差為±0.03 mL,按照矩形分布原則,置信因子k取。則由25 mL容量瓶體積校準(zhǔn)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.2.2由溫度校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u2(25)

2.2.325 mL容量瓶合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(25)

經(jīng)計(jì)算,25 mL容量瓶相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(25)為:

2.2.4 樣品溶液稀釋過(guò)程中移液器相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(移1)

樣品溶液定容至25 mL容量瓶后,根據(jù)樣品溶液的實(shí)際濃度稀釋40倍上機(jī),用移液槍移取0.625 mL于另一25 mL容量瓶中,用1%硝酸溶液定容至刻度。移液槍擴(kuò)展不確定度(k=2)為±0.25%(500 μL)。

2.2.5 樣品溶液定容過(guò)程引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

2.3 配制標(biāo)準(zhǔn)工作液過(guò)程產(chǎn)生的不確定度urel(S)

2.3.1鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的不確定度urel(S1)

查閱鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液證書得到,1 000 μg/mL的鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液拓展不確定度為2 μg/mL(k=2),則從標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的不確定度計(jì)算:

鎘標(biāo)液產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S1):

2.3.2由標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋過(guò)程產(chǎn)生的不確定度urel(S2)

2.3.2.1 玻璃量器體積校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u1

2.3.2.2 溫度產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2

2.3.2.3 各容量瓶和移液管的合成不確定度

各容量瓶和移液管的合成不確定度為:

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

urel(100)=0.083 7 mL/100 mL=0.000 837

urel(50)=0.041 9 mL/50 mL=0.000 838

urel(移2)=0.004 09 mL/1 mL=0.004 09

urel(移3)=0.006 99 mL/1.5 mL=0.004 66

2.3.2.4 由標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋過(guò)程產(chǎn)生的合成不確定度urel(S2)

標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過(guò)程中使用了 100 mL 容量瓶2次,50 mL容量瓶1次,1 mL移液器2次,2 mL移液器1次,則標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過(guò)程產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.3.3標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合產(chǎn)生的不確定度urel(I)

上機(jī)時(shí)用濃度為3 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液儀器自動(dòng)稀釋,標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度梯度為:0、0.6、1.2、1.8、2.4、3.0 μg/L。每個(gè)濃度平行測(cè)定2個(gè),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線,標(biāo)曲為y=0.046 81x+0.000 69,相關(guān)系數(shù)為0.999 116。

表2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液測(cè)定結(jié)果

工作曲線變動(dòng)性的標(biāo)準(zhǔn)差為公式(2):

(2)

式中:Ai為實(shí)際測(cè)定的吸光度值;m為校準(zhǔn)曲線的斜率;t為校準(zhǔn)曲線的截距;ci為建立校準(zhǔn)曲線用標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中鎘的質(zhì)量濃度,μg/L;n為標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量次數(shù);SR為工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)差。

樣品溶液中鎘的吸光值及對(duì)應(yīng)濃度見(jiàn)表3。

表3 樣品溶液鎘的吸光值及對(duì)應(yīng)濃度

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為公式(3):

(3)

則曲線擬合引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算:

2.5 樣品測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度urel(X)

樣品溶液上機(jī)進(jìn)行6次平行測(cè)定,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 樣品溶液平行測(cè)定結(jié)果

由表4可知,樣品測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為公式(4):

(4)

樣品測(cè)定結(jié)果的平均值標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

樣品測(cè)定結(jié)果的平均值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.6 系統(tǒng)偏差產(chǎn)生的不確定度urel(P)

鑒于樣品前處理過(guò)程復(fù)雜,含有微波消解、趕酸、轉(zhuǎn)移定容等步驟,引入誤差無(wú)法精確計(jì)算,因此通過(guò)檢測(cè)回收率的方式來(lái)評(píng)定前處理過(guò)程的不確定度。添加水平為1 mg/kg,進(jìn)行3平行加標(biāo)回收率試驗(yàn),回收率結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 梭子蟹樣品加標(biāo)回收試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

系統(tǒng)偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.7 不確定度的計(jì)算

根據(jù)以上計(jì)算,將各相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6。

表6 梭子蟹中鎘不確定度來(lái)源

合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.8 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u=urel×X=0.019 4×2.324=0.0451 mg/kg

取擴(kuò)展因子k=2(95%置信率),則擴(kuò)展不確定度為:

U=2u=0.090 2 mg/kg

2.9 結(jié)果報(bào)告

石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)梭子蟹中鎘含量的結(jié)果為:X=2.324±0.090 mg/kg(k=2)。

3 結(jié)論

在使用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定梭子蟹中鎘的含量時(shí),由標(biāo)準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度對(duì)結(jié)果影響最大,對(duì)結(jié)果影響最大,其次為系統(tǒng)偏差和配制標(biāo)準(zhǔn)溶液導(dǎo)致的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)品純度、定容過(guò)程及稱量過(guò)程引入的不確定度相對(duì)來(lái)說(shuō)較小。在鎘測(cè)定的前處理操作中時(shí),鎘損耗主要體現(xiàn)在趕酸和轉(zhuǎn)移定容中,趕酸時(shí)應(yīng)注意趕酸溫度及消解罐內(nèi)壁的損耗,盡可能減少試樣定容轉(zhuǎn)移過(guò)程中的損失。配制溶液時(shí)使用的移液器、容量瓶等盡量使用同一規(guī)格型號(hào),并盡量減少稀釋過(guò)程。運(yùn)行儀器前應(yīng)熟悉儀器狀態(tài)和操作手冊(cè),實(shí)驗(yàn)人員需規(guī)范操作設(shè)備,需要時(shí)可采用加標(biāo)法或檢測(cè)質(zhì)控樣法監(jiān)控實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度,提高結(jié)果可信度。