石墨爐原子吸收法測(cè)定海苔中鋁的不確定度分析

李榕，孫杰，胡飛杰

（南京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，江蘇南京210019）

海苔是由生長(zhǎng)在海水中的條斑紫菜經(jīng)干燥、烤熟等工藝制成。近年來，已成為深受消費(fèi)者喜愛的休閑食品。但由于水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的惡化，不可避免地增加了海苔等水產(chǎn)品中鋁的含量。因此，加強(qiáng)對(duì)海苔中鋁含量的監(jiān)測(cè)非常必要。

JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定和表示》[1]已廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，它反映了測(cè)量結(jié)果的可信程度及實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的水平。本文采用石墨爐原子吸收法，對(duì)海苔中鋁的測(cè)定進(jìn)行了不確定度評(píng)定，探討這類測(cè)定方法的不確定度的計(jì)算方法和步驟，以找出影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素，以便于設(shè)法消除或加以控制。

1 試驗(yàn)部分

參照河北省地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T1105-2009《食品中鋁的測(cè)定 石墨爐原子吸收法》[2]的方法進(jìn)行。

1.1 儀器試劑及測(cè)量條件

電子天平，其天平分辨率為0.1 mg。

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)、鋁空心陰極燈、分析線：309.3 nm；燈電流：40 mA；光譜帶寬：0.7 nm；氣體：氬氣；縱向Zeeman效應(yīng)扣除背景；信號(hào)采集：吸收峰面形式；進(jìn)樣量：15 μL，石墨爐升溫條件見表1。

表1 石墨爐升溫程序Table 1 Temperature programnig of the craphite furnace

容量瓶：100 mL，50 mL

移液管：1 mL

鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液：吸取鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSBG62006，100 μg/mL）1mL，定容至 100 mL，得到 1.0 μg/mL 的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液使用液。PE Aanlyst600石墨爐原子吸收光譜儀配有AS-800型自動(dòng)進(jìn)樣器，將自動(dòng)稀釋標(biāo)準(zhǔn)使用液 100 μg/L 成 20、40、60、80、100 μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)系列，并根據(jù)設(shè)置的工作條件建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2 樣品的分析

稱取0.52 g海苔樣品，于微波消解系統(tǒng)消解罐內(nèi)杯中，按設(shè)定的程序消解試樣，最終定容在25 mL容量瓶中，并使其酸度控制在0.5%～2.0%之間，稀釋25倍，待測(cè)。同時(shí)，做平行試劑空白。

2 結(jié)果與討論

2.1 建立數(shù)學(xué)模型

樣品中鋁的計(jì)算公式：

式中：X為試樣中鋁的含量，（mg/kg）；C1為測(cè)定樣液中鋁的含量，（μg/mL）；C0為空白樣液中鋁的含量，（μg/mL）；V 為消化液定容總體積，mL；F為稀釋系數(shù)；m為試樣質(zhì)量，g。

2.2 不確定度的來源

從數(shù)學(xué)模型出發(fā)，把不確定度的來源歸結(jié)為3個(gè)方面，分別是樣品質(zhì)量m的不確定度u（m）、樣品定容體積V的不確定度u（V）和樣品消解液中鋁質(zhì)量濃度C的不確定度u（c）。

2.3 各分量的不確定度評(píng)定

2.3.1 樣品質(zhì)量m的不確定度u（m）

2.3.1.1 電子分析天平的不確定度u1(m)

采用B類方法評(píng)定，按照所使用電子天平說明書上標(biāo)明的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2 mg，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度即為0.000 2 g。符合均勻分布，取，電子分析天平相對(duì)不確定度

2.3.1.2 天平示值（數(shù)字分辨率）引起的不確定度分量u2(m)

數(shù)字式天平對(duì)示值量化（分辨率）導(dǎo)致的不確定度服從均勻分布，天平分辨率為0.1 mg，區(qū)間半寬度為0.05 mg，取，天平數(shù)字分辨率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.1.3 樣品質(zhì)量m測(cè)量的合成不確定度

2.3.2 樣品定容體積V的不確定度u(V)

2.3.2.1 容器的不確定度u1(v)

樣品經(jīng)消解后，定容至50 mL，容量瓶經(jīng)檢定，符合B級(jí)，允許差為±0.10 mL[3]，按B類不確定度評(píng)定，符合均勻分布

2.3.2.2 溫度引入的不確度分量u2(v)

JJG196-2006規(guī)定，容量瓶是在室溫20℃時(shí)檢定合格的[3]，在實(shí)驗(yàn)溫度為25℃時(shí)，不確定度通過水和玻璃的膨脹系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，而玻璃的膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水的膨脹系數(shù)，因此忽略不計(jì)。

2.3.2.3 樣品定容體積V的合成不確定度

2.3.3 測(cè)定濃度C的不確定度u（C）

濃度C的不確定來源有以下4個(gè)方面，一是儀器的不穩(wěn)定性u(píng)儀，二是標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制u標(biāo)，三是標(biāo)準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)u校，四是測(cè)量的重復(fù)性u(píng)重。

2.3.3.1 儀器的不穩(wěn)定性的不確定度u儀

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)，說明書記錄RSD=0.2%，符合正態(tài)分布，即置信概率95%，置信因子：1.96[4]。

2.3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制的不確定度u標(biāo)

1）鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的不確定度u標(biāo)儲(chǔ)

鋁的標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSBG62006）證書給出的濃度為（100 μg/mL），擴(kuò)展不確定度為 1，k=2。由此可得鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.5μg/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 urel標(biāo)儲(chǔ)=0.5/100=0.005。

2）鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液配制的不確定度u標(biāo)使

使用1 mL移液管吸取1 mL的100 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液到100 mL容量瓶中，配成1.0 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液使用液。

鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液配制的不確定度由上兩項(xiàng)合成得：

2.3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)不確定度u校

本方法的由自動(dòng)進(jìn)樣器稀釋的濃度有五點(diǎn)：20、40、60、80、100 μg/L，分別測(cè)試三次，結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定結(jié)果Table 2 Detect results of standard curue

表3 實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)應(yīng)關(guān)系表Table 3 Cones pondence between weasure value and theone tical value

樣品平行測(cè)試兩次，吸光度分別為0.124 3和0.125 1，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線公式，得到的濃度分別為51.92 μg/kg 和 52.25 μg/kg，平均值為 52.08 μg/kg，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

式中：b為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率；p為測(cè)試樣品的次數(shù)；n為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溶液的次數(shù)為被測(cè)物平行測(cè)定的平均值；為標(biāo)準(zhǔn)曲線中各濃度的平均值；xi為標(biāo)準(zhǔn)曲線中各個(gè)濃度值。

3．統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)數(shù)有序變量資料采用秩和檢驗(yàn)，兩獨(dú)立樣本間比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，多個(gè)獨(dú)立樣本間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)，α=0.05；多個(gè)獨(dú)立樣本間兩兩比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)并進(jìn)行調(diào)整，α′=α/3，即α′=0.017。

2.3.3.4 樣品重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的不確定度u重

試樣重復(fù)測(cè)定6次，扣除空白，結(jié)果分別為70.52、72.54、73.71、69.92、74.11、72.90 mg/kg，平均值為72.28 mg/kg。

測(cè)量濃度C的合成相對(duì)不確定度為

2.4 石墨爐原子吸收法測(cè)定海苔中鋁的的合成不確定度及其擴(kuò)展

上述各分量互不相關(guān)，最終的合成不確定度為：

2.5 計(jì)算擴(kuò)展結(jié)果不確定度

取包含因子K=2，則u=2×0.034 0=0.068

2.6 測(cè)量結(jié)果的不確定度報(bào)告

鋁含量：（72.28±4.91）mg/kg；標(biāo)準(zhǔn)不確定度：4.91mg/kg；k=2。

3 結(jié)論

參考河北省地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T1105-2009《食品中鋁的測(cè)定 石墨爐原子吸收法》測(cè)定海苔中鋁含量，通過建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)樣品稱量、定容體積、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、測(cè)量重復(fù)性等影響測(cè)定不確定度的主要因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：當(dāng)海苔中鋁含量為72.28 mg/kg時(shí)，測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為4.91 mg/kg。在測(cè)定過程中，不確定度主要來自于濃度測(cè)定中的樣品重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合。樣品稱量、消解液定容體積影響較小。所以選擇最優(yōu)的測(cè)量條件、控制標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制、提高測(cè)量精密度是做好海苔中鋁測(cè)定的關(guān)鍵。

[1]全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2013:8-23

[2]河北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB13/T1105-2009食品中鋁的測(cè)定 石墨爐原子吸收法[S].石家莊:河北省標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009:1-3

[3]全國(guó)流量容量計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJG196-2006常用玻璃量器檢定規(guī)程[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2007:17-18

[4]全國(guó)物理化學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF1135-2005化學(xué)分析測(cè)量不確度評(píng)定[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2005:4-8