原子熒光光譜法測(cè)定五味丹草片中砷的不確定度評(píng)定

趙昱瑋南敏倫呂 娜方向明赫玉芳* 于 敏趙全成

(1 吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130118；3 長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022)

原子熒光光譜法測(cè)定五味丹草片中砷的不確定度評(píng)定

趙昱瑋1，2南敏倫1，2呂 娜2方向明3赫玉芳1* 于 敏1趙全成1

(1 吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130118；3 長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022)

目的建立原子熒光光譜法測(cè)定五味丹草片中砷的不確定度評(píng)定的方法。方法分析影響不確定度測(cè)量的主要因素，獲得不確定度評(píng)價(jià)結(jié)果。結(jié)果消化過(guò)程和重復(fù)性試驗(yàn)是影響測(cè)量結(jié)果不確定度的主要因 素，樣品稱樣量及定容過(guò)程產(chǎn)生的不確定度較小，對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)明顯影響。對(duì)合成不確定度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)五味丹草片中砷質(zhì)量濃度為0.127 μg/g時(shí)，擴(kuò)展不確定度為0.0776 μg/g(k=2)。結(jié)論不確定度主要來(lái)源于消化過(guò)程、重復(fù)性試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程。

原子熒光法；五味丹草片；砷；不確定度；評(píng)定

砷是一種以有毒而著名的類金屬，并有許多的同素異形體。砷元素廣泛的存在于自然界，砷及其化合物已被國(guó)際癌癥機(jī)構(gòu)確認(rèn)為致癌物；砷是食品中的有害元素，是重要的食品、衛(wèi)生檢測(cè)項(xiàng)目，各個(gè)國(guó)家對(duì)食品中的砷都有嚴(yán)格的限量要求[1]，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB 16740-1997保健(功能)食品通用標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)保健(功能)食品中有害金屬及有害物質(zhì)進(jìn)行了限定，其中規(guī)定砷的限量為0.3 mg/kg[2]。五味丹草片是以吉林省道地藥材五味子及葡萄籽為主要原料，配伍以積雪草和丹參開(kāi)發(fā)而成的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保健食品，具有明顯地降低酒精性肝損傷的作用。五味丹草片中砷的含量是保證食品安全不可或缺的重要檢測(cè)指標(biāo)之一。

測(cè)量不確定度簡(jiǎn)稱不確定度，是根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測(cè)量量值分散性的非負(fù)參數(shù)[3]，是測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的衡量尺度。通過(guò)評(píng)定測(cè)量不確定度可以分析影響測(cè)量結(jié)果的主要因素、評(píng)價(jià)分析測(cè)試方法，從而提高分析測(cè)試結(jié)果的質(zhì)量。

本文依據(jù)JJF 1135-2005《化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定》[4]，對(duì)原子熒光光譜法測(cè)定五味丹草片中砷的不確定度進(jìn)行分析和評(píng)定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑：五味丹草片，自制。硝酸、高氯酸、硫脲、硼氫化鈉、硫酸(均為優(yōu)級(jí)純)，北京化工廠；水為自制超純水；砷標(biāo)準(zhǔn)溶液(標(biāo)準(zhǔn)值為1000 μg/mL，GBW08611)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

1.2 儀器與設(shè)備：AFS-8220型原子熒光分光光度計(jì)(砷空心陰極燈)，北京吉天；AL204電子分析天平；梅特勒-托利多；EH35A PLUS微控?cái)?shù)顯電熱板；萊伯泰科、Direct-Pure UP超純水及RO純水機(jī)；上海樂(lè)楓。環(huán)境條件：溫度(20±3) ℃、濕度(75±5)%。

1.3 測(cè)定依據(jù)：按GB/T 5009.11-2003《食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》[5]氫化物原子熒光光度法測(cè)定五味丹草片中砷的含量。

1.4 樣品處理：取五味丹草片，研細(xì)，取0.5 g，精密稱定，加硝酸20 mL，硫酸1.25 mL，搖勻，放置過(guò)夜，進(jìn)行濕法消解，消解后用水轉(zhuǎn)入25 mL比色管中，加入(1+9)硫酸12.5 mL，質(zhì)量濃度為50 g/L的硫脲2.5 mL，補(bǔ)加水至刻度，混勻，上原子熒光光度計(jì)測(cè)定。

1.5 儀器條件：光電倍增管電壓：270 V；砷空心陰極燈電流：60 mA；原于化器高度8 mm；氬氣流速：載氣300 mL/min；測(cè)量方式：濃度直讀；讀數(shù)方式：峰面積；讀數(shù)延遲時(shí)間：1 s；讀數(shù)時(shí)間：10 s；標(biāo)液或樣液加人體積：0.5 mL。

1.6 測(cè)試原理：試樣經(jīng)濕消解后，加入硫脲使五價(jià)砷預(yù)還原為三價(jià)砷，再加入硼氫化鈉使還原生成砷化氫，由氬氣載入原子化器中分解為原子態(tài)砷，在砷空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強(qiáng)度在固定條件下與被測(cè)液中的砷濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

2 結(jié)果與分析

2.2 不確定度因素分析：結(jié)合數(shù)學(xué)模型及樣品處理過(guò)程可知，測(cè)定五味丹草片中砷的含量，引起不確定度的因素主要包括樣品的稱量、前處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合、測(cè)量重復(fù)性等。

2.3 不確定度評(píng)定

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度評(píng)定：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度主要包括標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制、稀釋過(guò)程、移液管、容量瓶體積帶來(lái)的不確定度。

2.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制不確定度評(píng)定：砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(GBW08611)，質(zhì)量濃度(1000±1)μg/mL(k=3)，則砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3.1.2 稀釋過(guò)程引入的不確定度評(píng)定：用1 mL移液管吸取1.0 mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于100 mL容量瓶(A級(jí))中，用水定容至刻度，制成質(zhì)量濃度為10.0 μg/mL的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液；再用5 mL移液管吸取制成的質(zhì)量濃度為10.0 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液置于100 mL容量瓶(A級(jí))中，用水定容至刻度，制成質(zhì)量濃度為0.5 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)使用液。

2.3.1.2.1 移液管導(dǎo)致的不確定度評(píng)定

2.3.1.2.1.1 根據(jù)JJG196-2006《玻璃儀器檢定規(guī)程》，規(guī)定1 mL移液管吸取1.0 mL時(shí)容量允差為±0.008 mL、5 mL移液管吸取5.0 mL時(shí)容量允差為±0.025 mL，容量允差包括體積校準(zhǔn)、充滿液體至移液器刻度的變動(dòng)性(重復(fù)性)、人員讀數(shù)，取矩形分布：

2.3.1.2.1.2 溫度帶來(lái)的不確定度(假設(shè)3 ℃差異)。水的膨脹系數(shù)為2.1 ×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定結(jié)果

1 mL移液管帶來(lái)的相對(duì)合成不確定度：

5 mL移液管帶來(lái)的相對(duì)合成不確定度：

2.3.1.2.2 容量瓶體積帶來(lái)的不確定度評(píng)定

2.3.1.2.2.1 JJG196-2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20 ℃時(shí)100 mL容量瓶(A級(jí))的容量允差為±0.10 mL，取矩形分布，則容量瓶體積帶來(lái)的不確定度評(píng)定：

2.3.1.2.2.2 溫度引起的不確定度評(píng)定。水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

2.3.1.2.2.3 定容過(guò)程引入的合成不確定度評(píng)定。定容過(guò)程中，容量允差和溫度引入的合成定度為：

定容引起的相對(duì)不確定度：

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過(guò)程中引入的相對(duì)不確定度為：

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線帶來(lái)的不確定度評(píng)定：標(biāo)準(zhǔn)曲線帶來(lái)的不確定度主要包括標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合帶來(lái)的不確定度。

2.3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定帶來(lái)的不確定度評(píng)定。砷標(biāo)準(zhǔn)曲線制備：取25 mL容量瓶5個(gè)，依次準(zhǔn)確加入質(zhì)量濃度為0.5 μg/mL的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，各加(1+9)硫酸12.5 mL，質(zhì)量濃度為50 g/L的硫脲2.5 mL，補(bǔ)加水至刻度，混勻，測(cè)定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過(guò)程中使用的玻璃量具，按照J(rèn)JG1996-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》規(guī)定，0.5 mL移液管、5 mL移液管、25 mL移液管、25 mL容量瓶的容量允差分別為±0.005 mL、±0.025 mL、± 0.10 mL、±0.003 mL，取矩形分布，則此帶來(lái)的不確定度分別為2.89 ×10-3mL、14.43×10-3mL、57.74×10-3mL、1.73×10-3mL；溫度引起的不確定度分別為0.16×10-3mL、1.61×10-3mL、8.05×10-3mL、8.05×10-3mL；相對(duì)不確定度urel(0.5)=5.78×10-3、urel(5)=2.90×10-3、urel(25)=2.33×10-3、urel(25)=0.33×10-3。

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合帶來(lái)的不確定度評(píng)定：標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的標(biāo)準(zhǔn)不確定度是通過(guò)對(duì)分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列測(cè)量獲得，標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。標(biāo)準(zhǔn)曲線共5個(gè)點(diǎn)，用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性方程為y=230.6145；x-84.657，相關(guān)系數(shù)為r=0.9995。(截距a=-84.657，斜率b=230.6145)。

曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式為：

式中SR 為標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)信號(hào)殘差的標(biāo)準(zhǔn)差：

n1為樣品的測(cè)定次數(shù)，6；n2為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定次數(shù)，10；x為樣品中砷的平均質(zhì)量濃度，x=127 ng/g； 為標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度的平均值；xj參與擬合的每一標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度；yj為標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中對(duì)應(yīng)的不同溶液吸光值。

標(biāo)準(zhǔn)曲線帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel(x，yi)=1.28 ng/127 ng=0.0101

2.3.3 稱量過(guò)程引入的不確定度評(píng)定：稱量準(zhǔn)確至0.0001 g，根據(jù)《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》，該準(zhǔn)確級(jí)的天平的最大允差是±0.0005 g，按均勻分布，則

稱取0.5 g五味丹草片由天平引起的相對(duì)不確定度為：

2.3.4 樣品處理操作過(guò)程產(chǎn)生的不確定度評(píng)定：樣品處理操作過(guò)程產(chǎn)生的不確定度主要包括樣品消化過(guò)程、重復(fù)性測(cè)量的不確定度。

2.3.4.1 樣品消化過(guò)程產(chǎn)生的不確定度評(píng)定：由于樣品消化不完全或消化過(guò)程中導(dǎo)致砷的損失或污染及消化液轉(zhuǎn)移過(guò)程中的損失等，使五味丹草片中砷不能100%進(jìn)入到測(cè)定液中，采用加標(biāo)回收的方法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得砷的加標(biāo)回收率分別為96.99%、97.06%、97.92%、96.51%、100.06%、101.7%，平均回收率為98.46%，RSD為2.19%。

樣品加標(biāo)回收率的不確定度按JJF1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》計(jì)算：

2.3.4.2 重復(fù)性帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定：在重復(fù)性測(cè)定條件下，對(duì)五味丹草片進(jìn)行6次獨(dú)立測(cè)試，測(cè)得砷的質(zhì)量濃度分別為：0.13、0.12、0.13、0.14、0.12、0.12 μg/g，則砷的平均含量為0.127 μg/g。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel(A)=3.34×10-3/0.127=0.0263

2.3.5 定容過(guò)程產(chǎn)生的不確定度評(píng)定：定容過(guò)程產(chǎn)生的不確定度主要包括容量允差、溫度、定容過(guò)程引入的不確定度。

2.3.5.1 容量允差。JJG1996-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》規(guī)定，25 mL A級(jí)容量瓶在20 ℃時(shí)的容量允差為±0.030 mL(體積校準(zhǔn)、重復(fù)性、人員讀數(shù))。取矩形分布，則此帶來(lái)的不確定度為：

2.3.5.2 溫度引起的不確定度：水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

2.3.5.3 定容過(guò)程引入的合成不確定度。定容過(guò)程中，容量允差和溫度引入的合成不確定度為：

定容引起的相對(duì)合成不確定度為：

2.4 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。根據(jù)計(jì)算公式合成各不確定度分量后，合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.5 擴(kuò)展不確定度：取包含因子k=2(95%置信概率)；Uc=2×urel(x)=0.0776

3 結(jié)論與討論

采用原子熒光分光光度計(jì)對(duì)五味丹草片中砷的含量進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)稱樣量為0.5 g時(shí)，測(cè)得的含量為(0.127±0.0776)μg/g(k=2)。

結(jié)合測(cè)定過(guò)程中各引起不確定度的因素對(duì)總不確定度的影響，可以看出，不確定度主要來(lái)源于消化過(guò)程、重復(fù)性試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程，樣品在消化過(guò)程對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)價(jià)結(jié)果影響最大，其次是重復(fù)性檢測(cè)過(guò)程中的檢測(cè)引起的不確定度，稱量及定容過(guò)程帶來(lái)的不確定度可以忽略不計(jì)。

[1]宋洪強(qiáng),郝云杉,吳益春,等.原子熒光光度法中濕法消解、微波消解、干灰化前處理法測(cè)定水產(chǎn)品中總砷含量的比較[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,29(4):367-372.

[2]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 16740-1997保健(功能)食品通用標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

[3]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.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,2012.

[4]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心.JJF1135-2005化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2005.

[5]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.11-2003 食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

R282.710.5

B

1671-8194（2015）05-0056-03

吉林省醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目(20130727086YY)

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