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※

2016-08-06 00:48:42譚湘武馬金輝蕭福元彭蔚譚伊曼

中國藥物經濟學 2016年7期

譚湘武馬金輝蕭福元彭蔚譚伊曼

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、以提高檢測的質量。方法食品樣品經微波消解，采用原子熒光光度計檢測，依據《測量不確定評定與表示》方法對測量結果進行不確定度分析與評定。結果該檢測方法線性良好，線性回歸方程為：IF=77.879C+39.094，相關系數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準曲線的線性擬合、測量的重復性和樣品消解的定容三個方面。結論本方法用于食品中總銻含量的測定，不確定度評定合理，結果令人滿意。

【關鍵詞】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在質量，需要進行不確定度的評定來對分析誤差進行定量表示。本研究采用GB/T5009.137-2003食品中銻的測定（氫化物發生-原子熒光法）［1］對食品樣品總銻含量進行測定，現依據《測量不確定評定與表示》［2］（中華人民共和國計量技術規范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，銻單元素標準溶液：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 結果與討論

2.1 測量數學模型根據測量原理，待測樣品中的總銻含量，建立數學模型：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為待測樣品質量（g）。

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

2.3 不確定度的計算模型［4］相對合成標準不確定度：

合成標準不確定度：U（x）=XUrel（x）

擴展標準不確定度：U（x）=kU（x）

2.4 各測量不確定度的評定

2.4.1 樣品稱量產生的不確定度 U（m）稱量產生的不確定度主要源于電子天平的允許誤差和稱量重復性。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，重復性為1.0 mg，屬于 B類不確定度。按均勻分布，其標準不確定度分別為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準不確定度：

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，因此樣品稱量產生的相對標準不確定度：

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生的不確定度 U（v）樣品消化溶液定容產生的不確定度主要來源為容量瓶校準、溫度、重復性三個方面，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，則校準標準不確定度為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準不確定度U（v溫）=25×4× 2.1×10-4/=0.012 ml；重復充盈25 ml容量瓶10次并稱量，得出標準偏差為 0.08，即重復性的標準不確定度U（v重）=0.08 ml。

因此，三項合成樣品消化溶液定容體積的標準不確定度 U（v）=［U2（v校）+U2（v溫）+U2（v重）］1/2=（0.0112+ 0.0122+0.082）1/2=0.082 ml；故定容體積相對標準不確定度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曲線求C時產生的不確定度 U（曲）和銻標準儲備液稀釋成銻使用標準溶液（含銻100 ng/ml）產生的不確定度U（?。﹥蓚€方面。

2.4.3.1 由校準曲線產生的不確定度U（曲）AFS-230 E原子熒光光度計測定銻標準系列得熒光強度值，每個濃度測定 3次，對檢測數據進行擬合，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，由校準曲線產生的不確定度U（曲）按下式計算：

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

則由校準曲線產生的相對標準不確定度：

2.4.3.2 銻標準儲備液稀釋成100 ng/ml的銻標準工作液產生的不確定度 U（?。︰（稀）由下列兩個分量構成：①銻標準儲備液帶來的不確定度U（標）使用的銻標準物質其證書給定值為（1000±1）μg/ml，按均勻分布，標準物質的不確定度為U（標）=13/=0.57 μg/ml。因此，銻標準物質產生的相對標準不確定度Urel（標）=U（標）/V=0.57/1000=0.000 57。②使用玻璃量器引入的不確定度U（玻）：銻標準物質（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、讀數重復性及實驗時溶液溫度三方面引入。

1 ml分度吸管標準不確定度：1 ml分度吸管檢定證書給出允許誤差為±0.008 ml，則量器的校準不確定度為U（1校）=0.008/=0.0033 ml。1 ml分度吸管重復吸取10次稱量，得出標準偏差為0.002，則1 ml分度吸管重復不確定度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分度吸管的合成標準不確定度：

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容量瓶標準不確定度：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，則校準不確定度為U（100校）=0.10/=0.041 ml。100 ml容量瓶重復充盈10次稱量，其標準偏差為0.02，則100 ml容量瓶重復不確定度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容量瓶的合成標準不確定度：

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容量瓶稀釋兩次產生的相對標準不確定度：

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）和Urel（玻）兩項不確定度合成，得

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

由U（曲）和U（稀）合成，得樣品消化液中總銻含量的相對標準不確定度：

Urel（c）=［U2rel（曲）+U2rel（稀）］1/2=［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生的不確定度 U（儀）其校準證書給出的 AFS-230 E雙道原子熒光光度計測量性能產生的不確定度 U（儀）為0.8 %，k=2，因此Urel（儀）=0.8%/2=0.004。

2.4.5 平行重復測量產生的標準不確定度（A類）在同一試驗條件下，對樣品消化液中重復測量 6次，結果為13.32、13.61、13.59、13.75、13.52、13.65 μg/L，其平均值為13.57 μg/L，標準偏差為0.145，RSD為1.07%。因此，由測量重復性導致的相對標準不確定度Urel（平）為0.0044。

2.5 合成標準不確定度的評定上述各分量互不相關，將其合成為蔬菜中總銻含量檢測結果的相對標準不確定度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 擴展不確定度評定在置信區間為95%時，擴展不確定度取擴展因子 k=2，則相對擴展不確定度Urel（x）=kU（x）=2×0.022 mg/kg=0.044 mg/kg。

2.7 分析結果本研究食品樣品中總銻含量的測定結果表示為：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。