原子吸收檢測乳制品中鈣的測量不確定度

□ 李 娟 江蘇泰諾斯檢驗檢測技術有限公司 張 延 上海永安乳品有限公司

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

硝酸、鹽酸、氧化鑭、鈣標準品。

1.2 儀器與設備

原子吸收光譜儀，配火焰原子化器,鈣空心陰極燈、馬弗爐、分析天平：感量為0.1 mg、可調式電熱板。

1.3 測試條件

儀器為Agilent 240FS火焰原子吸收光譜儀，并將儀器性能調至最佳狀態。

儀器設置條件：波長422.7 nm，狹縫0.5 nm，燈電流10 mA，空氣流量：13.50 L/min，乙炔流量：2.00 L/min，氘燈扣背景。

1.4 樣品前處理

稱取混合均勻的液體試樣約1 g于瓷坩堝中，在數顯恒溫電爐上先小火蒸干后高溫炭化至不再冒煙，移入馬弗爐，于（500±25）℃下灰化5 h，待灰化完全后取出，冷卻。用5～6滴50%硝酸溶液溶解灰分，用1%硝酸少量多次轉移，移入10 mL具塞比色管中，定容。再從10 mL樣液中準確吸取0.20 mL，并加入0.2 mL濃度為50 g/L的氧化鑭溶液，同樣在10 mL具塞比色管內定容。用原子吸收光譜儀，以標準溶液零點調零后，測定系列標準溶液的吸光度，以鈣標準溶

液濃度為橫坐標，對應的吸光度值為縱坐標繪制標準工作曲線，從工作曲線上求得空白溶液和樣品溶液的鈣濃度值。

2 結果與分析

2.1 數學模型

按公式（1）計算乳制品中鈣的含量。

式（1）中：

X—試樣中鈣的含量,單位為mg/100 g；C—試樣待測液中鈣的質量濃度,單位為ug/mL；C0—空白溶液中鈣的質量濃度,單位為ug/mL；f—試樣消化液稀釋倍數；V—試樣消化液定容體積,單位為mL；m—試樣質量,單位為g。

根據公式所示，設C1為樣液中鈣的實際含量，即C1=C-C0。

2.2 測量不確定度的來源分析

測量不確定度主要包括樣品溶液中鈣濃度的不確定度u(C1)；求擬合直線C1時產生的不確定度；由標準品移取配制標準溶液時產生的標準不確定度；重復測量產生的標準不確定度；稱樣量的不確定度u(m)；定容體積的不確定度u(V)；回收率的不確定度。

2.3 測量不確定度的評定

2.3.1 樣品溶液中鈣濃度的不確定度u(C1)

為了校準原子吸收光譜儀，用濃度為1 000 mg/L的鈣標準物質分別配制成0、0.5、1.0、3.0、4.0μg/mL和5.0 μg/mL的6個不同濃度的標準工作溶液，用原子吸收光譜儀分別測定上述標準工作液各2次，得出吸光度值Abs，結果見下表1。

2.3.1.1 由擬合直線求C1時產生的不確定度u1

表1 標準工作溶液吸光度的測定值

由表1中的數據進行線性擬合得線性方程：A=0.029 49C+0.00133，按實驗方法對樣品溶液測量2次。由擬合直線求C1時產生的標準不確定度u1按公式（2）（3）計算：

式（2）（3）中：u1—擬合直線求C1時產生的不確定度；SR—從擬合直線求得的A與Aj測得值之差的標準偏差；p—樣品溶液測定次數，p=2；n—標準溶液測定總次數，n=10；B1—常數，0.029 49；B0—常數，0.001 33；C1—樣品溶液中鈣的濃度，2.134 μg/mL；C—標準溶液中鈣濃度的平均值，2.700μg/mL；Aj—標準溶液吸光度的測定值。

將表1中的數據代入公式（2）和（3），求得SR=0.000 228；u(1)=0.006 1 μg/mL，則u1=u(1)/c1=0.27%。

2.3.1.2 配制標準溶液產生的標準不確定度u2

2.3.1.3 重復測量產生的相對標準不確定度u3

重復測定兩次樣品，得到的數據如表3所示。

極差=2，依據JJF1059.1-2012[1]極差系數C及自由度v表，查表得到C=1.13

由表3數據計算重復測量產生的標準不確定度u(3)：

2.3.2 稱樣量m的不確定度u4

實驗使用的是萬分之一的天平，根據計量證書[2]，天平的最大允許誤差為±0.5 mg，按均勻分布

根據標準品證書，純度為99.999%，允許誤差為0.001%，按均勻分布，轉化成標準不確定度：

配制時使用的是200 μL的移液槍，依據檢定證書和JJG 646-2006，200μL移液槍的最大允許誤差為±3.0μL，按三角分布：

配制時使用的是100 mL的容量瓶，根據檢定證書，100 mL容量瓶的最大允許誤差為±0.10 mL,按三角分布

標準溶液配制過程中使用了一系列量器，根據檢定證書，容量瓶和移液槍的不確定度按照三角分布來計算。如表2所示：（以3.0 μg/mL標準溶液工作液為例）

綜上所述：配制標準溶液產生標準不確定度u2

2.3.3 定容體積的不確定度u5

樣品在10 mL比色管中定容，用200 μL移液槍吸取200 μL稀釋到10 mL比色管，最后上機檢測。根據檢定證書和JJG10-2005，10 mL比色管的誤差為±0.10，200 μL移液槍的誤差為±0.2。按三角分布

故其帶入的相對不確定度：

故定容體積帶入的相對不確定度：

2.3.4 回收率引入的不確定度u6樣品的回收率測定結果見表4。t檢驗中t值為：

表2 配制標準溶液過程引入的標準不確定度

表3 牛奶中鈣含量測定

表4 回收率測定結果

自由度df=n-1=5,通過查詢t檢驗臨界值表，t0.95=2.571，t＞t0.95，差異顯著。則

2.4 合成標準不確定度及擴展不確定度

由于各輸入量之間不相關，所以：合成標準不確定度

取包含因子k=2，則擴展不確定度為：Urel=uc(x)×2=6.38%

則：

U=107×6.38%=6.83 mg/100 g

2.5 結果報告

火焰原子吸收光譜法測定乳制品中鈣含量為X=(107±6.83)mg/100 g，k=2。

3 結論

從上述不確定度評定分析可知，對檢測結果影響比較大的不確定度主要有3方面：①定容體積引入的不確定度；②試樣溶液濃度（包括標準溶液、擬合直線及重復測量）產生的不確定度；③回收率引入的不確定度。而樣品稱樣引入的不確定度對檢測結果的影響相對較小。檢測人員應對以上3個方面重點進行質量控制，提高檢測結果的準確性。