石墨爐原子吸收光譜法測定食用植物油中鉛含量的不確定度評定

陳霄 董宇 張麗嬌

摘 要：目的：對石墨爐原子吸收光譜法測定食用植物油中鉛的不確定度進(jìn)行評定。方法：根據(jù)測定過程，建立數(shù)學(xué)模型，對由測量重復(fù)性、樣品稱量、試樣定容、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、樣品回收率等方面引入的測量不確定度進(jìn)行計算。結(jié)果：食用植物油樣品鉛含量為0.042 76 mg·kg-1，擴(kuò)展不確定度為0.008 24 mg·kg-1（k=2），測量結(jié)果可表示為（0.042 76±0.008 24）mg·kg-1。結(jié)論：測量過程中校準(zhǔn)曲線的擬合引起的不確定度影響最大，評定得到的不確定度可以定量反映測定結(jié)果的準(zhǔn)確度，從而更好地指導(dǎo)實驗室的內(nèi)部質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：石墨爐原子吸收光譜法；食用植物油；鉛；不確定度

Uncertainty Evaluation of Lead in Edible Vegetable Oil by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry

CHEN Xiao， DONG Yu， ZHANG Lijiao

（Kaifeng Food and Drug Inspection Institute， Kaifeng 475000， China）

Abstract： Objective： To evaluate the uncertainty of determination of lead in edible vegetable oil by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Method： According to the measurement process， a mathematical model was established to calculate the uncertainty of measurement from the aspects of measurement repeatability， sample weighing， sample volume， standard solution preparation， standard curve fitting and sample recovery， etc. Result： The lead content of edible vegetable oil sample was 0.042 76 mg·kg-1， the extended uncertainty was 0.008 24 mg·kg-1 （k=2）， and the measured result could be expressed as （0.042 76±0.008 24） mg·kg-1. Conclusion： In the measurement process， the uncertainty caused by the standard curve fitting has the greatest influence. The uncertainty obtained from the evaluation can reflect the accuracy of the measurement results quantitatively， so as to better guide the internal quality control of the laboratory.

Keywords： graphite furnace atomic absorption spectrometry; edible vegetable oil; lead; uncertainty

食用植物油在我國食用油脂結(jié)構(gòu)中占比較大，其質(zhì)量安全也得到了全社會的重視。我國把食用植物油列為高風(fēng)險產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)管[1]，鉛作為一項重要的食用植物油安全監(jiān)管指標(biāo)，檢測結(jié)果是否準(zhǔn)確尤其重要。隨著研究的不斷深入，我國對食品中鉛的限量標(biāo)準(zhǔn)也在不斷修訂中，依次經(jīng)過GB 2762—2005[2]（未規(guī)定油脂及其制品鉛限量）、GB 2762—2012[3]（油脂及其制品鉛限量為≤0.1 mg·kg-1）、GB 2762—2017[4]（與GB 2762—2012油脂及其制品鉛限量一致）和GB 2762—2022[5]（油脂及其制品鉛限量為≤

0.08 mg·kg-1）的改變。鉛具有蓄積性、多親和性和不可逆性，鉛進(jìn)入體內(nèi)不斷累積，會使人發(fā)生慢性中毒[6-9]，對人體肝、腎功能以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等造成傷害。因此，準(zhǔn)確檢驗食用植物油中的鉛并對其測量不確定度進(jìn)行合理評定，對于保障食品安全十分重要且有意義。

測量不確定度應(yīng)用于實驗室質(zhì)量管理和控制的各個方面[10]，不確定度的評定工作也伴隨食品檢測的整個過程，可以真實反映檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，在檢驗過程中要盡量減小測量不確定度并合理地評定不確定度，確保檢測結(jié)果的權(quán)威與公正[11-12]。本研究依據(jù)GB 5009.12—2017[13]中第一法來測定食用植物油中鉛含量，根據(jù)CNAS-GLOO6：2019[10]、JJF 1059.1—2012[14]、GB/T 27418—2017[15]、

JJG 196—2006[16]和JJG 646—2006[17]等的規(guī)定和要求對測定過程中的不確定度進(jìn)行評定，為提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確度、合理使用檢測數(shù)據(jù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

原子吸收光譜儀（ZEEnit 700P，德國耶拿分析儀器股份公司）；微波消解儀（Mars 6，美國CEM公司）；分析天平（CPA225D，德國Sartorius集團(tuán)）；電熱消解儀（EHD-24，北京東航科儀儀器有限公司）；容量瓶（A級，10 mL、50 mL、100 mL，天津天玻玻璃儀器有限公司）；移液槍（20～200 μL，100～1 000 μL，德國sartorius集團(tuán)）。

鉛單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 08619，1 000 μg·mL-1，中國計量科學(xué)研究院）；硝酸溶液（65%，AR，德國Merck公司）；磷酸二氫銨（GR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；過氧化氫（30%，GR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；食用植物油（市售）；水（去離子水，電阻率為18.25 MΩ·cm）。

1.2 儀器工作條件

鉛空心陰極燈電流：2.5 mA；波長：283 nm；狹縫寬度：0.2 nm；測定方法：石墨爐（升溫程序參考表1）；基改：2%磷酸二氫銨3 μL。

1.3 實驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

準(zhǔn)確移取1 mL質(zhì)量濃度為1 000 μg·mL-1的鉛單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)于100 mL容量瓶中，加硝酸溶液（5+95）定容至刻度，混勻，作為鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液

（10 μg·mL-1）；準(zhǔn)確移取0.1 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液于

50 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5+95）定容至刻度，混勻，作為鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液（20 ng·mL-1）。采用原子吸收光譜儀的在線稀釋功能，將鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液自動配制成質(zhì)量濃度分別為0 ng·mL-1、2 ng·mL-1、6 ng·mL-1、10 ng·mL-1、14 ng·mL-1、18 ng·mL-1和20 ng·mL-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.3.2 樣品處理

參考GB 5009.12—2017[13]，稱取食用植物油試樣0.3 g（精確到0.1 mg）于消解罐中，加入65%硝酸溶液8 mL，30%過氧化氫2 mL于電熱消解儀中

100 ℃進(jìn)行預(yù)消解，待趕盡黃色氮氧化物后冒白煙時取下，然后進(jìn)行微波消解（升溫程序參考表2）。微波消解完成后再放回電熱消解儀中140 ℃趕酸至消化液約1 mL，冷卻后轉(zhuǎn)至10 mL容量瓶中，用水洗滌消解罐一并轉(zhuǎn)至其中，定容，混勻，同時做空白試驗。

1.4 數(shù)學(xué)模型

試樣中鉛含量計算公式為

（1）

式中：X為試樣中鉛含量，mg·kg-1；ρ為扣除空白后試樣中鉛的質(zhì)量濃度，ng·mL-1；V為試樣消化液定容總體積，mL；m為試樣稱樣量，g；1 000為換算系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測量不確定度的來源

根據(jù)測量過程和數(shù)學(xué)模型，分析食用植物油中鉛含量測量的不確定度來源為測量重復(fù)性、樣品稱量、試樣定容、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和樣品回收率。

2.1.1 測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（S）

準(zhǔn)確稱取食用植物油樣品6個，分別在重復(fù)性條件下測定其鉛含量，結(jié)果見表3。根據(jù)A類評定，食用植物油樣品6次重復(fù)性測量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

由于每次重復(fù)的測量過程都會影響測量結(jié)果的不確定度，為方便計算，將天平稱量、定容體積等重復(fù)性引入的不確定度用測定結(jié)果的重復(fù)性表示。

2.1.2 樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（m）

樣品稱量引入的不確定度主要來源于天平的最大允許誤差、天平分辨力和天平稱量操作的重復(fù)性，天平稱量操作的重復(fù)性引入的不確定度已包含在測量重復(fù)性中。根據(jù)檢定證書，本實驗所使用的分析天平其最大允許誤差為±0.000 5 g，概率分布均勻，取k=，則最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

g

由檢定證書可知，所用分析天平的最小分度值為0.1 mg，根據(jù)B類評定，取k=，天平分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

g

實驗過程中分析天平引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

g

樣品稱量是由去皮和稱樣兩步完成，兩步稱量相互獨立。6次平行測定的平均取樣量為0.302 8 g，故由樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.1.3 試樣定容引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V）

試樣定容引入的不確定度主要來源于容量瓶的容量允差、室溫變化和定容體積重復(fù)性，其中定容體積重復(fù)性引入的不確定度已包含在測量重復(fù)性引入的不確定度中。根據(jù)JJG 196—2006[16]可知，10 mL A級容量瓶在標(biāo)準(zhǔn)溫度20 ℃時的容量允差為±0.020 mL，按均勻分布，容量允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

實驗室溫度變化在±3 ℃以內(nèi)，在標(biāo)準(zhǔn)溫度

20 ℃時，水的膨脹系數(shù)為α=2.1×10-4/℃。概率分布均勻，室溫變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

由試樣定容引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（B）

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中產(chǎn)生的不確定度來源于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)本身和標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書，鉛單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CCRM：1 000 μg·mL-1）的擴(kuò)展不確定度為2 μg·mL-1（k=2），則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為1 μg·mL-1，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

由于采用原子吸收光譜儀在線自動稀釋質(zhì)量濃度為20 ng·mL-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液來配制鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，自動稀釋過程產(chǎn)生的不確定度可忽略。因此，標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程中的不確定度主要由容量瓶和移液器引入的不確定度構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程中使用了100 mL、50 mL容量瓶和量程為100～

1 000 μL、20～200 μL的移液器。JJG 196—2006[16]規(guī)定，100 mL、50 mL A級容量瓶在標(biāo)準(zhǔn)溫度20 ℃時的容量允差分別為±0.10 mL、±0.05 mL。概率分布均勻，取k=，容量瓶容量允差引入的不確定度為

JJG 646—2006[17]規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)溫度20 ℃時，量程為100～1 000 μL的移液器在1 000 μL時的容量允許誤差為±1.0%，量程為20～200 μL的移液器在100 μL時的容量允許誤差為±2.0%。概率分布均勻，移液器容量允許誤差引入的不確定度為

實驗室溫度變化在±3 ℃以內(nèi)，在標(biāo)準(zhǔn)溫度

20 ℃時，水的膨脹系數(shù)為α=2.1×10-4/℃。概率分布均勻，室溫變化引入的不確定度為

100 mL、50 mL容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

量程為100～1 000 μL、20～200 μL的移液器分別在1 000 μL、100 μL容量時引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程中的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

綜上可知，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（C）

對鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行重復(fù)性測定，每個濃度點測定3次，結(jié)果見表4。以鉛濃度（c）為自變量，對應(yīng)的吸光度值（A）為因變量，線性擬合得到線性回歸方程A=bc+a=0.004 6c+0.002 6，相關(guān)系數(shù)r=0.999 5。

由2.1.1可知，本實驗在重復(fù)性條件下對食用植物油樣品中的鉛含量進(jìn)行了6次測定，平均濃度c0=

1.295 ng·mL-1。根據(jù)貝塞爾公式，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度計算公式為

（2）

（3）

式中：s為擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差；b為擬合曲線的斜率；n為標(biāo)準(zhǔn)溶液測定總次數(shù)，n=21；p為試樣重復(fù)性測定次數(shù)，p=6；c0為試樣重復(fù)性測定的平均濃度，c0=1.295 ng·mL-1；c為標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度，c=10 ng·mL-1；Ai為標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度值；ci為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，ng·mL-1。

計算得到u（C）=0.123 ng·mL-1，則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel（C）==0.095 0。

2.1.6 樣品回收率引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（R）

樣品前處理過程中可能會出現(xiàn)鉛的損失或污染，導(dǎo)致樣品中的鉛不能完全進(jìn)入待測液中，因此需做樣品加標(biāo)回收實驗。準(zhǔn)確稱取食用植物油樣品6份，每份樣品中加入質(zhì)量濃度為20 ng·mL-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液200 μL，按1.3.2的步驟處理樣品。

由2.1.1可知，樣品本底鉛含量均值為

0.042 76 mg·kg-1。測得加標(biāo)回收樣品鉛含量，結(jié)果見表5，回收率平均值R為98.8%。按均勻分布，樣品回收率R引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

其中b+=101.1%-100%=1.1%，b-=100%-97.7%=2.3%。計算t值，判斷平均回收率與1偏差是否顯著，t==1.22，小于雙邊臨界值t（0.95，5）=2.57。因此，由回收率引入的不確定度不需進(jìn)行修飾，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)以上分析計算，將引入的各不確定度分量匯總，見表6，則食用植物油鉛含量的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

鉛平均含量X=0.042 76 mg·kg-1，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（X）=X×urel（X）=0.004 12 mg·kg-1。

2.3 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=k×

u（X）=0.008 24 mg·kg-1。

3 結(jié)論

本文對石墨爐原子吸收光譜法測定食用植物油中鉛的不確定度進(jìn)行了評定，食用植物油中鉛含量表示為X=（0.042 76±0.008 24）mg·kg-1（k=2）。通過本次不確定度分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品中鉛含量較低時，校準(zhǔn)曲線的擬合引入的不確定度最大，是該試驗結(jié)果的關(guān)鍵控制點，其次是標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，測量重復(fù)性、樣品稱量、試樣定容和樣品回收率引入的不確定度較小，可忽略。

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