微波消解-AFS法测定婴幼儿配方奶粉中硒的测量不确定度评定

崔颖，葛含光，温华蔚，倪松（天津出入境检验检疫局动植物与食品检测中心，天津300461）



微波消解-AFS法测定婴幼儿配方奶粉中硒的测量不确定度评定

崔颖，葛含光，温华蔚，倪松
（天津出入境检验检疫局动植物与食品检测中心，天津300461）

摘要：建立微波消解-AFS法测定婴幼儿配方奶粉中硒含量的测量不确定度的测量模型，根据模型分析并计算不确定度各个分量、结果的不确定度以及扩展不确定度。结果表明，引起测量不确定度的最主要来源是测定C值时用最小二乘法拟合标准工作曲线所引入的不确定度。计算得到在婴幼儿奶粉中硒含量为0.310 mg/kg时，扩展不确定度为0.046mg/kg，包含因子k为2。该方法适用于婴幼儿配方奶粉中硒含量的测量不确定度评定。

关键词：测量不确定度；原子荧光光谱法；硒；婴幼儿配方奶粉；微波消解

在报告测量结果时不仅要给出测定的量值是多少，还应给出以数量表示的该值分散程度是多少。它是测量质量的指标，用于判断该测定值的可靠程度。测量不确定度是“表征赋予被测量值分散性的非负参数”。本研究根据CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的规定，按照GB 5009.93-2010《食品安全国家标准食品中硒的测定》［1-3］中微波消解-氢化物原子荧光光谱法测定婴幼儿配方奶粉中硒含量的检验方法，结合实验室日常检测能力与条件，进行测量不确定度分析与评定，为评价硒测定结果的准确性和可靠性提供技术依据。

1　材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

1.1.1样品

婴幼儿配方奶粉。

1.1.2试剂

硝酸、高氯酸、盐酸、过氧化氢、氢氧化钠、硼氢化钾、铁氰化钾：天津试剂三厂，优级纯。

1.1.3仪器

原子荧光光谱仪（型号：AFS9800）：北京海光公司；分析天平（型号：MS304S）：梅特勒托利多公司；微波消解仪（型号：MARS5）：美国CEM公司；电热板（型号：TPS2）：深圳三利公司。

1.2方法［3］

1.2.1样品处理

称取0.5 g～2 g（精确至0.001g）试样于消化管中，加10 mL硝酸、2 mL过氧化氢，振摇混合均匀，于微波消化仪中消化，冷却后转入三角瓶中，加几粒玻璃珠，在电热板上继续加热至近干，切不可蒸干。再加5.0 mL盐酸，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，将六价硒还原成四价硒。冷却，转移试样消化液于50 mL容量瓶中定容，混匀备用。同时做空白试验。吸取10.0 mL试样消化液于15 mL离心管中，加盐酸2.0 mL，铁氰化钾溶液1.0 mL，混匀待测。

1.2.2标准溶液配制

硒标准应用液：取100μg/mL硒标准储备液1.0mL，定容至50 mL，取稀释液1.0 mL，定容至20 mL，此应用液浓度为100 ng/mL。

1.2.3标准溶液的绘制

分别取0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、4.00 mL标准应用液于15 mL离心管中用去离子水定容至10 mL，再分别加盐酸2 mL，铁氰化钾溶液1.0 mL，混匀，制成标准工作曲线。

1.2.4样品测定

设定好仪器最佳条件，逐步将炉温升至所需温度后，稳定10 min～20 min后开始测量。连续用标准系列的零管进样，待读数稳定之后，转入标准系列测量，绘制标准曲线。转入试样测量，分别测定试样空白和试样消化液，每测不同的试样前都应清洗进样器。

2　测量模型的构建

2.1硒含量的测量模型

式中：X为试样中硒的含量，mg/kg；C为试样消化液测定浓度，ng/mL；m为试样质量，g；V为试样消化液总体积，mL；R为回收率，%。

2.2标准工作曲线的测量模型

y=ac+b

式中：y为硒标准溶液的信号值；c为硒标准溶液的浓度，ng/mL；a为斜率；b为截距。

2.3测量不确定度来源

不确定度来源见图1。

图1　 不确定度来源的因果关系图Fig.1　Causal relationship of the sources of uncertainty

3　结果与讨论

3.1试样质量m的不确定度评定

评估不确定度时，应集中精力分析最大的不确定度分量。质量m的不确定度有二个主要来源：其一是重复性变化，可以通过10次连续称量测量，采用A类方法评定，该重复性通过试验合成重复性考虑；其二是天平校准引入的不确定度，按B类方法评定。

检定校准证书上给出天平在20℃时的测量结果的不确定度U=4.2 mg，k=2，则天平的标准不确定度为uc（m）=4.2/2=2.1 mg，其相对不确定度为ur（m）=uc（m）/ m=2.1/1005=0.002 1。

3.2试样消解液体积V不确定度评定

该不确定度主要有三个方面：一是重复性变化，采用A类方法评定，该重复性也通过试验合成重复性考虑；二是校准不确定度，三是温度影响，均按B类方法评定。

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3.2.1校准引入的不确定度分量

根据检定校准证书，50 mL容量瓶的允差为±0.050 mL。假设为三角形分布，则包含因子为，因此标准不确定度分别为：uc（150）=0.050/=0.0204mL。

3.2.2温度系数引入的标准不确定度分量

检定或校准是在室温20℃环境条件下进行的［2］，本研究的温度波动范围为±3℃（置信水平为95%）。水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，假设正态分布，其包含因子为1.96，因此因温度控制不充分而产生的标准不确定度为：uc2（50）==0.016 1 mL。

3.2.3试样消解液体积V的合成标准不确定度uc（V）

其相对不确定度为

3.3浓度C的不确定度评定

3.3.1拟合标准工作曲线求得C时引入的不确定度分量［2，4］

表1　硒标准应用液的荧光强度值Table 1　Fluorescence intensity values of selenium standard working solution

表1中测定数据经最小二乘法拟合后得到的线性回归方程得：y=5.429c+3.079，相关系数R2=0.999 6。依据试验，对一份样品进行2次重复测量，由荧光强度值通过线性回归方程求得C=3.23 ng/mL，则残差标准偏差为：

相对不确定度分别为：

3.3.2标准储备液纯度引入的不确定度分量［5］

由标准物质证书获得硒单元素溶液标准物质的扩展不确定度为1 μg/mL（k=2），因此标准不确定度为：uc（P）===0.5 μg/mL，其相对不确定度表示：ur（P）===0.000 5。

3.3.3硒标准储备液稀释操作的不确定度评定［4］

原样液使用经检定或校准的移液枪和单标线A级容量瓶，进行二级稀释，配制成现样液。因此稀释倍数是：

根据计量检定证书，1 mL移液枪、A级50 mL容量瓶和20 mL容量瓶的允差分别为±0.01 mL、±0.05 mL 和±0.03 mL［2］，在（20±3）℃条件下进行，其相对不确定度为：

则硒标准储备液稀释操作的相对不确定度为：

3.3.4浓度C的相对标准不确定度［4］

3.4回收率的不确定度评定［5］

分别在空白的奶粉基质中添加 0.25、0.50、1.00 mg/kg三个浓度水平的硒标准，每个水平包含n= 7次平行试验，m=3×7=21，另取两份作为空白试验，均按照试验方法操作，并且进行外标法定量，结果见表2。

表2　回收试验结果（n=7）Table 2　Results of test for recovery

对测量结果求得相对标准偏差为

3.5重复性的不确定度评定［6］

对n=11份奶粉样品进行独立重复性试验，所得硒含量分别为0.316、0.312、0.304、0.312、0.315、0.312、0.308、0.305、0.315、0.306、0.310 mg/kg，平均值X=0.310 mg/kg，采用贝塞尔公式计算，标准不确定度等于一倍标准偏差：=0.001 3 mg/kg，其相对不确定度为：

3.6合成标准不确定度的评定硒含量X由下式计算出：

表3　 不确定度各分量的分析结果Table 3　Uncertainly in each quantity

由表3，其合成相对标准不确定度［4］为：u（rX）==0.073 4，取包含因子k=2，婴幼儿配方奶粉中硒含量的扩展不确定度：U（X）=k×u（rX）×X=2×0.073 4×0.310=0.046 mg/kg，该婴幼儿奶粉中硒含量X为：（0.310±0.046）mg/kg。

4　结论

评定婴幼儿配方奶粉中硒含量测量不确定度，分析测量过程中存在的不确定度来源。通过各不确定度分量的分析与比较得知，使用线性最小二乘法拟合曲线程序的前提是假定横坐标的量的不确定度与纵坐标的量的不确定度相差极大，因此浓度C的不确定度计算程序仅仅与荧光强度值不确定度有关，而标准储备液纯度和逐次稀释的不确定度足够小以至于可以忽略；另外，引起测量不确定度的最主要来源是测定C值时用最小二乘法拟合标准工作曲线所引入的不确定度。因此，实验人员在实际操作中应引起重视，严格按照原子荧光光谱仪操作规程进行操作，定期做好仪器的计量检定和期间核查工作，使仪器的技术性能处于良好状态是保证测定结果准确的重要手段，同时择优选择移液器具，从而保证该标准方法可靠，检测结果准确。

参考文献：

［1］全国法制计量管理计量技术委员会．JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与管理［S］．北京：中国质检出版社，2012：8-9

［2］全国流量容量计量技术委员会．JJG 169-2006常用玻璃量器检定规程［S］．北京：中国计量出版社，2006：6-8

［3］中华人民共和国卫生部．GB 5009.93-2010食品安全国家标准食品中硒的测定［S］．中国标准出版社，2010：1-3

［4］中国实验室国家认可委员会．化学分析中不确定度的评估指南［M］．中国计量出版社，2002：27-77

［5］李其树．湿法消解-原子荧光分析法测定饮料中锡含量的不确定度评定［J］．广西轻工业，2011，27（12）：14-17

［6］杜英秋．微波消解-原子荧光光谱法测定豆粉中总汞的不确定度评定［J］．黑龙江农业科学，2014（5）：106-109，124

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.032

基金项目：天津出入境检验检疫局资助项目（TK077-2013）

作者简介：崔颖（1986—），女（汉），工程师，本科，研究方向：食品检测。

收稿日期：2015-05-31

Uncertaintiy Evaluation in the Measurement of Selenium in Milk Powder for Infant and Young Children with Microwave Digestion-AFS

CUI Ying，GE Han-guang，WEN Hua-wei，NI Song

（Tianjin Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Tianjin 300461，China）

Abstract：A measurement model was established，the independent uncertainty，standard uncertainty and expanded uncertainty coming from analysis procedure were obtained.The major source of the uncertainty was the calibration curve calculated on the basis of the principle of method of least squares when determining C.As selenium content in milk powder for infant and young children was 0.310 mg/kg，the expanded uncertainty was 0.046 mg/kg and the coverage factor k was 2.This method was suitable for evaluating the uncertainties in the measurement of selenium in milk powder for infant and young children.

Key words：measurement uncertainty；atomic fluorescence spectrometry（AFS）；selenium；milk powder for infant and young children；microwave digestion