微波消解-原子荧光法测定食品中总锑含量的测量不确定度分析※

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微波消解-原子荧光法测定食品中总锑含量的测量不确定度分析※

谭湘武1马金辉1萧福元1彭 蔚1谭伊曼2

【摘要】目的 建立微波消解-原子荧光法测定食品中总锑含量不确定度的评定方法，探寻不确定度的主要来源，加以控制、以提高检测的质量。方法 食品样品经微波消解，采用原子荧光光度计检测，依据《测量不确定评定与表示》方法对测量结果进行不确定度分析与评定。结果 该检测方法线性良好，线性回归方程为：IF=77.879C+39.094，相关系数r=0.9998，不确定度为：X=（0.30±0.04）mg/kg，k=2。其不确定度的主要来源是标准曲线的线性拟合、测量的重复性和样品消解的定容三个方面。结论 本方法用于食品中总锑含量的测定，不确定度评定合理，结果令人满意。

【关键词】微波消解-原子荧光法；食品；总锑；测量不确定度

为保证检测工作和检测报告的内在质量，需要进行不确定度的评定来对分析误差进行定量表示。本研究采用GB/T5009.137-2003食品中锑的测定（氢化物发生-原子荧光法）［1］对食品样品总锑含量进行测定，现依据《测量不确定评定与表示》［2］（中华人民共和国计量技术规范JJF 1059-1999）及《测量不确定度评定与表示指南》［3］对此法的不确定度进行分析与评定，探寻不确定度的主要来源，加以控制，以提高检测的质量。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂 AFS-230 E双道原子荧光光度计，锑单元素标准溶液：GBW（E）082126（浓度l00 μg/ml），由钢铁研究总院分析测试研究所钢研纳克检测技术有限公司提供（批号：13090478）。

1.2 方法 采用GB/T 5009.137-2003食品中锑的测定方法。

2 结果与讨论

2.1 测量数学模型 根据测量原理，待测样品中的总锑含量，建立数学模型：X=C×V/1000M。式中：X为待测样品中的总锑含量（mg/kg）；C为扣除试剂空白后样品消化液中总锑的浓度（ng/ml）；V为样品消化液中总体积（ml）；M为待测样品质量（g）。

2.2 不确定度来源分析 从测定原理中分析，其测量结果的不确定度来源有以下方面：①称量样品产生的不确定度U（m）；②样品消化液定容产生的不确定度U（v）；③样品消化液中总锑含量测定产生的不确定度U（c），其中包括通过校准曲线求得总锑含量时产生的不确定度 U（曲）和锑标准储备液稀释成锑使用的标准溶液（含锑100 ng/ml）产生的不确定度U（稀）；④测量仪器产生的不确定度U（仪）；⑤平行重复测量产生的不确定度（A类）；⑥测量环境条件和操作人员影响产生的不确定度。

2.3 不确定度的计算模型［4］相对合成标准不确定度：

合成标准不确定度：U（x）=XUrel（x）

扩展标准不确定度：U（x）=kU（x）

2.4 各测量不确定度的评定

2.4.1 样品称量产生的不确定度 U（m）称量产生的不确定度主要源于电子天平的允许误差和称量重复性。AEU-210电子天平其检定证书给出的5 g以下最大允许误差为±0.5 mg，重复性为1.0 mg，属于 B类不确定度。按均匀分布，其标准不确定度分别为U（m校）=0.5/3=0.28 mg、U（m重）=1.0/3=0.58 mg。两项合成称量样品的标准不确定度：

U（m）=［U2（m校）+U2（m重）］1/2=（0.282+0.582）1/2=0.64 mg，样品实际称量M为1.1502 g，因此样品称量产生的相对标准不确定度：

Urel（m）=U（m）/M=0.64/1.5102×103=0.000 56。

2.4.2 样品消化溶液定容产生的不确定度 U（v）样品消化溶液定容产生的不确定度主要来源为容量瓶校准、温度、重复性三个方面，厂商提供25 ml容量瓶在（20±4）℃，体积（25±0.25）ml，按三角分布计算，则校准标准不确定度为U（v校）=0.25/=0.011 ml；由于容量瓶的体积随温度的变化远小于所盛溶液体积的变化，因此只考虑溶液体积变化，水的膨胀系数为（2.1×10-4）℃（下同），使用矩形分布，则温度引起溶液体积变化的标准不确定度U（v温）=25×4× 2.1×10-4/=0.012 ml；重复充盈25 ml容量瓶10次并称量，得出标准偏差为 0.08，即重复性的标准不确定度U（v重）=0.08 ml。

因此，三项合成样品消化溶液定容体积的标准不确定度 U（v）=［U2（v校）+U2（v温）+U2（v重）］1/2=（0.0112+ 0.0122+0.082）1/2=0.082 ml；故定容体积相对标准不确定度Urel（v）=U（v）/V=0.082/25=0.0033。

2.4.3 样品消化液中总锑含量测定的不确定度U（c）样品消化液中总锑含量测定包括通过校准曲线求C时产生的不确定度 U（曲）和锑标准储备液稀释成锑使用标准溶液（含锑100 ng/ml）产生的不确定度U（稀）两个方面。

2.4.3.1 由校准曲线产生的不确定度U（曲）AFS-230 E原子荧光光度计测定锑标准系列得荧光强度值，每个浓度测定 3次，对检测数据进行拟合，得线性回归方程为：IF=77.879C+39.094（r=0.9998，钭率b=77.879，截距a=39.094）。同时，按测定方法对样品消化液测定6次，由线性回归方程求得总锑浓度平均值为C=118.0 g/L，由校准曲线产生的不确定度U（曲）按下式计算：

式中：b为校准曲线钭率；q为样品消化液测定次数，6次；n为标准系列测定次数，3×6次；c'为样品消化液中总锑浓度的平均值（g/L）；c为标准系列溶液锑浓度的平均值（g/L）；Ci为标准系列锑浓度（g/L）；Ai为标准系列荧光强度值。

则由校准曲线产生的相对标准不确定度：

2.4.3.2 锑标准储备液稀释成100 ng/ml的锑标准工作液产生的不确定度 U（稀）U（稀）由下列两个分量构成：①锑标准储备液带来的不确定度U（标）使用的锑标准物质其证书给定值为（1000±1）μg/ml，按均匀分布，标准物质的不确定度为U（标）=13/=0.57 μg/ml。因此，锑标准物质产生的相对标准不确定度Urel（标）=U（标）/V=0.57/1000=0.000 57。②使用玻璃量器引入的不确定度U（玻）：锑标准物质（1000 μg/ml）用1 ml分度吸管按1：100两次稀释成锑100 ng/ml的使用液，因此，玻璃量器不确定度分别由量器示值允差、读数重复性及实验时溶液温度三方面引入。

1 ml分度吸管标准不确定度：1 ml分度吸管检定证书给出允许误差为±0.008 ml，则量器的校准不确定度为U（1校）=0.008/=0.0033 ml。1 ml分度吸管重复吸取10次称量，得出标准偏差为0.002，则1 ml分度吸管重复不确定度U（1重）=0.002 ml。1 ml分度吸管受温度改变而引起的不确定度：

U（1温）=4×1×2.1×10-4/3=0.000 49 ml。

所以，1 ml分度吸管的合成标准不确定度：

U（1吸）=［U2（1校）+U2（1重）+U2（1温）］1/2=（0.00332+0.0022+ 0.000 492）1/2=0.0039 ml。

100 ml容量瓶标准不确定度：100 ml容量瓶检定证书给出允许误差为±0.10 ml，按三角分布计算，则校准不确定度为U（100校）=0.10/=0.041 ml。100 ml容量瓶重复充盈10次称量，其标准偏差为0.02，则100 ml容量瓶重复不确定度U（100重）=0.02 ml。100 ml容量瓶溶液体积因温度改变而引起的不确定度：

U（100温）=4×100×2.1×10-4/=0.049 ml。

所以，100 ml容量瓶的合成标准不确定度：

U（100容）=［U2（100校）+U2（100重）+U2（100温）］1/2=［0.00412+ 0.022+0.0492］1/2=0.067 ml。

因此，1 ml分度吸管和100 ml容量瓶稀释两次产生的相对标准不确定度：

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（标）和Urel（玻）两项不确定度合成，得

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

由U（曲）和U（稀）合成，得样品消化液中总锑含量的相对标准不确定度：

Urel（c）=［U2rel（曲）+U2rel（稀）］1/2=［0.01182+0.00552］1/2=0.013。

2.4.4 AFS-230 E双道原子荧光光度计测量性能产生的不确定度 U（仪）其校准证书给出的 AFS-230 E双道原子荧光光度计测量性能产生的不确定度 U（仪）为0.8 %，k=2，因此Urel（仪）=0.8%/2=0.004。

2.4.5 平行重复测量产生的标准不确定度（A类） 在同一试验条件下，对样品消化液中重复测量 6次，结果为13.32、13.61、13.59、13.75、13.52、13.65 μg/L，其平均值为13.57 μg/L，标准偏差为0.145，RSD为1.07%。因此，由测量重复性导致的相对标准不确定度Urel（平）为0.0044。

2.5 合成标准不确定度的评定 上述各分量互不相关，将其合成为蔬菜中总锑含量检测结果的相对标准不确定度Urel（x）=［U2rel（m）+U2rel（v）+U2rel（c）+U2rel（仪）+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，则UC（x）=XUrel（x）=0.30×0.022 mg/kg=0.0066 mg/kg。

2.6 扩展不确定度评定 在置信区间为95%时，扩展不确定度取扩展因子 k=2，则相对扩展不确定度Urel（x）=kU（x）=2×0.022 mg/kg=0.044 mg/kg。

2.7 分析结果 本研究食品样品中总锑含量的测定结果表示为：X=（0.30±0.04）mg/kg，k=2。

2.8 原子荧光测定食品中总锑含量不确定度来源及各分量不确定度 见表1。

3 结论

氢化物-原子荧光光度法测定食品中总锑含量，测量结果可靠，重现性好。对其测量过程中产生的不确定度进行评定，其不确定度主要来源是标准溶液配制和校准曲线拟合等引入的不确定度。因此，在配制标准溶液时要求工作人员尽可能操作熟练，而对检测仪器定期校准亦是十分重要的。

表1　 原子荧光测定食品中总锑含量不确定度来源及各分量不确定度

参考文献

［1］ 中华人民共和国卫生部.中华人民共和国卫生部 GB/T5009. 137-2003食品中锑的测定［S］.北京，2003.

［2］ 中国计量科学研究院.JJF1059-1999测量不确定评定与表示［S］.北京，1999.

［3］ 中华人民共和国国家质量技术监督局计量司.测量不确定评定与表示指南［M］.北京：中国计量出版社，2005.

［4］ 中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定评定指南［M］.北京：中国计量出版社，2002.

1湘潭市疾病预防控制中心，湖南湘潭 411100

2湘潭医卫职业技术学院，湖南湘潭 411104

【中图分类号】TS207

【文献标志码】A 【DOI】10.12010/j.issn.1673-5846.2016.07.007

基金项目：※湖南省医药卫生科研计划资助项目（B2014-162）；湘潭市科技局科研计划资助项目（SF20141003）

作者简介：谭湘武（1965-），本科学历，副主任技师。主要从事理化检验工作。E-mail：2471603854@qq.com