微波消解石墨炉原子吸收法检测明胶中铬的不确定度分析

刘志光，肖锡林，张桂华.湖南省疾病预防控制中心，湖南长沙　40000；.南华大学化学化工学院，湖南衡阳　400；.湖南省株洲市疾病预防控制中心，湖南株洲　4000

微波消解石墨炉原子吸收法检测明胶中铬的不确定度分析

刘志光1，肖锡林2，张桂华3
1.湖南省疾病预防控制中心，湖南长沙410000；2.南华大学化学化工学院，湖南衡阳421001；3.湖南省株洲市疾病预防控制中心，湖南株洲412000

目的建立测定明胶中铬含量不确定度的分析方法。 方法根据《测量不确定度评定与表示》的有关规定，参考《化学分析测量不确定度评定》，对石墨炉原子吸收光谱法测定明胶中铬含量不确定各分量进行分析，进而求得合成标准不确定度及扩展不确定度。结果该次检测明胶铬结果0.117 mg/kg，相对合成不确定度为0.062 6，扩展不确定度为0.015 mg/kg（k=2），最后结果表示（0.117±0.015）mg/kg（k=2，95%置信水平）。结论运用此不确定度分析方法控制测量过程中的关键步骤，严格操作规范，可有效地降低引入的不确定度，使测定结果更可靠，同时结果表述时采用不确定度更能体现结果的准确程度。

石墨炉原子吸收法；明胶；铬；不确定度

［Abstract］Objective To build the analysis method of measuring the uncertainty of chromium in gelatin content.Methods The components of graphite furnace atomic absorption spectrometry in measuring the chromium in gelatin content were analyzed according to the relevant regulations of evaluation and expression of uncertainty in measurement and chemical analysis evaluation of uncertainty in measurement，and then the synthetic standard uncertainty and expansion uncertainty were concluded.Results The detection showed gelatin chromium result was 0.117mg/kg，relatively composite uncertainty was 0.0626，expansion uncertainty was 0.015mg/kg（k=2），and the final result was（0.117±0.015）mg/kg（k=2，95%confidence level）.Conclusion Controlling the critical steps in the measurement process by applying the uncertainty analysis method and strict operation specifications can effectively reduce the introduction uncertainty and make the measurement results more reliable，at the same time，adopting uncertainty at the time of result presentation can more reflect the accurate degree of results.

［Key words］Graphite furnace atomic absorption；Gelatine；Chromium；Uncertainty

明胶是由动物皮肤、骨、肌膜、肌魅等结缔组织中的胶原部分降解而成的一种无色无味，无挥发性、透明坚硬的非晶体物。其制作流程鞣制阶段普遍采用铬鞣制法，过程中使用了硫酸铬粉等原料会造成铬的残留。人体如果摄入这种含铬明胶，过量的铬在体内将对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，同时铬在人体内蓄积时有致癌性并可能诱发基因突变。因此明胶铬含量检测已成为药品食品检测的一个重要指标。而测量不确定度在实际工作中具有重要意义，特别是当结果处在卫生标准评价的临界值时，不确定度对结果的判定更为重要。本文根据《测量不确定度评定与表示》（JJF1059.1-2012）［1］中的有关规定和要求，参考《化学分析测量不确定度评定》［2］，以石墨炉原子吸收法测定明胶中铬的含量为例，分析原子吸收光谱法的不确定度，找出影响其不确定度的因素并评定各分量，最终给出测定结果的扩展不确定度和置信水平，建立适用于评定原子吸收光谱法测定铬含量不确定度的方法，提高分析检测数据的准确性。

1　材料及方法

1.1使用仪器器皿、试剂、标准物质

VARIAN原子吸收分光光度计（美国）；MS204DU电子天平；微波消解仪；移液管；容量瓶；铬单元素标准溶液（1 000 μg/mL，批号12020332，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）；硝酸、双氧水，均购自上海晶锐化工厂，纯度UP级；实验用水为超纯水。

1.2检测方法及仪器条件

石墨炉原子吸收光谱法测定铬含量，仪器波长357.9 nm，狭缝0.7 am，灯电流6 mA，背景扣除-氘灯，干燥温度120℃，灰化温度800℃，原子化温度2 300℃，清除2 500℃。

1.3实验步骤

称取样品0.501 2 g（精确0.1 mg），加入硝酸8.0 mL，过氧化氢2.0 mL，微波消解，待消解完全后，在加热板上加热去酸，至溶液近干，冷却后，以1%硝酸定容至10 mL（精确0.01 mL）。同时按上述方法作空白对照。

1.4建立数学模型

式中：X：样品中铬的质量分数（μg/kg）；

Cx：样品溶液中铬的质量浓度（ng/mL）；

C0：空白溶液中铬的质量浓度（ng/mL）；

V：样品溶液定容体积（mL）；

m：样品称样量。

1.5不确定度分量来源的分析

石墨炉原子吸收法测定明胶铬含量的不确定度的主要来自：标准曲线拟合计算浓度过程；样品重复性测定次数；样品的处理过程；标准溶液的配制过程。

2　结果及分析

测定原始数据见表1，标准线性拟合曲线A= 0.025C+0.015，相关系数r=0.999 6，样品浓度由曲线计算结果5.884 ng/mL，称重0.501 2 g，定容10.00 mL，含量按式（1）计算均值为0.117 mg/kg。

表1　石墨炉原子吸收法测定明胶铬标准及样品吸光度原始数据

2.1不确定度分量的评定

2.1.1最小二乘法拟合标准曲线标准产生的相对不确定度Ur（Cx） 用铬三级标准溶液配制5个浓度的标准溶液以及标准空白溶 液，每个浓度测定3次，测定结果的吸光度见表1。同时对铬标准浓度和相应的吸光度进行线性回归，得到回归方程：A=0.025C+0.015，相关系数r=0.999 6。标准曲线拟合引入的不确定度按以

公式中：SR为吸光度实际值与理论值残差的标准偏差；B1为标准曲线的斜率；c为样品测定结果的均值；c。为标准曲线浓度的均值；c；为标准点浓度值。n1：被测溶液测量次数（n1=3）；n2：标准溶液测量总次数（n2=18）；c：标准溶液浓度的平均值；Aj：标准溶液的吸光度；Cj：标准溶液的浓度值。

对结果数据进行计算，得到结果为：U（Cx）=0.009 1。对明胶中铬的含量进行3次的平均值为5.884 ng/mL，标准曲线拟合所引入的相对标准不确定度=0.091/ 5.884=0.015 46。

Ur（Cx）=0.091/5.884=0.015 46。

2.1.2重复性测定引入的相对不确定度Ur（R） 样品进行3次测定，测定数据见表1。计算铬含量的标准偏差s=0.0117，重复性引入的标准不确定度为U（R）=0.011 7相对标准不确定度为：Ur（R）=0.006 9/ 5.884=0.001 2。

2.1.3样品处理流程所引入的相对不确定Ur（p） ①样品称量所引入的相对标准不确定度Ur（m）样品称量所用万分之一电子天平，其仪器检定证书上标示的最大允许误差为±0.1 mg，按照均匀分布则其标准不确定度为：样品称重0.5012g，则其相对标准不确定度为：Ur（m）=0.0 005 774/0.5 012=0.00 115。②样品消解后定容所引入的相对标准不确定度Ur（v10），样品消解液用10.00mL容量瓶 （A级）定容，由JJG196-2006《常用玻璃量器检定规程》［3］规定，其允许误差为±0.02 mL，按均分布考虑0.01155，相对标准不确定度为：Ur（v）=0.011 55/10.00= 0.001 155；③温度对量瓶体积影响所引入的相对标准不确定度Ur（t）10.0 mL量瓶校准温度为20℃，试验时的室温与校正温度在±5℃内，水的膨胀系数为2.1×10-4/℃，按照均匀分布考虑其标准不确定度为u（t）=10.0×2.1×则其相对标准不确定度为：Ur（t） =0.006 06/10.0=0.000 606。④样品回收率引入的相对不确定度Ur（Rec）由于样品消解不完全或消解过程中铬的溅出损失或者污染及消化液转移过程的损失等，将使明胶中铬质量分数不能100%进入到测定液中，经查文献及国标本法铬的消化回收率为90%～110%［4］，样品回收率的不确定度按JJFl059.1—2012《测量确定不确定度评定与表示》计算：b上、b下分别对应回收率的上下限。

⑤样品处理流程所引入的相对不确定：Ur（p）=

2.1.4标准溶液配制流程所引入的相对不确定Ur（s）（1）标准储备液的不确定度Ur（ρ）铬单元素标准溶液1000 μg/mL，批号12020332，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院，其证书上给出的相对扩展不确定度为0.7%，k=2，则铬单元素标准溶液的不确定度为Ur（ρ）= 0.7%/2=o.35%。（2）标准储备液稀释过程引入的不确定度Ur（d）稀释流程：精密量取铬单元素标准溶液1 mL 置100 mL容量瓶中，加2%硝酸溶液至刻度，摇匀；再精密量取1 mL置100 mL容量瓶中，加2%硝酸溶液至刻度，摇匀；再精密量取20 mL置100 mL容量瓶中，加2%硝酸溶液至刻度，摇匀。可见标准贮备液经过3次稀释流程，其不确定度由这3次稀释所引起的不确定组成，分别定义Ur（d1），Ur（d2），Ur（d3）。而每次稀释所导入的不确定度主要来自于移液管和容量瓶。量取分别用到了2支1mL移液管（A级）、1支20 mL移液管（A级），定容分别为3个100 mL容量瓶（A级）。

①1 mL移液管引入的相对标准不确定度Ur（p1）［5］由JJG196-2006《常用玻璃量器检定规程》［3］规定，1 mL移液管其允许误差为±0.007 mL，按均分布考虑U（v1）=相对标准不确定度为：Ur（v1）= 0.004 04/1.00=0.004 04。温度对移液管体积所引入的标准不确定度参考②，相对标准不确定度为Ur（t）=1.0×综合1 mL移液管引入的相对标准不确定度r（p1）==0.004 08。

②同理20 mL移液管引入的相对标准不确定度Ur （p20）［5］参考上述①计算Ur（p20）=0.001 06。

③同理100 mL容量瓶引入的相对标准不确定度Ur（p100）［5］参考上述（1）计算Ur（p100）=0.000 837。

（3）标准溶液配制流程所引入的相对不确定Ur（s）=

2.2相对合成不确定度

2.3扩展不确定度

合成标准不确定度Ux=Urel（X）×X'0.062 6×0.117= 0.007 3取包含因子k=2（近似95%置信概率），则扩展不确定度U≈Ux×2=0.007 3×2=0.014 6 mg/kg≈0.015 mg/kg

2.4结果表示

该次石墨炉原子吸收法检测明胶铬结果表示为：（0.117±0.015）mg/kg（k=2，95%置信水平）。

3　讨论

测量不确定度是与测量结果关联的一个参数，用于表征合理赋予被测量的值的分散性，通过不确定度结果的评定可见，影响石墨炉原子吸收法检测明胶铬不确定度结果的因素是标准曲线的拟合计算，样品测量的重复性，样品消解定容过程及标准溶液的配制过程。而上述因素中样品消解定容过程所导入的不确定最大，其次是由标准曲线拟合计算样品浓度所导入的不确定度。而标准溶液稀释配制及样品重复性测量次数所导入的不确定度相对较小。因此，要控制好原子吸收法测定明胶中铬含量的准确度，样品消解定容过程十分重要，尽可能消解完全减少损失或防止铬污染；同时校准（工作）曲线线性拟合要尽可能高，即线性相关系数尽可能接近1，通常石墨炉要求线性相关系数r＞0.99以上，这样有助于减少曲线拟合计算样品结果时所导入的不确定度［6］；最后严格控制标准溶液的制备及样品测定重复次数也很重要，因为它直接或间接影响曲线拟合程度、样品结果。综上所述，通过分析石墨炉原子吸收测定明胶中铬含量不确定度，有助于了解影响不确定度的关键因素，以便把握测量过程中的关键点，严格操作规范，这样可有效地降低引入的不确定度，使测定结果更真实可靠；同时结果表述时采用不确定度更能体现结果的准确程度［6］。

［1］国家质量技术监督局.JJF1059-2012测定不确定度评定与表示［S］.北京：中国计量出版社，2012.

［2］国家质量技术监督局.JJF1135-2005化学分析测量不确定度评定［S］.北京：中国计量出版社，2005.

［3］国家质量监督检验检疫总局.JJG196-2006常用玻璃量器检定规程［S］北京：中国计量科学研究院出版社，2006.

［4］王垮帅，舒展，成国栋.石墨炉原子吸收光度法测定明胶空心胶囊中铬含量的不确定度分析［J］.中国当代医药，2014，21（7）：67-68.

［5］王洪莹，徐皓，王化同.石墨炉原子吸收光谱法测定化妆品乳液中铬含量的不确定度分析［J］.中国药师，2013，16（5）：101-103.

［6］张桂华，熊新平，罗建平，等.石墨炉原子吸收光谱法测大米中镉含量的不确定度分析们［J］.实用预防医学，2014，21 （1）：107-108.

Uncertainty Analysis of Microwave Digesting Graphite Atom Absorption in Detecting Chromium in Gelatin

LIU Zhi-guang1，XIAO Xi-lin2，ZHANG Gui-hua3
1.Center for Disease Control and Prevention，Changsha，Hunan Province，410000 China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering，University of Nanhua，Hengyang，Hunan Province，421001 China；3.Center for Disease Control and Prevention，Zhuzhou，Hunan Province，412000 China

R197

A

1672-5654（2016）06（b）-0096-04

10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.17.096

2016-03-12）

国家自然科学基金（31200140）。

刘志光（1979.7-），男，湖南常德人，本科，主管技师，主要从事检验工作。

肖锡林（1978.5-），男，湖南岳阳人，博士研究生，教授，研究方向：环境与生命物质分析。E-mail：631295316@qq. com。