不同东北黑木耳中硒含量测量的不确定度评估比较

2018-05-07蔡玉红张之鑫武巍张国辉杨建魏春雁

食品研究与开发 2018年8期

蔡玉红，张之鑫，武巍，张国辉，杨建，魏春雁

（吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，农业部农产品质量安全风险评估实验室（长春），吉林长春130033）

硒是人和动物必须的微量营养元素，世界上有40多个国家缺硒[1]，我国也是一个缺硒的国家，有72%的地区，22个省份，近7亿人生活在缺硒地区，硒含量高低分布不均，大量农作物天然食品中硒含量很低，而且硒不能在动物体内合成，缺硒会降低人体免疫力，诱发癌症、心血管病、肝病等多种疾病，缺硒地区必须通过食品或药品补充硒元素，满足身体需求[2]。

自然界中的硒分无机硒和有机硒两种存在方式，无机硒不易吸收，毒性大，有机硒安全，利用率高[3-4]。硒在人体中的正常范围很窄[5]，正常保健食品的服用量最低 15 μg/d，最高 100 μg/d，非缺硒人群 400 μg/d就有可能中毒，消费者要根据食品中硒的含量确定硒的日常补充量，不能盲目补硒。

2013年6月1日实施的GB 2762-2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》[6]取消了硒的限量指标，对食品中的硒既没有设下限标准，也没有上限控制，2017年10月6日实施的GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[7]标准同样没有硒含量的限制。但是，消费者面对市场上琳琅满目的富硒食品时，硒含量高低仍然是首选判断指标。

过去对检测结果的准确度用误差表示，现在国际上通用不确定度反映测量结果的可信程度。不确定度是与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量值的分散性[8-10]，不确定度是对测定结果的信息补充，它反映了测量结果的可信程度的高低，是一定概率的误差极限，是个确定的值。

本文依据GB 5009.93-2017《食品安全国家标准食品中硒的测定方法——荧光分光光度法》[11]，对市场上同一生产厂家普通黑木耳和富硒黑木耳作为实验材料，测定硒含量[12-21]，按照 JJF1059－1999《测量不确定度评定与表示》[22]和《化学分析中不确定度的评估指南》[23]规定的基本方法和程序对测量结果予以不确定度评定，一方面为质量监管部门提供数据支持，特别是当产品硒含量很低，处于临界值时，用包含有不确定的检测报告作为判断依据，从而有效规范市场，保障消费者的权益，同时通过对该方法不确定度的评定，发现实验中的问题，优化和改善实验条件，提高检测水平。

1 材料

1.1 试剂与仪器

市售同一生产厂家普通黑木耳和富硒黑木耳：硒单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，1 000 mg/L，扩展不确定度 2%，k=2）；硝酸、高氯酸、盐酸（优级纯国药集团化学试剂有限公司）；硼氢化钾、氢氧化钾、铁氰化钾（分析纯国药集团化学试剂有限公司）。

电子天平（感量1 mg，U=3 mg）：中国梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；电热平板消解仪：北京莱伯泰科仪器有限公司；荧光分光光度计RF-6000：日本岛津，设置仪器条件为：激发波长376 nm，发射波长520 nm，测定荧光强度if；单标吸管和容量瓶均为天津玻璃仪器厂，A级。

1.2 试样处理

将黑木耳干品用蒸馏水冲洗干净后自然风干，于60℃真空干燥箱中烘干，粉碎通过40目尼龙筛，干燥贮存备用，普通黑木耳和富硒黑木耳分别标记为1号、2号试样。

1.3 试样制备与测定

分别准确称取1号、2号试样2.0 g于三角瓶中，按GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》标准中5.2.1湿法消解，定容100 mL，待测。试样8次重复，同时做空白实验。

1.4 标准溶液的配制

按GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》标准中 3.4 配制 0、2.00、5.00、10.0、15.0 μg/L和20.0 μg/L系列硒标准溶液。

2 不确定度分析

2.1 建立数学模型

试样中硒元素含量计算公式

式中：X为试样中硒的含量，mg/kg；C为待测溶液中硒的浓度，μg/L；V为试样定容体积，mL；m为试样取样量，g。

2.2 不确定度的来源

由数学模型可知，产生不确定度主要来源见图1。

图1 不确定度来源与分析Fig.lThe source of uncertainty and analysis

由图1可知包括：a.待测液制备引入的不确定度，包括试样的称量、消解、定容、稀释等过程引入的不确定度；b.标准工作曲线引入的不确定度，包括标准溶液、标准储备液配制、系列标准溶液配制等过程引入的不确定度；c.工作曲线拟合时引入的不确定度；d.重复测定引入的不确定度；e.回收率引入的不确定度；f.检测仪器引入的不确定度。

2.3 不确定度分量评定

2.3.1待测液制备过程引入的不确定度urel（X制）

待测液制备过程包括试样的称量、消解和定容三个步骤，期间使用了（0.001 g）天平、5 mL吸管、50 mL和100 mL容量瓶。

2.3.1.1 试样称量引入的不确定度u（X称）

天平的校准证书表明，天平的置信区间±3.0 mg，k=2。

称量带来的不确定度为：2.29 mg。

称量带来的相对不确定度为：

2.3.1.2 试样消解定容引入的不确定度u（X定）

试样消解、定容、稀释所用到的容量器具引入的不确定度如表1所示。

表1 测定过程中容量器具引入的相对标准不确定度Table 1 The relative standard uncertainty from glass container during the determination

1号试样消解定容用100 mL的容量瓶1次，容量瓶引入的不确定度为u（X定）1号。

2号试样的硒含量较高，用100 mL的容量瓶定容后，又用5 mL吸管吸取5 mL待测液于50 mL容量瓶定容，稀释1次，该过程引入的不确定度为u（X定）2号。

待测液制备过程产生的不确定度如下：

2.3.2 标准溶液引入的不确定度urel（X标）

标准溶液引入的不确定度包括购买的有证硒标准溶液及由此稀释配制系列标准溶液过程中引入的不确定度。

2.3.2.1 硒标准液 u（ρ1）

1 000 μg/mL，由证书得知，扩展不确定度为0.7%（k=2）。

相对不确定度为：

2.3.2.2 标准溶液配制过程引入的不确定度

该过程按照标准GB 5009.93-2017中标准曲线制备步骤，配制系列硒标准溶液。测定过程中所用容量器具引入的不确定度[24]见表1所示。

1）配制标准储备液引入的不确定度u（ρ2）

配制标准储备液使用1 mL吸管2次，10、100 mL容量瓶分别1次。

2）系列标准溶液配制的合成标准不确定度u（ρ3）

配制系列浓度溶液用5 mL吸管、100 mL容量瓶，由于在工作曲线的测量中已经包括量具变化和重复性误差，避免重复，不再评定。

标准溶液引入的合成相对标准不确定度：

2.3.3 标准曲线拟合产生的不确定度u（X拟）

对本文（1.4标准溶液配制）标准溶液各点测定2次，取平均值，系列标准溶液浓度与荧光强度检测结果见表2。

表2 标准曲线浓度－荧光强度结果及计算Table 2 The results and calculation of Standard solution concentration－fluorescence intensity

用最小二乘法进行拟合，建立直线方程y=a+bx，根据表2所示，绘制硒标准工作曲线见图2，得到工作曲线方程：y=115.6x-21.96；R2=0.999。式中：a为直线截距-21.96；b为直线斜率115.6。

图2 硒标准工作曲线Fig.2 The standard cure of selenium

式中：X为待测试样浓度的平均值；X0i为工作曲线各点的浓度平均值；SR为工作曲线的剩余标准差；X0i为各标准溶液浓度值；P为待测试样重复测定次数（P=8）；n 为工作曲线的点数（n=12）；Y0i为各标准溶液的实际响应值；Y0为各标准溶液的荧光强度计算值。标准曲线拟合引入的不确定度分别为：

标准曲线拟合引入的相对不确定度分别为：

2.3.4重复性测定引入的不确定度urel（X重）

每个试样进行8次重复测定，由直线方程得待测液质量浓度，测定结果及重复性引入的不确定度见表3。

表3 试样测定结果及不确定度Table 3 Determination results of Sample and Uncertainty

2.3.5方法的回收率引入不确定度urel（X回）

方法存在消解损失、消解不完全、转移稀释损失等因素，添加的硒标准溶液不能完全进入到待测液中，本方法回收率为90%～104%，评定方法的回收率不确定度依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》计算如下：

2.3.6 仪器产生的不确定度

在测定过程中，仪器响应值会产生一定的不确定度，由于本文对试样的重复性、曲线拟合、回收率所产生的不确定度已有评定，在此不再重复评定仪器引入不确定度。

2.4 试样含量的合成标准不确定度

2.4.1 试样相对合成标准不确定度

2.4.2 试样含量

由于2号试样含量较高，进行1次稀释，所以，定容体积为 100×（50/5）=500

通过上述计算，2个待测试样含量的合成标准不确定度

2.5 待测样品的扩展不确定度

2.6 待测样品的检测报告

2.7 不确定度分量比较

不确定度分量的计算结果和比较见图3。

图3 不确定度分量贡献比较Fig.3 Comparison of contribution rate to the uncertainty component

由图3得出结论：1）试样含量高低都会产生一定的不确定度，测量结果越高产生的扩展不确定度越大，当试样的检测结果很低时，特别是处于产品标准的临界值时，必须评定不确定度，避免错判漏判。2）实验方法的回收率引入的不确定度较高，要注意样品处理的各个环节，优化实验过程，减少损失，提高回收率。3）样品含量低时标准曲线拟合带来的不确定度很高，可以通过改进实验条件，如选择合适浓度范围的标准曲线、增加标准溶液系列浓度的点数和测定次数、用较为精密的移液器代替吸管等，提高标准曲线配制的准确度。4）正确操作原子荧光光谱仪，加强仪器的维护保养，定期计量检定和期间核查，使仪器的技术性能处于良好状态。

3 讨论

1）不确定度的评估过程繁琐复杂，实验员通过学习CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》、JJF 1135-2005《化学分析测量不确定度评定》等[25-29]资料评估测量结果的不确定度，2016年新版的《检验检测机构资质认定评审准则》[30]中有《建立和保持应用评定测量不确定度的程序》，通过省、部级实验室认证的实验室对所申请认证的检测参数都能够评定不确定度，有能力出具含有扩展不确定度的检测报告。2）本方法测定的是硒的总量，其中只有有机硒才能有效的被人体吸收。消费者在选择富硒食品，确定合理的摄入量时要予以考虑。3）《中华人民共和国地方疾病与环境因素图集》显示，从东北三省起斜穿至云贵高原，属于一条低硒地带，东北属于严重缺硒地区，黑木耳有富集基质中硒元素的能力，通过菌丝体将无机硒转换成有机硒，我国东北地区有着优越的黑木耳栽种环境条件和多年生产经验，黑木耳价格适中，食用方便，消费者可以通过食用富硒黑木耳补充一定的硒元素。

参考文献：

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[2]张荣泉,吕方,王莲.浅析硒化合物原料及硒测定方法的现行标准[J].食品研究与开发,2015(8):149-152

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[4]薛慧,王卫东.富硒绿茶对老年大鼠行为学和免疫能力的影响[J].中国老年学杂志,2010,30(3):405-407

[5]华晶忠,刘笑笑,魏春雁,等.硒的功用及富硒动物产品研发进展[J].吉林畜牧兽医,2016(1):19-21

[6]中华人民共和国卫生部.GB 2762-2012食品安全国家标准食品中污染物限量[S].北京:中国标准出版社,2013:1-15

[7]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.GB 2762-2017食品安全国家标准食品中污染物限量[S].北京:中国标准出版社,2017:1-17

[8]国家质量监督检验检疫总局.JJF1001-2011中华人民共和国国家计量技术规范通用计量术语及定义[S].北京:中国质检出版社,2011:16-18

[9]臧慕文.分析测试不确定度的评定与表示(1)[J].分析实验室,2005,24(11):74-79

[10]国家质量监督检验检疫总局.JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京:中国计量出版社2013:1-51

[11]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.GB 5009.93-2017食品安全国家标准食品中硒的测定方法-荧光分光光度法[S].北京:中国标准出版社,2017:1-8