火焰原子吸收法测定奶牛精料补充料中铁的不确定度分析

■赵 云 张 晶

（吉林大学，吉林长春 130062）

近年来，我国奶牛产业蓬勃发展，存栏量和出栏量逐年增加。奶牛精料补充料提供奶牛所需但粗饲料供给不足的那部分养分，如能量、蛋白、微量元素等。精料补充料的科学合理配比直接影响奶牛的生产性能。

铁是动物的必需微量元素，影响动物的生长、繁殖等一系列生命活动。它是血红蛋白的重要组成部分，是血液里输送氧和交换氧的重要元素，又是很多酶的组成成分与氧化还原反应酶的活化剂。奶牛对日粮养分的转化效率虽然高于其他大多数畜禽，但仍有大量养分从粪尿中排出。奶牛在饲料中铁过量情况下会出现腹泻、体温过高、代谢性酸中毒、采食量和饲料报酬降低[1]。同时，饲料中的铁过量，会造成代谢负担，且会在动物体内富集，引起毒性反应，危害畜产品安全，排泄物也会对环境造成污染，不符合现提倡的“绿色养殖+绿色健康食品”的要求。因此准确测定奶牛饲料中铁含量就显得尤为重要。

测量不确定度是评价检测结果可信性、可比性和可接受性的重要指标，是根据所用到的信息来表征赋予被测量值分散性的参数。本文依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[2]和GB/T 13885—2017《饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定原子吸收光谱法》[3]两个标准，以火焰原子吸收光谱法重复测定奶牛精料补充料中的铁含量10次为例，对分析测试过程中产生的不确定度的来源进行评定，使测定结果表述更加科学，并找到控制该检测结果质量的关键点。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

原子吸收分光光度计（AA-6300C，日本岛津），电子分析天平（BS124S，美国赛多瑞斯），铁标准溶液（含量为1 000 μg/ml，唯一标识153029-2，相对扩展不确定度为0.7%，购于国家有色金属及电子材料分析测试中心），电阻炉（SX2-4-10，天津市泰斯特仪器有限公司）盐酸（优级纯），实验室用水（二级蒸馏水），奶牛精料补充料（以下简称饲料）。

1.2 试验方法与过程

1.2.1 试验步骤

饲料按照GB/T13885—2017《动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定原子吸收光谱法》中的测定步骤：根据估计含量准确称取1 g饲料样品[4]，精确到1 mg，放入坩埚中。将坩埚放置在电热板上加热直至完全炭化，继续将坩埚转到550℃高温电炉中灰化3 h，取出冷却至室温。用10 ml 6 mol/l盐酸加热溶解灰分，直至坩埚内容物接近干燥（加热期间避免内容物溅出）。然后用水将试样溶液转移到50 ml容量瓶定容，用滤纸过滤后上样。同时做试样空白溶液。

1.2.2 仪器分析条件

检测波长：248.3 nm；灯电流值：12 mA；光谱带宽：0.2 nm；气体类型：Air-C2H2；燃气流量：2.2 L/min；燃烧头高度：7 mm，氘灯扣背景校正。

1.2.3 数学模型

式中：c——试样溶液中铁元素的浓度(μg/ml)；

c0——空白溶液铁元素浓度(μg/ml)；

v——定容体积(ml)；

m——试样的质量(g)；

铁含量数值以mg/kg表示。

2 结果与分析

2.1 测量不确定度来源

根据数学模型中饲料铁含量检测结果测量不确定度主要来源于：样品前处理（样品称量质量和试样定容过程）、标准物质、标准曲线拟合和测量重复性等。

2.2 测量不确定度各分量的分析和计算

2.2.1 样品前处理过程引入的不确定分析Urel(前处理)

2.2.1.1样品称量产生的不确定度分析Urel（m）

样品称量所引入的不确定度主要来源于所用天平的重复性和最大允许误差。本试验中使用的电子天平技术参数证书上给出的天平的最大允差为±0.2 mg，按均匀分布，包含因子K=，则U（1m）=0.2/=0.116 mg。根据天平校准证书，天平重复性标准偏差U2（m）=0.1 mg。由于称量时有去皮和称量2次操作，重复计算2次，饲料称样量为1 g，故饲料质量的相对标准不确定度为：

2.2.1.2 试样定容过程产生的不确定度分析

① 容量瓶体积引入的不确定度Urel（1V）：试样消解液用50 ml(A级)容量瓶定容[5]，容量瓶的允差为±0.05 ml，按均匀分布，包含因子K=，本试验是在室温接近20℃的条件下进行的，温度对体积的影响理论上可忽略，因此容量瓶体积引入的相对标准不确定度为：

②容量瓶估读误差引入的标准不确定度Urel2（V）。用水对50 ml容量瓶进行10次的定容和称量试验，得标准偏差为0.03 ml，按A类不确定度评定，则相对标准不确定度为：

③饲料消化及消化液转移过程引入的不确定度Urel3（V）。由于饲料消化不完全或消化液转移过程有损失，使饲料中的铁含量不能完全进入测定液中，从回收率试验得知：本试验的加标回收率为95%～105%，其半宽为（105%-95%）/2=5%，按均匀分布，

则饲料前处理过程中引入的不确定度分量如下：

2.2.2 标准物质不确定度分析

2.2.2.1 标准物质引入的不确定度分析Urel(cs)

本试验所使用的铁元素标准溶液（GSB04—1756—2004）样品证书中相对扩展不确定度为0.7%，并且包含因子K=2。因此，标准溶液所引出的相对标准不确定度为

2.2.2.2测量重复性的不确定度分析Urel（frep）

在同一条件下，对饲料样品铁含量进行10次独立的重复性测定，所得结果见表1。

其算术平均值的不确定度：

测量重复性相对标准不确定度：

表1 10次独立测定样品铁含量结果

2.2.2.3拟合标准曲线不确定度分析Urel（cp）

用超纯水稀释1 000 μg/ml的铁标准储备液，配置成0、0.5、1、2、3、4 μg/ml的铁标准工作液。每个浓度进行3次重复测定，得到测定值A（见表2），用最小二乘法拟合的标准曲线方程：A=a+b×c=0.001 3+0.070 9×c，r=0.999 6。

表2 标准溶液测量结果

试验对饲料样品进行10次独立测量（p=10），其平均吸光度A0为0.181 0；代入直线方程得饲料样品平均质量浓度c0=2.534 μg/ml。

拟合标准曲线不确定度计算公式[6-7]如下：

其中：

以上式中：c¯为标准系列溶液浓度的平均值(μg/ml)；ci为标准系列中第i个溶液浓度(μg/ml)；n为标准溶液测定次数；s（A）为回归标准差；Ai为标准系列中第i个溶液吸光度；scc为浓度差的平方和。其相对标准曲线不确定度为

则标准物质不确定度为：

2.3 合成相对不确定度及扩展不确定度的计算

相对标准不确定度：

测量结果的扩展不确定度的计算：其包含因子K=2，则：

因此，饲料中铁含量为（127±7.74）mg/kg。

3 结论

本试验通过对饲料中铁含量的重复性测定结果计算试验标准差，同时对测试过程系统效应产生的不确定度分量进行评估，最后计算合成标准不确定度，求出饲料中铁含量的扩展不确定度。通过以上计算分析，可知对测量结果不确定影响最大的分量为样品转移，其次为标准曲线拟合产生的不确定度。因此，在日常检测中，要注意基本操作，保证样品转移完全，适当增加标准曲线测定次数，采用国家认证有证书标准溶液。通过对整个分析过程中产生的各个不确定度评定，为奶牛精料补充料中铁的检测数据的真实性提供参考，并指导饲料生产过程严格控制微量元素添加比例，从而进行绿色高效生产。