微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定刺梨果汁中铅不确定度评定

冉茂乾　李志　陈露　徐孟怀　游元丁　焦彦朝

摘要 [目的]对微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定刺梨果汁中铅含量的不确定度进行评定。[方法]考虑整个测定过程中的不确定度来源，对各因素影响结果进行系统分析，建立微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定刺梨果汁中铅的测量不确定度数学模型。[结果]标准溶液系列的配制、线性拟合求样品的浓度以及回收率是影响该方法不确定度的主要因素。采用该方法测定刺梨汁中铅含量的测定结果为（0.114±0.007）mg/L（k=2，P=95%）。[结论]该方法可用于微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定刺梨果汁中铅的不确定度评定。

关键词 微波消解-石墨炉原子吸收法;刺梨汁;铅;不确定度

中图分类号 TS207.3文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）21-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.059

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Uncertainty Evaluation for Determination of Lead in Rosa roxburghii tratt Juice by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry with Microwave Digestion

RAN Maoqian1，2，LI Zhi1，2，CHEN Lu1，2 et al

（1.Liupanshui Mountainfeatured Ecological Product Research Center， Liupanshui， Guizhou 553000;2.State Key Inspection Laboratory of Fruit and Vegetable Products （Liupanshui），Liupanshui，Guizhou 553000）

Abstract [Objective]The uncertainty of determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice by microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry was evaluated.[Method]The sources of the measurement uncertainty were analyzed and the effects of some factors on the uncertianty were discussed.And then the mathematical model of uncertainty for determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice was established.[Result]The main sources of the measurement uncertainty were the preparation of standard solution，the recoveries and the method of linear fitting for sample concentration.The result of the determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice was （0.114±0.007） mg/L （k=2，P=95%）. [Conclusion]This method is applicable to the uncertainty evaluation during determination of the content of Pb in Rosa roxburghii tratt juice by microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry.

Key words Microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry;Rosa roxburghii tratt juice;Lead;Uncertainty;Microwave digestion

基金項目 海关总署科研计划项目（2018IK053）。

作者简介 冉茂乾（1989-），男，贵州遵义人，助理工程师，硕士，从事食品农产品检验检疫研究。通信作者，研究员，硕士，从事动植物食品检验检疫研究。

收稿日期 2019-06-11

刺梨是蔷薇科野生植物[1]，其果实含有丰富的营养成分，有水果中的“维生素C之王”之称，是药食两用的水果，是极具开发价值的第三代特色水果[2-3]。刺梨鲜果通过提取浓缩后制成的刺梨汁不仅保留了刺梨独特风味和大部分的营养成分，同时也是制备刺梨饮料的原料。铅（Pb）是一种蓄积性的重金属元素，对人体大脑、神经系统、免疫系统有损害作用，使机体的抵抗力下降[4]，除此之外铅还有致癌、致胎儿畸以及致基因突变作用[5]。测量不确定度与测量结果相关联，是根据所用到的信息，表征合理地赋予被测量之值分散性的非负参数[6-8]，是对检测数据准确性和有效性的科学评价。笔者采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法检测铅（Pb） 含量，原理为刺梨汁中铅离子被石墨炉原子化后，在特征吸收波长283.3 nm 处测定吸光度，一定浓度范围内其吸光度与铅的含量成正比，符合Lambert-Beer定律[9]。根据该原理，对被测样品中铅浓度进行检测，找出不确定度的影响因素并进行评估，保证检测结果的置信度和准确性。

1 材料与方法

1.1 试验材料 刺梨果汁。石墨爐原子吸收光谱仪，岛津AA-7000;微波消解仪，麦尔斯通 Ethos UP-MAXI;超纯水系统，热电UV/UF。优级纯硝酸、高氯酸;铅标准溶液1 000 μg/mL，有色金属及电子材料分析测试中心，GSB 04-1742—2004;高纯氩气。

试验所用器皿均用20%硝酸溶液浸泡24 h，洗净后去离子水冲洗晾干待用。

1.2 试验方法 参照国家标准GB 5009.12—2017《食品安全国家标准 食品中铅的测定》[9]对样品进行检测，方法有所改动。准确量取5 mL刺梨汁于微波消解罐中，加入8 mL优级纯硝酸和1 mL优级纯高氯酸，常温下预消解4 h后，按设定的微波消解程序对样品进行消解，待消解完成后冷却，卸压，取出消解罐，于170 ℃赶酸仪中赶酸至剩余体积0.5～1.0 mL，冷却，转移至25 mL容量瓶中，定容待测。

1.3 数学模型

测量不确定度参照 JJF 1059.1—2012《测量不确定度的评定与表示》[7] 的方法评定。通过测定铅标准系列的吸光度与浓度关系，建立标准曲线方程。将刺梨汁样品测定的吸光度带入曲线方程求得铅元素浓度。样品中铅含量计算公式为：

X=（C×V）/（V0×1 000）

式中，X为样品中铅的含量（mg/L）;C为供试样品待测液中测定值扣除空白后铅的浓度（μg/L）;V为供试样品的稀释体积（mL）;V0为供试样品的体积（mL）。

1.4 不确定度来源分析

根据被测量 X（Pb）的数学模型分析，测定刺梨果汁中铅含量的不确定度来源包括：配置标准溶液浓度的不确定度分量urel（1）、样品测定引入的不确定分量[（包括标准曲线拟合引入的不确定度分量 urel（2）、回收率的不确定度分量urel（3）、校准仪器的不确定分量urel（4）和重复性的不确定度分量urel（5）]、试样量取的不确定度分量urel（6）和试液定容的不确定度分量urel（7），最后合为一个总试验分量urel（total）。其因果关系如图 1。

2 结果与分析

2.1 配制标准溶液浓度的不确定度分量urel（1） 由铅标准溶液按逐级稀释的方法配制标准曲线工作液。配制所用的移液管、容量瓶及环境温度如表1所示。

2.1.1 铅标准贮备液的不确定度分量。

铅贮备液由国家有色金属及电子材料分析测试中心提供，批号为GSB 04-1742—2004，贮备液标准值为1 000 μg/mL，给定的标准不确定度为0.7%，则urel（C）=0.007。

2.1.2 配制标准溶液浓度引起的不确定度各分量。

100 mL A 级容量瓶的最大允许误差为 0.1 mL;1 mL A 级移液管的

最大允许误差为 0.008  mL;2 mL A 级移液管的最大允许误差为 0.012  mL;5 mL A 级移液管的最大允许误差为0.025 mL;10 mL A 级移液管的最大允许误差为 0.05  mL。配制标准工作液系列过程中共用了100 mL A 级容量瓶8个、1 mL A 级移液管4支、2 mL A 级移液管1支、5 mL A 级移液管1支、10 mL A 级移液管2支;水的体积膨胀系数按2.1×10-4 mL/℃，按均匀分布，k=3。据《JJG 196—2006常用玻璃器皿》规定，容量瓶和移液管属于B类不确定度评定，按三角分布，k=6，则容量瓶和移液管的相对不确定度见表2。

标准溶液系列配制引入的合成相对不确定度分量为：

urel（1）=0.0072+8×0.000 4082+3×0.002 042+0.002 452+4×0.003 272+8×0.000 4852=0.010 6

2.2 标准曲线拟合引入的不确定度分量 urel（2）

标准溶液共配制6个点，每个点测3组数据，取平均值。根据6个点的平均测试数据，用最小二乘法拟合线性回归方程y=B1x+B0进行计算：y=0.002 518 2x+0.007 646。标准工作曲线如图2所示。

对样品溶液重复测定6次，测定值分别为21.682 1、22.586 4、23.324 7、22.443 8、21.780 6和24.627 6 μg/L，平均测定值为22.741 0  μg/L，标准偏差（SD）为1.009 3，相对标准偏差（RSD）为4.44%。刺梨汁中铅含量为0.114 mg/L。

根据CNAS-GL006—2018化学分析中不确定度的评估指南[6]，标准曲线拟合引入的相对不确定度按下式计算：

μ（2）=SRB11p+1n+（X-）2Sxx

Sxx=ni（C-）2

SR=ni[Ai-（CB1+B0）]2/（n-2）

式中，B1=0.002 518 2，B0=0.007 646，SR为标准溶液吸光度的残差的标准偏差，为标准溶液的平均浓度;p为样品的测量次数;n为标准溶液的测量次数;Sxx为标准溶液浓度残差的平方和。

标准溶液系列的测量次数n为18次，样品的测量次数p为6次，标准溶液的平均浓度为35 μg/L，标准溶液吸光度的残差的标准偏差SR为0.02，样品的溶液浓度为22.741 μg/L，根据上述公式计算得urel（2）=0.017 6。

2.3 回收率产生的不确定度分量urel（3）

试验过程中分析方法的偏差通过加标试验来确定，即回收率的测定。样品在消解过程中因溶液中剩余酸量的不一致，导致待测样液的基质背景存在一定差异，同时样品在前处理过程中各项操作也不可能完全保持一致，从而导致回收率存在一定偏差。该试验通过0.10、0.15和0.22 mg/L 3组加标，每组2次平行共测得6组数据，计算加标回收率为88.0%～101.4%，平均回收率为94.2%，标准偏差为4.8%（表3）。

标准不确定度按平均值的标准偏差计算：u（R）=S/n=0.048/6=0.019 6。

設k为在计算测量结果扩展不确定度时所使用的包含因子，假设测量结果服从正态分布，在 95%置信概率下 k=1.96。设t=（1-）/u（R），当t

间不存在显著性差异;当 t>k，那么认为实际回收率与1之间存在显著性差异。计算t=（1-）/u（R）=（1-0.942）/（0.019 6）=2.96>k。因此实际回收率与1之间存在显著性差异，必须考虑由回收率引起的不确定度[10]，则回收率相对不确定度为：urel（3）=u（R）/=0.019 6/0.942=0.020 8。

2.4 校准仪器所引起的不确定度分量urel（4） 校准仪器所引起的不确定度由贵州省计量测试院根据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[7]对此次试验用石墨炉原子吸收光谱仪所出计量证书，此次试验用石墨炉原子吸收光谱仪的扩展不确定度为1%，k=2，则其相对标准不确定度为urel（4）=0.01/2=0.005。

2.5 重复性试验不确定分量 urel（5）  重复6次测定样品中铅含量，待测样品中铅含量为22.741 μg/L，相对标准偏差S为4.44%，则重复性试验不确定分量为：μ（R）=Sn=0.044 46=0.018 1、urel（5）=u（R）=0.018 122.741=0.000 8。

2.6 试样量取不确定度分量 urel（6）

量取样品 5.0 mL用5 mL 的A级分度吸量管，最大允差为0.025  mL，k=6;水的体积膨胀系数按2.1×10-4 mL/℃，

k=6。因此，u（V）=0.025/6=0.010 21;urel（V）=u（V）/V=0.010 21/5=0.002 042;u（t）=4×5×0.000 21/3=0.002 425;urel（t）=u（t）/V=0.002 425/5=0.000 485 0。

试样量取产生的不确定度分量：

urel（6）=urel（V）2+urel（t）2=0.002 0422+0.000 485 02=0.002 10。

2.7 样品待测液定容不确定度分量 urel（7）

试样定容 50 mL A 级容量瓶，根据校准证书查得 50 mL A 级容量瓶的最大允差为 0.05  mL，k=6;水的体积膨胀系数按2.1×10-4 mL/℃，k=3，因此，

u（V50）=0.05/6=0.020 41、urel（7）=u（V50）/V=0.020 41/50=0.000 41。

2.8 合成标准不确定度urel（total） 将测量结果的各影响因素的不确定度分量及数值列于表4。根据JJF 1059《测量不确定度评定与表示》对合成标准不确定度的计算方法，当每个不确定度分量不相关时，标准合成不确定度计算公式为：urel（y）=Ni=1u2i（y）。因此合成标准不确定度为：

2.9 相对扩展不确定度

不确定度各分量按正态分布处理，取k=2，置信水平p=95%，则扩展不确定度为：urel=k×urel（total）=2×2.97%=5.94%，因此UX=urel×X=0.006 8 mg/L，则刺梨果汁中铅含量的分析检测结果为X=（0.114±0.007）mg/L，k=2。

3 结论与讨论

石墨炉原子吸收法测定刺梨果汁中铅含量的不确定度的评定最终结果为（0.114±0.007）mg/L。从不确定度的来源来看，回收率urel（3） 、标准系列拟合直线求样品浓urel（2）及标准溶液配制urel（1）引起的不确定度影响最大，是该试验结果的控制关键，其他来源的不确定度影响因素较小，可以忽略。因此，在今后的检测过程中，为了提高检验检测水平，获得具有较小不确定度的测量结果，应加强对这3个方面的质量控制，以保障检测结果的准确性和符合性。

参考文献

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