火焰原子吸收光譜法測定嬰兒配方奶粉中鉀含量的不確定度評定

(北京市理化分析測試中心，北京市食品安全分析測試工程技術研究中心，北京 100089)

嬰兒配方奶粉是以牛乳或其他動物乳或其他植物成分為基本成分，適當添加營養(yǎng)素，可供給嬰兒生長與發(fā)育所需營養(yǎng)的一種人工食品[1]。GB10765—2010《食品安全國家標準 嬰兒配方食品》[2]中對鉀、鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)必須成分有明確的含量規(guī)定，其具體含量是否達標是評價嬰兒配方奶粉質(zhì)量的指標之一。嬰兒配方奶粉中鉀含量測定的不確定度評定對檢驗檢測結(jié)果的準確性以及檢測過程的質(zhì)量控制具有重要意義。

GB 5009.91—2017《食品安全國家標準 食品中鉀、鈉的測定》標準[3]中，嬰兒配方奶粉中鉀的測定方法有火焰原子吸收光譜法、火焰原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法四種。本實驗采用第一法 火焰原子吸收光譜法對奶粉中鉀的含量進行測定，并依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[4]，建立數(shù)學模型，對分析過程中的樣品稱量、標準曲線配制、工作曲線擬合、方法回收率和測定重復性等不確定度分量進行評定，為嬰兒配方奶粉中鉀含量檢測的質(zhì)量控制提供科學依據(jù)。

1 試驗部分

1.1 主要儀器與試劑

SOLAAR M6 SKII原子吸收分光光度計 (美國 賽默飛世爾公司)；MARS6微波消解儀(美國CEM公司)；BSA-224S CW電子天平(德國 賽多利斯公司，精確到0.0001g)；鉀標準溶液(美國 Accustandard，1000μg/mL)；硝酸(德國Merck公司 優(yōu)級純)；氯化銫(河北百靈威超精細材料有限公司，優(yōu)級純)。試驗用水為GB/T 6682—2008規(guī)定的二級水。所有玻璃量器均為 A 級。

1.2 樣品前處理

依據(jù) GB 5009.91—2017《食品安全國家標準 食品中鉀、鈉的測定》第一法火焰原子吸收光譜法。稱取0.5g(精確到0.0001g)嬰兒配方奶粉于微波消解罐中，加5mL硝酸，加內(nèi)蓋放置1h，旋緊外罐，置于微波消解儀中進行微波消解。冷卻后取出內(nèi)罐，置于趕酸裝置中于160℃趕酸至盡干，以水定容至25mL，混勻備用。測定時，取1.00mL消解溶液，加2.00mL 50g/L的氯化銫溶液，并以水定容至50mL，混勻待測。同時做空白試驗。

1.3 儀器條件

原子吸收分光光度計的波長：766.5nm，狹縫：0.5nm，燈電流：10mA，乙炔流量：0.8L/min，空氣分壓：0.25MPa。

1.4 標準溶液的配制

準確吸取5.00mL 1000μg/mL鉀標準溶液于50mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，得100mg/L鉀標準中間液。再分別準確吸取0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL鉀標準中間液于100mL容量瓶中，加50g/L氯化銫溶液4mL，用水定容至刻度，混勻。此標準系列工作液中鉀質(zhì)量濃度分別為0mg/L、0.500mg/L、1.00mg/L、2.00mg/L、3.00mg/L、4.00mg/L、5.00mg/L。

2 建立數(shù)學模型

嬰兒配方奶粉中鉀含量的計算公式(數(shù)學模型)為：

式中，X：試樣中鉀的含量，單位 mg/100g；C1：試液測定液中鉀的濃度，單位 mg/L；C0：空白試液中鉀的濃度，單位 mg/L；V：試液定容體積，單位 mL；f：試液稀釋因子，數(shù)值為50；m：試樣的質(zhì)量，單位 g；100、1000：換算系數(shù)。

3 不確定度來源分析

由數(shù)學模型及測定過程分析得，鉀含量測定的不確定度來源于樣品稱量過程、標準溶液(含中間液和各標準點溶液)配制過程、工作曲線擬合過程、樣品定容過程、樣品稀釋過程、方法回收率和重復性測定過程等各個環(huán)節(jié)。

4 不確定度分量的計算

4.1 樣品稱量引入的不確定度u(m)

4.2 標準溶液配制引入的不確定度u(CS)

4.2.1 中間液配制引入的不確定度u(C100)

1000mg/L鉀標準中間液配制的不確定度來源于標準溶液濃度u(Cs)、單標線吸量管校準u(V5ml)、容量瓶校準u(V50)以及溫度效應u(t)引入的不確定度。

綜合4.2.1各分量合成相對標準不確定度

4.2.2 各標準曲線點配制引入的不確定度u(C標)

各標準曲線點配制的不確定度來源于分度吸量管u(V5)、容量瓶校準u(V100)以及溫度效應u(t)引入的不確定度。

綜合4.2.2各分量合成相對標準不確定度

= 0.0023

由4.2.1和4.2.2結(jié)果得，

4.3 擬合工作曲線求Cp過程中產(chǎn)生的不確定度

以原子吸收分光光度計分別測定各標準曲線濃度點各兩次，測定結(jié)果見表1。

表1 標準曲線濃度點對應的吸收值及擬合吸收值表

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，得吸收值與濃度的線性最小二乘法擬合標準曲線方程為Abs.=a×C+b= 0.1027C + 0.0042，相關系數(shù)r= 0.9998。

由標準工作曲線求Cp時產(chǎn)生的標準不確定度u(Cp)[5]按下式計算：

式中：s—按貝塞爾公式求出的標準溶液殘差的標準偏差；

a—標準曲線的斜率，a =0.1027 L/mg；

b—標準工作曲線的截距，b=0.0042；

p—樣品溶液的重復測定次數(shù)，p= 6；

n—各標準溶液點的測定總次數(shù)，n=14；

Cp—標準曲線求出的測試液中鉀的濃度，Cpred=1.778mg/L；

Ci—各標準溶液點對應的鉀濃度(mg/L)；

Absi—各標準溶液點對應的單次測定吸收值。

將所有數(shù)據(jù)代入公式，得s=0.0042；u(Cp)=0.020 mg/L。

4.4 定容過程引入的不確定度u(V)

4.5 樣品稀釋時產(chǎn)生的不確定度u(Vf)

綜合得稀釋過程的合成相對不確定度為

= 0.003

4.6 方法回收率產(chǎn)生的不確定度

4.7 重復性測定產(chǎn)生的不確定度

4.8 合成相對不確定度結(jié)果(表2)

表2 不確定度分量一覽表

表2中各分量的合成相對不確定度為：

4.9 包含因子及擴展不確定度

在95%置信概率下，取包含因子k=2，則測量結(jié)果的擴展不確定度U=444×0.017×2= 15 mg/100g。

5 檢測結(jié)果表示

依據(jù)以上結(jié)果，嬰兒配方奶粉中鉀含量為(444 ±15)mg/100g，k=2。

6 結(jié)論

本文采用火焰原子吸收光譜法測定嬰兒配方奶粉中鉀的含量，討論了測試過程中不確定度主要來源及不確定分量的評定方法。結(jié)果表明：本實驗測量不確定度來源從主到次順序為工作曲線擬合求取樣品溶液中鉀濃度、重復性測定、標準溶液配制、方法回收率、樣品稀釋、定容以及樣品稱量。因此工作曲線的擬合以及樣品溶液的測定需在今后檢測過程中得到重點控制，同時還應保證儀器穩(wěn)定性，通過多次測量取得平均值，降低分量引起的不確定度。