火焰原子吸收分光光度法測(cè)定黃芪中銅的不確定度分析

魏志雄 劉丹丹 藍(lán)明雄 王昆鵬

[摘要]目的 建立火焰原子吸收分光光度（FAAS）法測(cè)定黃芪中銅含量不確定度評(píng)定的方法。方法 根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF1059.1-2012），分別對(duì)來(lái)自對(duì)照品溶液配制、供試品溶液配制、樣品重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合等因素引入的不確定度進(jìn)行評(píng)估，由此計(jì)算合成不確定度，最終給出測(cè)結(jié)果。結(jié)果 本研究中黃芪中銅的含量為4.00 mg/kg，擴(kuò)展不確定度為0.38 mg/kg（包含因子k=2）。結(jié)論 該法可應(yīng)用于FAAS法測(cè)定中藥材元素含量的不確定度分析。

[關(guān)鍵詞]火焰原子吸收分光光度；銅；測(cè)量不確定度

[中圖分類號(hào)] R123.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-4721（2018）9（c）-0042-04

Analysis of uncertainty for the determination of copper in Astragali Radix by the flame atomic absorption spectrophotometric method

WEI Zhi-xiong LIU Dan-dan LAN Ming-xiong WANG Kun-peng

Dongguan Institute for Food and Drug Control， Guangdong Province， Dongguan 523808， China

[Abstract] Objective To establish a method for the uncertainty evaluation in the determination of copper in Astragali Radix by flame atomic absorption spectrophotometric （FAAS）. Methods The uncertainty factors arising from reference solution preparation， ample solution preparation， sample repetitiveness， and calibration curve fitting were evaluated according to Measurement Uncertainty and Representation of Measurement （JJF1059.1-2012）， and the final measurement results were given after measurement of the component uncertainty. Results The content of copper in Astragali Radix of this research was 4.00 mg/kg， and the expanded standard uncertainty was 0.38 mg/kg （including factor k=2）. Conclusion The method is applicable to the uncertainty evaluation of the determination of components in traditional Chinese medicine by FAAS.

[Key words] Flame atomic absorption spectrophotometric； Copper； Determination of uncertainty

黃芪是一種常用的補(bǔ)中益氣類中藥材，具補(bǔ)氣升陽(yáng)、固表止汗、利水消腫、生津養(yǎng)血、行滯通痹、托毒排膿及斂瘡生肌的功效[1]。以黃芪入藥的藥品種類繁多。黃芪的藥效不僅與其有機(jī)成分有關(guān)，而且與所含的鋅、鈷、鎳、釩、鐵及銅等無(wú)機(jī)元素有重要關(guān)系[2-3]。銅雖是人體所需的微量元素之一，但如攝入量過(guò)大，其易蓄積在人體的肝腎，引起肝臟及腎小管的嚴(yán)重?fù)p害，故黃芪中銅的含量在各版《中國(guó)藥典》中均有限度規(guī)定。

測(cè)量不確定度是對(duì)測(cè)量值偏離真值程度的定量表征，按照《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF1059.1-2012）[4]，本研究采用火焰原子吸收分光光度（FAAS）法，參考《中國(guó)藥典》2015年版四部的通則2321[5]測(cè)定法及相關(guān)文獻(xiàn)[6-18]，對(duì)黃芪中銅的含量進(jìn)行測(cè)定，評(píng)定其不確定度，并評(píng)估其影響因素，以期為黃芪藥材的質(zhì)量控制及檢測(cè)報(bào)告評(píng)價(jià)提供依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1儀器及材料

AA240FS原子吸收分光光度計(jì)（美國(guó)瓦里安公司）；BP211D電子天平（瑞士賽多利斯公司）；銅空心陰極燈（北京威格拉斯公司）；銅標(biāo)準(zhǔn)溶液GSBG62024-90（2902）（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院）；硝酸（優(yōu)級(jí)純）；水為超純水；5種黃芪為市售樣品（①東莞市厚川醫(yī)藥有限公司，批號(hào)為150501；②樟樹(shù)市慶仁中藥飲片有限公司，批號(hào)為1509313；③東莞市天誠(chéng)中藥飲片有限公司，批號(hào)為141201；④廣州南北行中藥飲片有限公司，批號(hào)為160326；⑤東莞國(guó)藥集團(tuán)中藥飲片有限公司，批號(hào)為150802）均由東莞市食品藥品檢驗(yàn)所中藥檢驗(yàn)室朱壽光副主任中藥師鑒定為豆科植物膜莢黃芪Astragalus Membranaceus（Fisch.）Bge.的干燥根。

2試驗(yàn)方法

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液制備

銅標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為1000 μg/ml。精密吸取銅標(biāo)準(zhǔn)溶液1 ml，置于100 ml量瓶中，加2%硝酸溶液定容至刻度，搖勻，作為銅儲(chǔ)備溶液（10 μg/ml）。分別精密吸取上述儲(chǔ)備液0.0、0.5、2.0、4.0、6.0、8.0 ml，置于100 ml量瓶中，加2%硝酸溶液定容至刻度，搖勻，分別制成0.00、0.05、0.20、0.40、0.60、0.80 μg/ml的標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液。

2.2試樣處理

精取混合均勻的樣品粉末（過(guò)80目篩）0.5 g于消解罐內(nèi)，加入5.0 ml硝酸，手搖晃動(dòng)1 min（30次/min），使樣品充分浸沒(méi)，放置過(guò)夜。放入微波消解儀，消解完畢后，置趕酸儀于120℃加熱趕酸，至約2 ml，轉(zhuǎn)移至25 ml容量瓶，純水定容至刻度，搖勻，作為待測(cè)樣品。

3不確定度來(lái)源分析

3.1數(shù)學(xué)模型

黃芪中銅含量的計(jì)算公式為：含量（mg/kg）=（ρ×V）/m，其中，ρ為待測(cè)樣品溶液中銅的質(zhì)量濃度，單位為μg/ml；V為待測(cè)樣品消化液的總體積，單位為ml；m為樣品取樣的質(zhì)量，單位為g。

3.2不確定度源

由數(shù)學(xué)模型可知，F(xiàn)AAS法測(cè)定黃芪中銅的主要不確定度來(lái)源為ρ、V、m及測(cè)量重復(fù)性等因素。

4不確定度分量的評(píng)定

4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)不確定度

分別對(duì)銅系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定，其測(cè)量數(shù)據(jù)如表1。線性回歸擬合得出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線為A標(biāo)=0.09698ρ標(biāo)+0.00026，相關(guān)系數(shù)r=0.9999。

u（ρ樣1）=

上述公式中，SR為校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)曲線的殘差標(biāo)準(zhǔn)偏差，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)曲線吸光度A標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)差；B1標(biāo)為校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液的斜率；n1（2）為樣品溶液測(cè)量的次數(shù)；n2（15）為標(biāo)準(zhǔn)溶液總共測(cè)量的次數(shù)；ρ樣品（0.082 mg/L）為單次測(cè)定樣品中銅的質(zhì)量濃度。故相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（ρ樣1）=0.003449/0.082=0.04206。

表1 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與吸光度

4.2標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對(duì)不確定度

銅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值為1000 μg/ml，不確定度為4 μg/ml，故其相對(duì)不確定度urel（ρ樣2）=4/（1000）=0.00231。

4.3標(biāo)準(zhǔn)溶液取樣引入的相對(duì)不確定度

移液管引入的不確定度主要有以下3個(gè)不確定度來(lái)源[18]。

4.3.1溫度 測(cè)定時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度為28℃（20℃校準(zhǔn)），溫差為8℃。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，按矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（1×8×2.1×10-4）/ =0.00097 ml。

4.3.2校準(zhǔn) 1 ml移液管（A級(jí)）允差為±0.007 ml，按三角分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.007/ =0.00286 ml。

4.3.3重復(fù)性 充滿溶液至刻度并稱量（n=10），得出標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0004 ml。

以上三項(xiàng)合成，可得出標(biāo)準(zhǔn)溶液取樣引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

urel（ρ樣3）= =0.003046。

4.4標(biāo)準(zhǔn)溶液定容體積的相對(duì)不確定度

容量瓶的溶液體積主要有以下3個(gè)不確定度來(lái)源[19]。

4.4.1溫度 測(cè)試時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度為28℃（20℃校準(zhǔn)），溫差為8℃，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃。在95%置信概率下，按矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（100×8×2.1×10-4）/ =0.0970 ml。

4.4.2校準(zhǔn) 按《常用玻璃量器檢定規(guī)程》JJG196-2006[20]，100 ml容量瓶（A級(jí)）的允差為±0.10 ml，按三角分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.10/ =0.0408 ml。

4.4.3重復(fù)性 充滿溶液至刻度并稱量（n=10），得出標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.022 ml。

以上三項(xiàng)合成，可得出標(biāo)準(zhǔn)溶液定容體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（ρ樣4）= =0.001075。

4.5樣品溶液定容體積引入的相對(duì)不確定度

4.5.1溫度 測(cè)定時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度為28℃（20℃校準(zhǔn)），溫差為8℃。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，按矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（25×8×2.1×10-4）/ =0.0242 ml。

4.5.2校準(zhǔn) 25 ml容量瓶（A級(jí)）允差為±0.03 ml，按三角分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.03/ =0.0122 ml。

4.5.3重復(fù)性 充滿溶液至刻度并稱量（n=10），得出標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0096 ml。

三種分量合成得urel（V樣）= =0.001156。

4.6樣品稱量引入的相對(duì)不確定度

4.6.1天平示值的不確定度 在0～5 g的稱量范圍，電子天平（d=0.1 mg）檢定證書(shū)給出的最大允差為±0.5 mg。使用最大允許誤差絕對(duì)值（MPEV）作B類評(píng)定，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u1（m樣）=0.5/ =0.2887 mg。

4.6.2天平稱量重復(fù)性的不確定度 電子天平（d=0.1 mg），檢定證書(shū)在載荷210 g時(shí)，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差為0.1 mg，證書(shū)上無(wú)更多（接近稱量點(diǎn)m）載荷點(diǎn)的重復(fù)性數(shù)據(jù)，姑且引用此數(shù)據(jù)作為u2（m樣）的值。本例使用單次測(cè)量值，故u2（m樣）=0.1 mg。

單次稱量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4.7測(cè)定重復(fù)性的相對(duì)不確定度

按FAAS方法對(duì)該樣品進(jìn)行8次獨(dú)立測(cè)定，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s采用貝塞爾公式計(jì)算，結(jié)果如表2。

4.8儀器引入的相對(duì)不確定度

查使用儀器VARIAN原子吸收分光光度計(jì)（型號(hào)：AA240FS），檢定證書(shū)給出的測(cè)量重復(fù)性為0.4%，為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差的形式，可直接得出urel（儀器）為0.004。

5合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度

=0.04693，黃芪中銅質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)的不確定度u（X樣）=urel（X樣）×X樣=0.04693×4.00=0.19 mg/kg。

6評(píng)定擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則U=k×uc=2×0.19=0.38 mg/kg，故X=4.00±0.38 mg/kg。

7討論

應(yīng)用該法對(duì)收集的5種市售黃芪樣品進(jìn)行測(cè)定，其銅含量均值分布在2.80～4.66 mg/kg，均低于《中國(guó)藥典》2015年版一部中黃芪限度要求（≤20 mg/kg），一定程度上反映了市售黃芪藥材中對(duì)于銅含量控制較有效。

本研究重點(diǎn)分析了FAAS法測(cè)定黃芪中銅含量不確定度的主要來(lái)源，并對(duì)其不確定度分量進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果提示，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度urel（ρ樣1）為0.04206，貢獻(xiàn)最大；其次為樣品測(cè)量重復(fù)性u(píng)rel（R），達(dá)0.02，提示在實(shí)驗(yàn)中需注意增加標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品的測(cè)量次數(shù)，減少測(cè)定結(jié)果的不確定度，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

綜上所述，本研究建立的測(cè)定黃芪中銅含量不確定度的評(píng)定方法可為FAAS法測(cè)定其他中藥材元素含量的不確定度提供參考。

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（收稿日期：2018-04-27 本文編輯：孟慶卿）