石墨爐原子吸收法測定食品中鎘含量的不確定度評定

□ 曹雯婷 劉川 盧思環(huán) 曾輝 胡婷舒 國家農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（湖南）長沙酒類分中心 長沙市食品藥品檢驗(yàn)所

鎘是世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）公布的對人體毒性最強(qiáng)的重金屬物質(zhì)之一，由于其半衰期長且具有富集性，故在食品安全風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)中被列為重點(diǎn)檢驗(yàn)元素[1-4]。對食品中鎘含量進(jìn)行準(zhǔn)確測量是保障食品安全的重要前提，測量不確定度是對檢測結(jié)果質(zhì)量進(jìn)行定量評定和對檢測結(jié)果偏差作全面評估的一項(xiàng)重要參數(shù)，也是對檢測結(jié)果的重要說明，尤其是對接近限量值的檢測結(jié)果進(jìn)行不確定度評定可以為檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)結(jié)果判定、執(zhí)法機(jī)構(gòu)執(zhí)法，以及對相關(guān)企業(yè)質(zhì)量控制提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

儀器：原子吸收分光光度計(jì)（Varian240Z型，美國瓦里安公司）；單標(biāo)線容量瓶（25.00mL，A級）；移液管（10.00mL，A級）。

試劑：濃硝酸、高氯酸，均為優(yōu)級純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液（GSB-1721-2004），購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心；磷酸二氫銨（基體改進(jìn)劑10g/L），購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 測定方法

依照GB/T 5009.15-2014《食品中鎘的測定》[5]石墨爐原子吸收法，稱取制備均勻的小黃魚、皇帝柑1.0000g，大米0.5000g于三角燒杯中，加入10mL混合酸（硝酸∶高氯酸=9∶1）于180～240℃電熱板上進(jìn)行消解，消解完全液體剩余約1mL時，用超純水充分洗滌并轉(zhuǎn)移至25.00mL容量瓶定容，待測。

將消解后待測樣品導(dǎo)入石墨爐，經(jīng)原子化后在波長為228.8nm的共振線下檢測吸收值，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與鎘含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。試樣中鎘含量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型為：

式中，X為樣品中的鎘含量（mg/kg）；C1為樣品消解液中鎘的濃度（μg/L）；C0為樣品空白消解液中鎘的濃度（μg/L）；V為樣品消解液定容后的體積（mL）；m為樣品的質(zhì)量（g）。

1.3 不確定度因素分析

依照國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1-2012《測量不確定度的評定與表示》[11]，食品中鎘含量測定的不確定度因素包括樣品的制備、稱量及前處理、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)及稀釋過程、試樣重復(fù)測定帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

表1 各樣品回收率試驗(yàn)結(jié)果

2 不確定度的評定

2.1 樣品制備引入的不確定度

樣品制備依據(jù)GB/T 5491-1985《糧食、油料檢驗(yàn)扦樣、分樣法》、GB/T 9695.19-2008《肉與肉制品取樣方法》、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 874-1980《新鮮水果和蔬菜的取樣方法》進(jìn)行取樣，樣品具有代表性且混合均勻，由此所致的不確定度可忽略不計(jì)[7-9]。

2.1.1 稱量質(zhì)量

本測定使用電子分析天平（準(zhǔn)確至0.0001g），根據(jù)CNAS-GL06-2018《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[10]附錄不確定度的常見來源和數(shù)值，該天平的最大允差為±0.0005g（±0.5e）按均勻分布，則

稱取1.0000g新鮮魚和水果由天平引起的相對不確定度為：

2.1.2 消化回收率

由于樣品消解不完全、消解過程或消解液轉(zhuǎn)移過程中鎘的污染或損失等，使大米、新鮮魚類及水果中的鎘未完全進(jìn)入到測定液中。由于前處理過程復(fù)雜，最終用回收率來評定前處理不確定度。樣品回收率的不確定度依據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度的評定與表示》[11]計(jì)算，鎘的加標(biāo)回收率測定結(jié)果見表1。

對樣品加標(biāo)回收過程引入的不確定度，參考JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》與CNAS-GL06-2018《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[10-11]，根據(jù)表1中的回收率數(shù)據(jù)，分別計(jì)算加標(biāo)回收率平均值（）、回收率的標(biāo)準(zhǔn)偏差為S(x)、加標(biāo)回收率不確定度、加標(biāo)回收率相對不確定度u(R)=S(x)/，結(jié)果如表2所示。

表2 各樣品回收率引入的不確定度

由上式可得TM=1.71、TY=2.26、TG=2.42。根據(jù)測量不確定度評定指南對一般檢測實(shí)驗(yàn)室要求[9]，取置信概率95%，與自由度為6時的雙邊臨界值T=2.45比較：TM＜T、TY＜T、TG＜T，則回收率與1無顯著性差異，無需使用校正因子[11]。

2.1.3 定容體積影響

2.1.3.1 容量允差

根據(jù)JJG 196-2006《常用玻璃量器》[12]規(guī)定，20℃時25mL的A級容量瓶的容量允差為±0.03mL（包括體積校準(zhǔn)、重復(fù)性、人員讀數(shù)）。取矩形分布，則由此帶來的不確定度分量：

2.1.3.2 溫度

根據(jù)JJG 196-2006《常用玻璃量器》[12]規(guī)定，實(shí)驗(yàn)溫度與校準(zhǔn)溫度差異為5℃，水的膨脹系數(shù)為2.1x10－4℃，設(shè)溫度變化為均勻分布，包含因子k=，則溫度引起的不確定度為：

2.1.2.3 定容體積影響引入的合成不確定度

定容過程中，容量允差和溫度引入的合成不確定度為：

定容引入的相對不確定度：

2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制引入的不確定度

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)儲備液

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液(編號GSB 04-1721-2004)給出的質(zhì)量濃度為1000μg/mL，相對擴(kuò)展不確定度U（k=2）為0.7%，則鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.2 稀釋過程

本測定將標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1000μg/mL）配制成標(biāo)準(zhǔn)使用液（3μg/L），稀釋過程使用10mL移液管4支(A級)，5mL移液管1支(A級)，100mL容量瓶5個(A級)。用10mL移液管吸取10mL鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液，置于100mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度，制成100.0μg/mL鎘標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液1。再用10mL移液管吸取10mL鎘標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液1，置于100mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度，制成10μg/mL的鎘標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液2，重復(fù)以上稀釋過程2次，獲得鎘標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液3（100μg/L），最后使用5mL移液管吸取3mL鎘標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液4，置于100mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度，制成3.0μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。稀釋因子分別是：f10、f20[13]。

2.2.2.1 移液管

①容量允差10mL移液管給出的最大允差為±0.02mL，5mL移液管給出的最大允差為±0.01mL，按均勻分布，換算成不確定度為：

②溫度移液管溫度引起的不確定度（溫度差異設(shè)為±5℃）。體積變化=V×液體膨脹系數(shù) × △ T=10×2.1×10-4×5=0.0105mL 和5×2.1×10-4×5=0.00525mL，P=0.95

則10mL移液管和5mL移液管帶來的合成不確定度分別是：

相對不確定度分別是：

2.2.2.2 容量瓶

①容量允差20℃時，100 mL容量瓶（A級）的容量允差為±0.10mL，取矩形分布，則容量瓶體積引入的不確定度為：

②溫度體積變化=V×液體膨脹系數(shù)× △ T=100×2.1×10-4×5=0.105mL

則容量瓶帶來的合成不確定度：

相對不確定度：

2.2.2.3 稀釋因子

稀釋過程引入的相對不確定度是移液管和容量瓶帶來的相對不確定度的合成

稀釋5次，則相對不確定度：

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋過程中引入的不確定度

由標(biāo)準(zhǔn)儲備液及稀釋5次帶來的合成相對不確定度

2.3 最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度

2.3.1 擬合過程

采用5個濃度水平的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液，用石墨爐原子吸收法分別測定2次，得到相應(yīng)的吸光值A(chǔ)，用線性最小二乘法進(jìn)行擬合，得到直線方程和相關(guān)系數(shù)，見表3。

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合帶來的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合帶來的不確定度計(jì)算公式為：

表3 最小二乘法擬合鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度-吸光度結(jié)果

表4 校準(zhǔn)曲線引入的不確定度

SR：回歸曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差；b：斜率b=0.06788；p：待測樣品的重復(fù)測定次數(shù)p=7(進(jìn)行了7次測量)；n：回歸曲線的點(diǎn)數(shù)n=10（每個標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度進(jìn)行2次測量共10次）；：待測樣品濃度平均值；： 回 歸曲線各點(diǎn)濃度的平均值。A0i：各標(biāo)準(zhǔn)液的實(shí)際吸光度值；：根據(jù)回歸曲線算出的理論值。

2.4 樣品測定

在重復(fù)性條件下，對樣品進(jìn)行7次獨(dú)立測試，鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值 ，單次測量的不確定度為：

表5 測量重復(fù)性引入的不確定度（n=7）

2.5 方法精密度實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取7份樣品，按1.2進(jìn)樣樣品處理及測定，測定結(jié)果見表6。

3 不確定度的合成

將上述各項(xiàng)不確定度分量進(jìn)行合成，按下式計(jì)算，檢測結(jié)果的總合成相對不確定度見表7。

4 擴(kuò)展不確定度

該測量誤差分布屬正態(tài)分布，在95%置信水平，包含因子k=2，則大米的擴(kuò)展不確定度U=u(w)1×k=2×0.0039=0.0078、小黃魚的擴(kuò)展不確定度U=u(w)2×k=2×0.0051=0.0102、皇帝柑的擴(kuò)展不確定度U=u(w)3×k=2×0.0025=0.0050。

5 結(jié)論

在本測定中，石墨爐原子吸收法重復(fù)測定7次測定中鎘含量的結(jié)果可表示為：

大米：w1=0.19±0.01mg/kg（k=2）；

小黃魚：w2=0.095±0.011 mg/kg（k=2）；

皇帝柑：w3=0.045±0.005mg/kg（k=2）。

表6 各樣品精密度試驗(yàn)結(jié)果

表7 各樣品引入總合成標(biāo)準(zhǔn)不確定（n=7）

影響測定結(jié)果不確定度的主要因素有樣品稱量、定容、消化回收率、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)、測量重復(fù)性，其中消化回收率對測量結(jié)果不確定度評定結(jié)果的影響最大。本評定只考慮了以上幾種因素的影響，除此之外的影響可忽略不計(jì)，因此在測定的過程中要充分考慮可能存在的影響因素，盡可能降低這些因素對測定結(jié)果的影響。