微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛不確定度評定

冉茂乾　李志　陳露　徐孟懷　游元丁　焦彥朝

摘要 [目的]對微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛含量的不確定度進行評定。[方法]考慮整個測定過程中的不確定度來源，對各因素影響結(jié)果進行系統(tǒng)分析，建立微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛的測量不確定度數(shù)學(xué)模型。[結(jié)果]標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制、線性擬合求樣品的濃度以及回收率是影響該方法不確定度的主要因素。采用該方法測定刺梨汁中鉛含量的測定結(jié)果為（0.114±0.007）mg/L（k=2，P=95%）。[結(jié)論]該方法可用于微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛的不確定度評定。

關(guān)鍵詞 微波消解-石墨爐原子吸收法;刺梨汁;鉛;不確定度

中圖分類號 TS207.3文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.059

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（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 海關(guān)總署科研計劃項目（2018IK053）。

作者簡介 冉茂乾（1989-），男，貴州遵義人，助理工程師，碩士，從事食品農(nóng)產(chǎn)品檢驗檢疫研究。通信作者，研究員，碩士，從事動植物食品檢驗檢疫研究。

收稿日期 2019-06-11

刺梨是薔薇科野生植物[1]，其果實含有豐富的營養(yǎng)成分，有水果中的“維生素C之王”之稱，是藥食兩用的水果，是極具開發(fā)價值的第三代特色水果[2-3]。刺梨鮮果通過提取濃縮后制成的刺梨汁不僅保留了刺梨獨特風(fēng)味和大部分的營養(yǎng)成分，同時也是制備刺梨飲料的原料。鉛（Pb）是一種蓄積性的重金屬元素，對人體大腦、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)有損害作用，使機體的抵抗力下降[4]，除此之外鉛還有致癌、致胎兒畸以及致基因突變作用[5]。測量不確定度與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)，是根據(jù)所用到的信息，表征合理地賦予被測量之值分散性的非負參數(shù)[6-8]，是對檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和有效性的科學(xué)評價。筆者采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法檢測鉛（Pb） 含量，原理為刺梨汁中鉛離子被石墨爐原子化后，在特征吸收波長283.3 nm 處測定吸光度，一定濃度范圍內(nèi)其吸光度與鉛的含量成正比，符合Lambert-Beer定律[9]。根據(jù)該原理，對被測樣品中鉛濃度進行檢測，找出不確定度的影響因素并進行評估，保證檢測結(jié)果的置信度和準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 刺梨果汁。石墨爐原子吸收光譜儀，島津AA-7000;微波消解儀，麥爾斯通 Ethos UP-MAXI;超純水系統(tǒng)，熱電UV/UF。優(yōu)級純硝酸、高氯酸;鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 μg/mL，有色金屬及電子材料分析測試中心，GSB 04-1742—2004;高純氬氣。

試驗所用器皿均用20%硝酸溶液浸泡24 h，洗凈后去離子水沖洗晾干待用。

1.2 試驗方法 參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.12—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測定》[9]對樣品進行檢測，方法有所改動。準(zhǔn)確量取5 mL刺梨汁于微波消解罐中，加入8 mL優(yōu)級純硝酸和1 mL優(yōu)級純高氯酸，常溫下預(yù)消解4 h后，按設(shè)定的微波消解程序?qū)悠愤M行消解，待消解完成后冷卻，卸壓，取出消解罐，于170 ℃趕酸儀中趕酸至剩余體積0.5～1.0 mL，冷卻，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，定容待測。

1.3 數(shù)學(xué)模型

測量不確定度參照 JJF 1059.1—2012《測量不確定度的評定與表示》[7] 的方法評定。通過測定鉛標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度與濃度關(guān)系，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。將刺梨汁樣品測定的吸光度帶入曲線方程求得鉛元素濃度。樣品中鉛含量計算公式為：

X=（C×V）/（V0×1 000）

式中，X為樣品中鉛的含量（mg/L）;C為供試樣品待測液中測定值扣除空白后鉛的濃度（μg/L）;V為供試樣品的稀釋體積（mL）;V0為供試樣品的體積（mL）。

1.4 不確定度來源分析

根據(jù)被測量 X（Pb）的數(shù)學(xué)模型分析，測定刺梨果汁中鉛含量的不確定度來源包括：配置標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度分量urel（1）、樣品測定引入的不確定分量[（包括標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量 urel（2）、回收率的不確定度分量urel（3）、校準(zhǔn)儀器的不確定分量urel（4）和重復(fù)性的不確定度分量urel（5）]、試樣量取的不確定度分量urel（6）和試液定容的不確定度分量urel（7），最后合為一個總試驗分量urel（total）。其因果關(guān)系如圖 1。

2 結(jié)果與分析

2.1 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度分量urel（1） 由鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液按逐級稀釋的方法配制標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液。配制所用的移液管、容量瓶及環(huán)境溫度如表1所示。

2.1.1 鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液的不確定度分量。

鉛貯備液由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供，批號為GSB 04-1742—2004，貯備液標(biāo)準(zhǔn)值為1 000 μg/mL，給定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.7%，則urel（C）=0.007。

2.1.2 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引起的不確定度各分量。

100 mL A 級容量瓶的最大允許誤差為 0.1 mL;1 mL A 級移液管的

最大允許誤差為 0.008? mL;2 mL A 級移液管的最大允許誤差為 0.012? mL;5 mL A 級移液管的最大允許誤差為0.025 mL;10 mL A 級移液管的最大允許誤差為 0.05? mL。配制標(biāo)準(zhǔn)工作液系列過程中共用了100 mL A 級容量瓶8個、1 mL A 級移液管4支、2 mL A 級移液管1支、5 mL A 級移液管1支、10 mL A 級移液管2支;水的體積膨脹系數(shù)按2.1×10-4 mL/℃，按均勻分布，k=3。據(jù)《JJG 196—2006常用玻璃器皿》規(guī)定，容量瓶和移液管屬于B類不確定度評定，按三角分布，k=6，則容量瓶和移液管的相對不確定度見表2。

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列配制引入的合成相對不確定度分量為：

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 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量 urel（2）

標(biāo)準(zhǔn)溶液共配制6個點，每個點測3組數(shù)據(jù)，取平均值。根據(jù)6個點的平均測試數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合線性回歸方程y=B1x+B0進行計算：y=0.002 518 2x+0.007 646。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖2所示。

對樣品溶液重復(fù)測定6次，測定值分別為21.682 1、22.586 4、23.324 7、22.443 8、21.780 6和24.627 6 μg/L，平均測定值為22.741 0? μg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）為1.009 3，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為4.44%。刺梨汁中鉛含量為0.114 mg/L。

根據(jù)CNAS-GL006—2018化學(xué)分析中不確定度的評估指南[6]，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對不確定度按下式計算：

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為標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度;p為樣品的測量次數(shù);n為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測量次數(shù);Sxx為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度殘差的平方和。

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的測量次數(shù)n為18次，樣品的測量次數(shù)p為6次，標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度為35 μg/L，標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差SR為0.02，樣品的溶液濃度為22.741 μg/L，根據(jù)上述公式計算得urel（2）=0.017 6。

2.3 回收率產(chǎn)生的不確定度分量urel（3）

試驗過程中分析方法的偏差通過加標(biāo)試驗來確定，即回收率的測定。樣品在消解過程中因溶液中剩余酸量的不一致，導(dǎo)致待測樣液的基質(zhì)背景存在一定差異，同時樣品在前處理過程中各項操作也不可能完全保持一致，從而導(dǎo)致回收率存在一定偏差。該試驗通過0.10、0.15和0.22 mg/L 3組加標(biāo)，每組2次平行共測得6組數(shù)據(jù)，計算加標(biāo)回收率為88.0%～101.4%，平均回收率為94.2%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.8%（表3）。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度按平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差計算：u（R）=S/n=0.048/6=0.019 6。

設(shè)k為在計算測量結(jié)果擴展不確定度時所使用的包含因子，假設(shè)測量結(jié)果服從正態(tài)分布，在 95%置信概率下 k=1.96。設(shè)t=（1-）/u（R），當(dāng)t

間不存在顯著性差異;當(dāng) t>k，那么認為實際回收率與1之間存在顯著性差異。計算t=（1-）/u（R）=（1-0.942）/（0.019 6）=2.96>k。因此實際回收率與1之間存在顯著性差異，必須考慮由回收率引起的不確定度[10]，則回收率相對不確定度為：urel（3）=u（R）/=0.019 6/0.942=0.020 8。

2.4 校準(zhǔn)儀器所引起的不確定度分量urel（4） 校準(zhǔn)儀器所引起的不確定度由貴州省計量測試院根據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[7]對此次試驗用石墨爐原子吸收光譜儀所出計量證書，此次試驗用石墨爐原子吸收光譜儀的擴展不確定度為1%，k=2，則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel（4）=0.01/2=0.005。

2.5 重復(fù)性試驗不確定分量 urel（5） ?重復(fù)6次測定樣品中鉛含量，待測樣品中鉛含量為22.741 μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差S為4.44%，則重復(fù)性試驗不確定分量為：μ（R）=Sn=0.044 46=0.018 1、urel（5）=u（R）=0.018 122.741=0.000 8。

2.6 試樣量取不確定度分量 urel（6）

量取樣品 5.0 mL用5 mL 的A級分度吸量管，最大允差為0.025? mL，k=6;水的體積膨脹系數(shù)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。

試樣量取產(chǎn)生的不確定度分量：

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

2.7 樣品待測液定容不確定度分量 urel（7）

試樣定容 50 mL A 級容量瓶，根據(jù)校準(zhǔn)證書查得 50 mL A 級容量瓶的最大允差為 0.05? mL，k=6;水的體積膨脹系數(shù)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 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（total） 將測量結(jié)果的各影響因素的不確定度分量及數(shù)值列于表4。根據(jù)JJF 1059《測量不確定度評定與表示》對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算方法，當(dāng)每個不確定度分量不相關(guān)時，標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度計算公式為：urel（y）=Ni=1u2i（y）。因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.9 相對擴展不確定度

不確定度各分量按正態(tài)分布處理，取k=2，置信水平p=95%，則擴展不確定度為：urel=k×urel（total）=2×2.97%=5.94%，因此UX=urel×X=0.006 8 mg/L，則刺梨果汁中鉛含量的分析檢測結(jié)果為X=（0.114±0.007）mg/L，k=2。

3 結(jié)論與討論

石墨爐原子吸收法測定刺梨果汁中鉛含量的不確定度的評定最終結(jié)果為（0.114±0.007）mg/L。從不確定度的來源來看，回收率urel（3） 、標(biāo)準(zhǔn)系列擬合直線求樣品濃urel（2）及標(biāo)準(zhǔn)溶液配制urel（1）引起的不確定度影響最大，是該試驗結(jié)果的控制關(guān)鍵，其他來源的不確定度影響因素較小，可以忽略。因此，在今后的檢測過程中，為了提高檢驗檢測水平，獲得具有較小不確定度的測量結(jié)果，應(yīng)加強對這3個方面的質(zhì)量控制，以保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和符合性。

參考文獻

[1] 涂國云，劉利花.刺梨的營養(yǎng)成份及保健藥用[J].中國林副特產(chǎn)，2006（1）：68-70.

[2] 吳洪娥，金平，周艷，等.刺梨與無籽刺梨的果實特性及其主要營養(yǎng)成分差異[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（8）：221-223.

[3] 李達，姜楠.刺梨中VC SOD及黃酮含量的測定及其相互影響[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2016（5）：49-50，57.

[4] 王姣，王蓓，遲志娟，等.微波消解-石墨爐原子吸收法測定茶葉中鉛含量的測量不確定度評定[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（30）：10681-10682，10749.

[5] 益磊，黃美山，李飛.石墨爐原子吸收法測定螺旋藻中鉛含量的不確定度評定[J].安徽醫(yī)藥，2012，16（2）：177-179.

[6] 中國合格評定國家認可委員會. 化學(xué)分析中不確定度的評估指南：CNAS-GL006：2018[S].北京：中國合格評定國家認可委員會，2018.

[7] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[8] 趙立群，毛燕.濕法消解-火焰原子吸收法測定小麥粉中鋅含量的不確定度評定[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2018，9（7）：1689-1694.

[9] 中華人民共和國衛(wèi)生部.食品中鉛的測定：GB 5009.12—2017[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2017.

[10] 李應(yīng)東，劉耀敏，張鳳枰.高氯酸濕消化-原子熒光光度法測定飼料中總砷的不確定度評定[J].中國糧油學(xué)報，2011，26（2）：115-119.