直接測(cè)汞儀測(cè)定食品中魚類、肉類和 蛋類汞含量的不確定度評(píng)定

◎ 王 華，權(quán)繁隆，梁任佳，馮光毅，梁光纖，鄧小潔，傅嘉宇

（1.中國檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)廣西有限公司，廣西 北海 536000；2.廣西中檢食品檢測(cè)有限公司，廣西 北海 536000）

汞是常溫常壓下唯一以液態(tài)存在的金屬，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸也不溶于堿。汞常溫下即可蒸發(fā)，汞蒸氣和汞的化合物多有劇毒（慢性），被人體吸入或者食入后，會(huì)引起機(jī)體功能性障礙，損害神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟[1]，所以汞一直是是食品安全標(biāo)準(zhǔn)中的重要污染物檢測(cè)指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的分析方法主要是國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》（GB 5009.17—2014）[2]中規(guī)定的原子熒光光譜法和冷原子吸收光譜法；其他行業(yè)，如有色金屬行業(yè)較多的采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，這幾種傳統(tǒng)的分析方法均要進(jìn)行前處理，且無論是采用微波消解、壓力罐消解還是回流消解，均操作相對(duì)煩瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)環(huán)境和人員會(huì)產(chǎn)生一定的危害，同時(shí)汞元素或多或少會(huì)有損失，而直接測(cè)汞儀無需進(jìn)行樣品前處理，無需化學(xué)試劑，通過直接稱取固體樣品或移取液體樣品即可進(jìn)行測(cè)定，已在相關(guān)行業(yè)中得到廣泛的實(shí)際應(yīng)用[3-5]。直接測(cè)汞儀比傳統(tǒng)方法測(cè)定汞含量更快捷（一般5 ～7 min 即可完成）、對(duì)環(huán)境和人員更友好，回收率和精密度也更高。廣西中檢食品檢測(cè)有限公司實(shí)驗(yàn)室對(duì)于直接測(cè)汞儀的檢出限和定量限與原子熒光法做了方法驗(yàn)證和對(duì)比，直接測(cè)汞儀的方法檢出限為0.3 μg·kg-1，定量限為1.0 μg·kg-1，而原子熒光的方法檢出限為3.0 μg·kg-1，定量限為10.0 μg·kg-1，因此直接測(cè)汞儀的靈敏度更高，可以準(zhǔn)確測(cè)定更痕量的食品中的汞[6-7]。肉類、魚類和蛋類均是人體所需蛋白質(zhì)的主要來源[8]，日攝入量相對(duì)較高，由于目前未見有報(bào)道直接測(cè)汞儀測(cè)定肉類、魚類和蛋類的不確定度評(píng)定[9-10]，因此，本文對(duì)此方面進(jìn)行了探究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉、羅非魚、鮮雞蛋，均為市售。汞標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000μg·mL-1，購自國家鋼鐵材料測(cè)試中心。

1.2 儀器與設(shè)備

DMA-80 型測(cè)汞儀，意大利Milestone 公司；AB204-S 型分析天平，感量0.1 mg，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3 樣品前處理

將豬肉、去骨羅非魚和蛋清蛋黃分別用萬能粉碎機(jī)粉碎混勻后裝入塑料袋中-18 ℃冷凍保存。

1.4 樣品測(cè)定

使用前石英樣品舟需在700 ～800 ℃馬弗爐中灼燒30 min，冷卻后用直接測(cè)汞儀進(jìn)行汞殘留驗(yàn)證，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)小于0.003 ng 時(shí)，方可進(jìn)行樣品檢測(cè)。

準(zhǔn)確稱取0.1 g 左右的樣品放入樣品舟中，按儀器設(shè)定的測(cè)定參數(shù)依次進(jìn)入空白、標(biāo)準(zhǔn)、樣品，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.5 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是評(píng)定不確定度的依據(jù)。直接測(cè)汞儀測(cè)定汞含量按式（1）和式（2）計(jì)算：

式中，Y-峰高或峰面積；a-工作曲線的截距；b-斜率；C-試樣中汞的含量，單位為μg·kg-1；X-由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出試樣中汞的質(zhì)量，單位為ng；m-稱樣質(zhì)量，單位為g。

1.6 不確定度來源分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型的分析，直接測(cè)汞儀測(cè)定汞含量的不確定度主要有4 大來源：①標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度，主要包含標(biāo)準(zhǔn)品濃度本身引入的不確定度、標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和工作液的配制引入的不確定度。②標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的引入的不確定度。③樣品前處理過程引入的不確定度，包含樣品稱量過程引入的不確定度、樣品中待測(cè)組分回收率的引入的不確定度。④測(cè)量重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度Urel(X)

Urel(X)主要由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)本身含量引入的不確定度和標(biāo)準(zhǔn)系列工作液配制過程中引入的不確定度兩部分組成。

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量引入的不確定度Urel(std)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書提供的信息，汞標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的相對(duì)擴(kuò)展不確定度u（C）=0.7%（k=2），該不確定度按B 類矩形分布計(jì)算，k=，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中量器和移液器體積變化引入的不確定度Urel(V)

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過程：準(zhǔn)確吸取1.0 mL 的1 000 μg·mL-1汞標(biāo)準(zhǔn)液，用5%硝酸溶液（含0.5 g·L-1重鉻酸鉀）稀釋定容至100 mL 容量瓶中，得10.0 μg·mL-1的一次儲(chǔ)備液；分別準(zhǔn)確吸取2.0 mL、1.0 mL 的10.0 μg·mL-1的一次儲(chǔ)備液用5%硝酸溶液（含0.5 g·L-1重鉻酸鉀）稀釋定容至100 mL 容量瓶中，得200.0 μg·L-1和100.0 μg·L-1的二次稀釋液；準(zhǔn)確吸取1.0 mL 的100.0 μg·L-1的二次稀釋液用5%硝酸溶液（含0.5 g·L-1重鉻酸鉀）稀釋定容至10 mL 容量瓶中，得10.0 μg·L-1的三次稀釋液，準(zhǔn)確吸1.0 mL 的10.0 μg·L-1的三次儲(chǔ)備液用5%硝酸溶液（含0.5 g·L-1重鉻酸鉀）稀釋定容至10 mL 容量瓶中，得1.0 μg·L-1的四次稀釋液，上述標(biāo)液現(xiàn)配現(xiàn)用。

依 次準(zhǔn)確吸 取100 μL 無汞空白溶液、100 μL 1.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)工作液、100 μL 10.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)工作液、200 μL 10.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)工作液、50 μL 100.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)工作液、100 μL 100.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)工作液和100 μL 200.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)工作液于經(jīng)灼燒驗(yàn)證空白值低于0.003 ng 的石英舟中，設(shè)定好程序后，測(cè)定各個(gè)曲線點(diǎn)的響應(yīng)值，各標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)相當(dāng)于含汞0.0 ng、0.1 ng、1.0 ng、2.0 ng、5.0 ng、10.0 ng 和20.0 ng。

體積引入的不確定度Urel(V)主要表現(xiàn)為標(biāo)液配制過程中所使用的量器和移液器的容量允差和溫度變化引起的體積膨脹。

根據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG196—2006）[13]、《移液器檢定規(guī)程》（JJG646—2006）[14]的要求，本實(shí)驗(yàn)所用的量器和移液器允差（容量允差范圍為半寬度），在矩形分布下，k=，計(jì)算公式為：

其引入的相對(duì)不確定度如表1 所示。

表1 玻璃量器和移液器容量允差引入的不確定度表

將表1 中的數(shù)據(jù)結(jié)合各自使用的次數(shù)，則玻璃量器與移液器容量允差引入的相對(duì)不確定度為：

實(shí)驗(yàn)室的溫度變化控制范圍為（20±5）℃，20 ℃硼硅玻璃膨脹系數(shù)為1.0×10-5℃-1，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，玻璃容器的膨脹系數(shù)因?yàn)檫h(yuǎn)小于水，忽略不計(jì)，取矩形分布，k=，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)并不確定計(jì)算公式為：

100 mL 單標(biāo)線容量瓶、10 mL 單標(biāo)線容量瓶、2 mL單標(biāo)線移液管、1 mL 單標(biāo)線移液管、100 μL 移液器由溫度變化產(chǎn)生的相對(duì)不確定度相同，均為Urel（T）=6.06×10-4，結(jié)合各自使用的次數(shù)，則玻璃量器與移液器溫度引入的相對(duì)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液在配制過程中由量器和移液器體積引入的總相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度為：

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度Urel(cal)

將含汞0.0 ng、0.1 ng、1.0 ng、2.0 ng、5.0 ng、10.0 ng和20.0 ng 的汞標(biāo)準(zhǔn)工作液由低到高進(jìn)行測(cè)定，以峰高（A）為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（C）為橫坐標(biāo)，擬合得線性回歸方程Y=a+bX，測(cè)定結(jié)果見表2。表2 中A為儀器實(shí)際測(cè)得的峰高，A0為由回歸方程求得的峰高。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)表

稱取等重的羅非魚、豬肉和鮮雞蛋各6 份分別測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表3，則由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合所產(chǎn)生的不確定度U（cal）按公式計(jì)算。

式中，SR為從標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的Ai與相應(yīng)測(cè)得值A(chǔ)之差求出的標(biāo)準(zhǔn)偏差，計(jì)算公式為；為樣品中汞含量的測(cè)定平均值，單位為ng；為標(biāo)準(zhǔn)溶液中汞含量的平均值，=5.443 ng；Ci為標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中汞的含量；p為樣品測(cè)定總次數(shù)，p=6；n為擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線的數(shù)據(jù)對(duì)總數(shù)，n=7；b為線性方程中曲線斜率。

計(jì)算得到：

則：

相對(duì)不確定度為：

表3 羅非魚、豬肉和雞蛋中汞含量的平行測(cè)定數(shù)據(jù)表（單位：ng）

2.3 樣品前處理過程引入的不確定度

2.3.1 稱量樣品引入的不確定度Urel(m)

準(zhǔn)確稱取試樣0.1 g（精確至0.000 1 g），由稱量產(chǎn)生的不確定度按矩形分布考慮，k=，屬B 類評(píng)定，天平最大允許誤差為±0.1 mg，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.3.2 加標(biāo)回收引入U(xiǎn)rel(R)

由于加標(biāo)參與整個(gè)樣品處理過程，一般可采用加標(biāo)回收來評(píng)定由樣品制備過程產(chǎn)生的不確定度[11-12]，各加入4 ng 汞的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每組均進(jìn)行6 次加標(biāo)，測(cè)定加標(biāo)回收率，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 羅非魚、豬肉和雞蛋中汞含量的加標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)表

計(jì)算每個(gè)種類的回收率的標(biāo)準(zhǔn)差：

分別計(jì)算各自數(shù)據(jù)為：S(R)羅非魚=1.64%，S(R)豬肉=0.88%，S(R)雞蛋=0.81%，由回收率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：

2.4 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度Urel（frep）

重復(fù)性是指在正確操作情況下，由同一操作人員，在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，使用同一儀器，并在短期內(nèi)，對(duì)相同試樣所做多個(gè)單次測(cè)試結(jié)果，在95%概率水平兩個(gè)獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的最大差值，可用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，屬于A 類不確定度[15]。稱取相同的羅非魚、豬肉和雞蛋樣品各測(cè)定6 次，測(cè)定結(jié)果見表5。

表5 羅非魚、豬肉和雞蛋中汞含量的重復(fù)性測(cè)定數(shù)據(jù)表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.5 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成

2.5.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將上述計(jì)算得到的各不確定度分量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表6 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽及合成表

2.5.2 擴(kuò)展不確定度

依據(jù)JJF 1135—2005[16]，一般測(cè)量采用擴(kuò)展因子K=2（95%置信度水平）來衡量，擴(kuò)展不確定度見表7。

表7 擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

2.5.3 不確定度結(jié)果

羅非魚、豬肉和雞蛋的總汞結(jié)果為：X羅非魚=(15.2±2.00)μg·kg-1，K=2；X豬肉=(7.20±1.79)μg·kg-1，K=2；X雞蛋=(6.61±1.84)μg·kg-1，K=2。

3 結(jié)論

通過本實(shí)驗(yàn)的研究，結(jié)果表明采用直接測(cè)汞儀直接測(cè)定汞的不確定度按貢獻(xiàn)度大小排序主要是標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度，其次為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中量器和移液器體積引入的不確定度和重復(fù)性測(cè)定引入的不確定度，回收率測(cè)定引入的不確定度影響不大，稱樣引入的不確定度可以忽略不計(jì)，因此在今后的實(shí)際檢測(cè)過程中，可通過不斷提高操作人員的操作熟練水平和適當(dāng)增加標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的測(cè)定次數(shù)，盡量減小標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合誤差，實(shí)驗(yàn)中使用的玻璃器皿應(yīng)使用A類器皿并經(jīng)有效檢定來減小標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中引入的不確定度；另外在制樣中要將樣品充分粉碎并混合均勻，以減小重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度。