大米中重金屬鎘檢測的質(zhì)量控制因素探討

洪 玲，沈 娜，李滑滑，曾奎杰

(湖南省糧油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測中心//稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實驗室，湖南 長沙 410201)

近年來，稻谷重金屬污染有增無減，受到社會的廣泛關(guān)注。鎘污染對環(huán)境和人群健康的危害也越來越大,已是一個全球性的安全衛(wèi)生問題。鎘威脅食品安全已經(jīng)引起了高度重視,而測定結(jié)果的準(zhǔn)確可靠是實現(xiàn)對重金屬污染防治的前提[1-2]。目前，國際食品法典委員會、歐盟、美國和中國均對糧食中包括鎘、鉛、汞、砷在內(nèi)的幾種主要重金屬規(guī)定了限量標(biāo)準(zhǔn)[3]。為保證本實驗室測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠和為社會提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的糧食檢測機構(gòu)檢測能力，提高檢驗人員的檢測能力與水平，加強實驗室質(zhì)量控制勢在必行[4-6]。實驗室質(zhì)量控制活動可分為外部質(zhì)量控制和內(nèi)部質(zhì)量控制，外部質(zhì)量控制是通過實驗室間的比對實驗、能力驗證和測量審核來進行，而內(nèi)部質(zhì)量控制是在相同的實驗室環(huán)境條件下，通過人員比對、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢測、質(zhì)控樣品分析、校準(zhǔn)曲線核查、回收率實驗等方法展開[7-11,15-17]。

本研究建立微波消解-原子吸收光譜法，通過15名檢測人員對大米粉中鎘測定的全過程進行人員比對，并采用z比分?jǐn)?shù)和雙試驗相對標(biāo)準(zhǔn)偏差對其實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制進行評價。為本實驗室的質(zhì)量控制提供可靠的數(shù)據(jù)與依據(jù)，也可為其他相關(guān)實驗室的質(zhì)量控制建設(shè)給予參考。

1 材料與方法

1.1 實驗計劃

按質(zhì)量控制要求制定比對實驗計劃，確定比對實驗的時間、人員安排、質(zhì)量監(jiān)督、檢驗依據(jù)和評價方法。

1.2 儀器與試劑

AA-7000型原子吸收分光光度計(附石墨爐及鎘空心陰極燈)，日本島津；ETHOS UP型微波消解儀，意大利邁爾斯通；Direct-Q 8UV-R型超純水機，德國密理博公司；可調(diào)溫式電爐，北京萊伯泰科技術(shù)有限公司。

鎘標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(1 000 μg/ml)，北京鋼鐵研究總院；硝酸(優(yōu)級純)，國藥集團；大米粉中鎘的質(zhì)控樣品：0.32±0.04 mg/kg，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究院；0.482±0.028 mg/kg，國家糧食局科學(xué)研究院；大米粉中鎘的比對樣品：0.48±0.02 mg/kg(GBW(E)100353)和0.62±0.03 mg/kg(GBW(E)100358)，鋼鐵研究總院分析測試研究所。

1.3 試樣提取

稱取試樣0.2～0.5 g(精確到0.000 1 g)，置于微波消解罐中，加入6.0 ml硝酸，蓋上密封蓋，放入微波消解儀中，微波消解儀功率和加熱時間調(diào)至最佳程序(見表1)，消解結(jié)束后，將聚四氟乙烯消解罐置于趕酸儀上，調(diào)節(jié)趕酸溫度至160℃，將酸液趕至近干，停止趕酸，冷卻至室溫，加入1%的硝酸潤洗消解罐內(nèi)壁后，將消解液轉(zhuǎn)移至40 ml容量瓶中，用1%的硝酸沖洗消化罐內(nèi)壁3次以上，合并至容量瓶中，用1%的硝酸定容至刻度，混勻，待測。同時做試劑空白實驗。

表1 微波消解儀設(shè)置條件

1.4 儀器條件

原子吸收分光光度計(附石墨爐及鎘空心陰極燈)測定條件如下：波長228.8 nm，狹縫0.7 nm，燈電流5 mA，干燥溫度120℃，干燥時間 20 s；灰化溫度450℃，灰化時間20 s；原子化溫度1 700℃，原子化時間3 s；背景校正為氘燈；樣體積：10 μl。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

由濃度為1 000 μg/ml鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入1%硝酸溶液定容，依次稀釋成濃度為0、0.40、0.80、1.60、3.20、4.00 ng/ml的鎘標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.6 結(jié)果統(tǒng)計與評價

比對實驗結(jié)果須符合GB 5009.15—2014 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》中相應(yīng)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求[12]，并以《能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南CNAS—GL02:2018》和《利用實驗室間比對進行能力驗證的統(tǒng)計方法GB/T 28043—2019》為依據(jù)[13-14]，利用z比分?jǐn)?shù)作為性能統(tǒng)計量評價各參考人員的結(jié)果滿意度。

式中，xi為測定值，xpt為指定值，σpt為能力評定標(biāo)準(zhǔn)差。

(1)指定值：本次比對考核采用國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，指定值xpt即為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)能力評定標(biāo)準(zhǔn)差：采用GB/T 28043—2019中8.3的方法，并結(jié)合GB 5009.15—2014中再現(xiàn)性允許差確定。

(3)當(dāng)指定值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xpt)遠大于能力驗證中能力評定使用的標(biāo)準(zhǔn)差σpt，即u(xpt)>0.3σpt時，指定值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度不能忽略，需使用校正的比分?jǐn)?shù)z'對結(jié)果進行評定。

式中，u(xpt)為包含因子k=2時指定值xpt的擴展有確定度。

(4)z值評價：若∣z∣≤1，表明“優(yōu)秀”，1<∣z∣≤2，表明“滿意”，無需采取進一步措施；2<∣z∣≤3，表明“有問題”，應(yīng)給予警戒信號；∣z∣>3，表明“不滿意”，需要采取措施。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性關(guān)系、檢出限和定量限

以1 000 μg/ml鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋所得的鎘標(biāo)準(zhǔn)工作液(0.80～4.00 ng/ml)，在確定的儀器條件下進行測定。以吸收度為縱坐標(biāo)、質(zhì)量濃度(ng/ml)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。實驗結(jié)果表明，15位比對人員獨立繪制的鎘含量在0.80～4.00 ng/ml的范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，其相關(guān)系數(shù)均大于0.997。以3倍11次空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差與標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的比值(s0/k)確定方法的檢出限，結(jié)果表明，檢出限均小于0.002 3 mg/kg，完全能滿足糧食中鎘的測定需求。

各比對人員大米粉中鎘的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限見表2。

表2 各比對人員大米粉中鎘的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限

2.2 準(zhǔn)確性和重復(fù)性

由長期從事該項目檢測的檢驗人員(15號)，選取兩個質(zhì)控樣品和不含鎘的大米粉樣品進行加標(biāo)和重復(fù)性實驗。準(zhǔn)確稱取樣品0.200 0 g，在其中添加不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液(3個濃度水平，添加量相當(dāng)于鎘含量0.20、0.40、0.80 mg/kg)后，放置60 min，使待測成分與樣品基體成分相互作用達到平衡，再應(yīng)用前文中前處理方法進行操作，其回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表3。

表3 大米粉中鎘的質(zhì)控樣品和加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)

由表3可見，3個濃度水平加標(biāo)回收率為95.3%～101.5%，3次重復(fù)測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0% ～5.4%，且兩份質(zhì)控樣品的值均符合參考值。

2.3 人員比對結(jié)果統(tǒng)計與評價

為了開展大米粉中重金屬鎘檢測人員比對考核項目，通過鋼鐵研究總院分析測試研究所購得2個濃度的大米粉鎘質(zhì)控樣品作為本次比對樣品，將其每個濃度的樣品均勻的分裝成8份，隨機分發(fā)給15名參加本次比對的人員。在相同的實驗室條件下，15名人員分別單獨完成實驗，其統(tǒng)計結(jié)果見表4。

表4 大米粉中鎘的檢測結(jié)果統(tǒng)計表

由表4可見，本次大米粉中重金屬鎘檢測人員比對的檢測結(jié)果雙試驗相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于等于8.2%，遠低于GB 5009.14—2014 中再現(xiàn)性允許差小于等于20%的要求；利用z比分?jǐn)?shù)評價，全部∣z∣≤1，表明“優(yōu)秀”。這充分表明本實驗室的檢測過程是受控的、可信的、有效的，檢測結(jié)果是準(zhǔn)確的、可靠的。

2.4 實驗操作關(guān)鍵點分析

參加本次實驗比對的15名人員，均熟悉鎘檢測標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，熟練各個樣品前處理步驟關(guān)鍵點，有效控制不利的影響因素，在該項檢測上具有一致的水平和能力。我們結(jié)合本次人員比對實驗和長期從事鎘元素檢測所獲經(jīng)驗，認(rèn)為在鎘元素檢測中應(yīng)當(dāng)把握以下4個實驗操作關(guān)鍵點：

(1)標(biāo)準(zhǔn)系列儲備液的配置。由于受到試劑的純度、移取溶液的精度以及個人操作等因素的影響,所配標(biāo)準(zhǔn)液的濃度與實際濃度之間存在著差異,由此使測定結(jié)果產(chǎn)生難以控制的正或負(fù)偏倚的趨勢,使實驗室的分析數(shù)據(jù)不能真實的反應(yīng)樣品的組成，故稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液的倍數(shù)不能過大，使用移液器的操作一定要準(zhǔn)確、熟練。

(2)稱量質(zhì)量控制對檢測結(jié)果有著一定的影響。如果樣品的量相對較大，那么會導(dǎo)致鎘的含量相對較多，導(dǎo)致檢測時超出曲線范圍，最終的檢測效果不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。所以，在檢測研究期間控制樣品的量是十分必要的，需要精確到0.000 1 g。

(3)樣品加入消解液后，應(yīng)先小心的手動搖晃，將粉末在消解液中散開，再置于微波消解儀中，確保樣品中鎘元素的完全提取并釋放出來；消解溶液定容，需準(zhǔn)確、熟練。

(4)待測溶液上機測定時，溶液必須搖勻，且樣品杯中的樣品一定要足夠，否則容易造成測定時待測溶液進樣體積不夠，導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生誤差。

3 結(jié)論

開展大米粉中鎘元素測定的全過程人員比對實驗，能較好的判定檢驗人員的檢測操作能力與水平，也能加強實驗室對檢測結(jié)果的質(zhì)量控制及有效監(jiān)控，提升實驗室檢測水平。本實驗通過人員比對的檢測結(jié)果分析以及實驗操作過程的觀察，發(fā)現(xiàn)影響檢測工作準(zhǔn)確性的因素有很多，要有效控制實驗室的內(nèi)部質(zhì)量，在同一實驗室人員比對實驗的基礎(chǔ)上，還需參加上級或外部機構(gòu)組織的實驗室間的能力驗證活動，才能了解自己在該檢測項目中的真實水平；發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，及時糾正和整改。