微波消解-氫化物原子熒光光譜法測(cè)定竹蓀干制品中總砷的不確定度評(píng)定

周芥鋒，劉 敏，何 莉，邱潤(rùn)華，陳文衛(wèi)，楊 棚

(1.長(zhǎng)寧縣產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心，四川 宜賓 644300；2.四川省竹類產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心，四川 宜賓 644300；3.四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610000)

竹蓀有“菌中皇后”的美譽(yù)，具有高纖維、高蛋白、營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美的特點(diǎn)[1-2]。竹蓀菌絲體不可避免地會(huì)吸收砷元素[3]。砷元素?zé)o論是有機(jī)形態(tài)還是無機(jī)形態(tài)，均對(duì)人體有較大的毒性[4]。長(zhǎng)期食用砷含量超標(biāo)的食物，可能導(dǎo)致慢性As中毒引起的皮膚病、四肢無力、內(nèi)分泌失調(diào)、代謝紊亂、多系統(tǒng)臟器組織不可逆的結(jié)構(gòu)病變，甚至癌變[5]。在GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》中規(guī)定，食用菌及其制品中砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 0.5 mg/kg[6]。

長(zhǎng)寧縣是我國(guó)三大竹蓀生產(chǎn)基地之一。目前，對(duì)長(zhǎng)寧竹蓀的研究較為薄弱，僅有對(duì)提取液的抑菌效果、種植栽培技術(shù)、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)建議及分析等方面的少量研究[2，7-9]，而對(duì)長(zhǎng)寧竹蓀在總砷元素方面的研究尚未見報(bào)道。

此外，在食品檢驗(yàn)過程中，測(cè)定值極易受到樣品處理方法、儀器狀態(tài)、檢測(cè)環(huán)境的影響[10]。不確定度與測(cè)定結(jié)果緊密聯(lián)系，能反應(yīng)出測(cè)定值的分散性，對(duì)實(shí)際結(jié)果評(píng)定具有重要意義[11]?；诖?，以長(zhǎng)寧竹蓀干制品為研究對(duì)象，采用微波消解-原子熒光光譜法測(cè)定竹蓀干制品中總砷，分析不確定度來源，并對(duì)不確定度的各分量進(jìn)行計(jì)算，最后計(jì)算出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

竹蓀干制品樣品，四川省竹類產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心委托檢驗(yàn)樣品。將樣品用粉碎機(jī)粉碎，并過孔徑 180 μm 網(wǎng)篩，備用。砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1000 μg/mL)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究GBW08611；實(shí)驗(yàn)玻璃儀器使用5%硝酸溶液浸泡；氫氧化鈉、硫脲、鹽酸，分析級(jí)純?cè)噭?；硼氫化鈉、抗壞血酸、高氯酸，優(yōu)級(jí)純?cè)噭?；?shí)驗(yàn)用水均為一級(jí)水。

1.1.2 儀器與設(shè)備

LC-AFS6500原子熒光光譜儀(海光)；TPOEX+微波消解儀(屹堯)；BSA224S電子天平(賽多利斯)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 溶液的配制

還原劑溶液：分別稱取 5.0 g 硫脲和抗壞血酸，加 50 mL 水，加熱溶解，冷卻至室溫?，F(xiàn)用現(xiàn)配。

還原劑流動(dòng)相：稱取 7.0 g 硼氫化鈉和 2.5 g 氫氧化鈉溶于 500 mL 水中，混勻。

酸性流動(dòng)相:移取 50 mL 濃鹽酸至 500 mL 水中，冷卻后加水至 1000 mL。

標(biāo)液稀釋：用2%的硝酸水溶液稀釋 1000 μg/mL 的砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別得到 10.00 μg/mL 砷中間溶液1；100 ng/mL 砷中間溶液2；10.00 ng/mL 砷中間溶液3。

1.2.2 竹蓀干制品的處理

準(zhǔn)確稱取竹蓀干制品 0.5232 g 于聚四氟乙烯消解內(nèi)管中，加入 10 mL 硝酸，浸泡過夜。次日置于 120 ℃ 智能控溫電加熱器上預(yù)消解約 30 min，冷卻后，置于微波消解儀上消解。消解結(jié)束后，加入 0.5 mL 高氯酸，再次置于 120 ℃ 智能控溫電加熱器上趕酸至體積約 0.5 mL，冷卻后轉(zhuǎn)移至 10 mL 比色管中。加 0.5 mL 濃鹽酸，1 mL 還原劑溶液，搖勻，靜置 30 min 后上機(jī)分析。按相同的方法制備試劑空白。

微波消解程序?yàn)椋涸?80、120、150、180 ℃ 分別保溫 2 min，在 200 ℃ 保溫 30 min。

1.2.3 數(shù)學(xué)模型及不確定度來源分析

根據(jù)測(cè)定原理，分析不確定度來源。測(cè)定竹蓀干制品中總砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算按式(1)進(jìn)行。

(1)

式中：w為樣品溶液中總砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg；ρ為樣品溶液中總砷的質(zhì)量濃度，μg/L；V為樣品溶液的定容體積，mL；m為樣品的質(zhì)量，g。

從式(1)分析，各個(gè)影響測(cè)定結(jié)果的參數(shù)相互獨(dú)立，各參數(shù)的不確定度直接對(duì)測(cè)定結(jié)果的不確定度產(chǎn)生影響。微波消解-原子熒光光譜法測(cè)定竹蓀干制品中總砷的不確定度主要來源如表1所示。

表1 不確定度的來源分析

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品稱量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)

2.2 樣品消解后定容引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

2.2.1 10 mL 比色管所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.2.2 溫度效應(yīng)所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

故樣品消解后定容引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)=u(V10)/V10=0.0578/10.00=0.00578。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S)

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液質(zhì)量濃度引入的不確定度urel(ρ)

砷元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液證書質(zhì)量濃度為 1000 μg/mL，依據(jù)證書其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為1%(包含因子k=2)，則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(ρ)=1%/2=0.00500。

2.3.2 砷標(biāo)準(zhǔn)中間溶液稀釋引入的不確定度

1)10.00 μg/mL 的砷標(biāo)準(zhǔn)中間溶液稀釋引入的不確定度urel(中間液1)

10.00 μg/mL 的砷中間液1的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel(中間液1)=

2)100.00 ng/mL 砷標(biāo)準(zhǔn)中間溶液稀釋引入的不確定度urel(中間液2)

100.00 ng/L 的砷中間液的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel(中間液2)=

3)10.00 ng/mL 砷標(biāo)準(zhǔn)中間溶液稀釋引入的不確定度urel(中間液3)

移取 1.00 mL 砷中間液2，用2%的硝酸溶液定容于 10 mL 比色管中搖勻。配置過程中使用 1000 μL 移液器一次和 10 mL 比色管，實(shí)驗(yàn)室溫度變化為 ±2 ℃。由配置中間液1可知，1000 μL 移液器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：0.00578；測(cè)量重復(fù)性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：0.00289。由2.2知，用 10 mL 比色管配置溶液的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：0.00578。

4)自動(dòng)進(jìn)樣器的不確定度

采用自動(dòng)進(jìn)樣器繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。從中間液3中自動(dòng)稀釋可得到質(zhì)量濃度為0.0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 ng/mL 的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。儀器說明書未給出自動(dòng)進(jìn)樣器的不確定度，故無法評(píng)定該過程的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

配置砷標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel(S)=

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(J)

采用6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度點(diǎn)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度點(diǎn)測(cè)量3次，取熒光強(qiáng)度(B)其平均值，并由平均值得到熒光強(qiáng)度(B)與質(zhì)量濃度(ρ)的關(guān)系方程，即：B=166.0821ρ-10.6850。測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定結(jié)果

樣品平行測(cè)試兩次，熒光強(qiáng)度(B)分別為1439.189和1365.385，帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，得到的質(zhì)量濃度分別為 8.730 ng/mL 和 8.285 ng/mL，平均質(zhì)量濃度為 8.508 ng/mL。

擬合曲線的偏差為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度的殘差平方和為：

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(J)=0.07185/8.508=0.0084

2.5 儀器測(cè)定重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)

對(duì)竹蓀干制品樣品溶液進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出長(zhǎng)裙竹蓀中總砷含量分別為0.1699、0.1596、0.1605、0.1618、0.1605、0.1573 mg/kg，平均含量為 0.1616 mg/kg。根據(jù)貝塞爾公式，測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由原子熒光光譜儀測(cè)定重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.6 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)擴(kuò)展不確定度

將砷元素的各個(gè)分量進(jìn)行合成，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.7 測(cè)量不確定度報(bào)告

實(shí)驗(yàn)測(cè)定竹蓀干制品中總砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w=(0.1616±0.00646)mg/kg。

3 結(jié)論

采用微波消解-原子熒光光譜法測(cè)定竹蓀干制品中總砷，通過分析并計(jì)算主要不確定來源發(fā)現(xiàn)，當(dāng)竹蓀干樣品的稱樣質(zhì)量為 0.5232 g 時(shí)，總砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1616±0.00646 mg/kg，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2762-2017的限量要求。此外，標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配置和儀器測(cè)量重復(fù)性是主要的不確定度來源，因而配置標(biāo)液的過程應(yīng)當(dāng)格外注意。