干制木耳中鉛含量的測量不確定度評定

摘 要：本文參考國家標準采用火焰原子吸收光譜法測定干制木耳中的鉛含量，并通過測定不確定度，評估鉛含量測定的準確性。結(jié)果表明，當干制木耳中鉛含量為0.829 mg·kg-1時，擴展不確定度為0.102 mg·kg-1（k=2，p=95%）。不確定度評定結(jié)果表明，該方法的擴展不確定度主要來源于標準工作曲線的擬合，其次是試樣重復(fù)性測定、原子吸收光譜儀、制備系列濃度的鉛標準工作溶液、鉛標準溶液、試樣消化液定容體積；試樣稱量的影響最小，基本可忽略不計。

關(guān)鍵詞：鉛；火焰原子吸收光譜法；不確定度

Evaluation of the Uncertainty in the Determination of Plumbum Content in Dried Fungus

LI Ping1， LUO Wei1， LI Yanan1， LI Xiaojing1， ZHOU Jingyi1， LIANG Zhuguo2

（1.Zhanjiang Preschool Education College， Zhanjiang 524084， China;

2.Guangdong Institute of Arts and Sciences， Zhanjiang 524400， China）

Abstract： In this study， the lead content in dried fungus was determined by fire atomic absorption spectrometry， and the accuracy of lead content determination was evaluated by measuring uncertainty. The results showed that when the lead content in dried fungus was 0.829 mg·kg-1， the expanded uncertainty was 0.102 mg·kg-1 （k=2， p=95%）. The uncertainty evaluation results show that the extended uncertainty of the method is mainly derived from the fitting of the standard working curve， followed by the determination of sample repeatability， atomic absorption spectrometer， preparation of series concentration of lead standard working solution， lead standard solution， and the constant volume of sample digestion solution. The effect of sample weighing is minimal and basically negligible.

Keywords： plumbum; flame atomic absorption spectrometry; uncertainty

鉛污染是食品重金屬污染中毒性較大的一種，鉛及其化合物會經(jīng)消化道吸收進入人體血液循環(huán)而導(dǎo)致中毒，對大腦及神經(jīng)系統(tǒng)有明顯的毒性效應(yīng)。經(jīng)常食用含鉛量超標的食物，對兒童及老年人影響較大，不僅會影響兒童大腦發(fā)育以及智力[1]，還與老年人的癡呆、心腦血管疾病有高度相關(guān)性[2-3]。因此，我國食品安全國家標準對各類食物中鉛的含量有明確限量規(guī)定。其中，鉛含量的準確測定是判斷其是否超標的重要依據(jù)。

食品中鉛含量的測定方法主要有石墨爐原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法。本文采用火焰原子吸收光譜法對干制木耳中鉛含量進行測定[4]，并分析測量不確定度來源，旨在客觀地表明實驗室的檢測能力[5-6]。

1 材料和方法

1.1 材料

干制木耳，購于湛江市廉江市中心市場。

1.2 試劑

高氯酸（優(yōu)級純）；鹽酸（優(yōu)級純）；硝酸（優(yōu)級純）；硫酸銨（分析純）；檸檬酸銨（分析純）；溴百里酚藍（分析純）；二乙基二硫代氨基甲酸鈉（DDTC）（分析純）；氨水（優(yōu)級純）；4-甲基-2-戊酮（MIBK）（分析純）；鉛標準溶液（1 000 mg·L-1，不確定度為4 mg·L-1），國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院。

1.3 儀器

原子吸收光譜儀（普析AA-7000），附鉛空心陰極燈。

1.4 鉛標準使用液配制

準確吸取1.00 mL的1 000 mg·L-1鉛標準溶液至100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5+95）稀釋定容，得到10.0 mg·L-1鉛標準使用溶液。

1.5 標準曲線制作

分別移取鉛標準使用液0 mL、0.50 mL、

1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL和5.00 mL于125 mL分液漏斗中，補加蒸餾水至60 mL，加2 mL的250 g·L-1C6H5O7（NH4）3溶液、3～5滴1 g·L-1溴百里酚藍溶液，用氨水溶液（1+1）調(diào)節(jié)至溶液從原來的黃色變成藍色，加10 mL（NH4）2SO4溶液，再加入10 mL DDTC溶液后將溶液搖晃均勻，靜置5 min后，加10 mL的MIBK試劑，劇烈振搖分液漏斗1 min，待分液漏斗中的溶液靜置分層后棄去水層，將MIBK層溶液放入10 mL的帶塞刻度玻璃試管中，得到系列標準工作溶液（鉛含量0 μg、5 μg、10 μg、20 μg、30 μg和50 μg）。

將鉛標準系列工作溶液按濃度從低到高用氫火焰原子光譜儀儀器測定溶液的吸光度，以鉛含量（C）為橫坐標、鉛標準系列工作溶液的吸光度（Abs）為縱坐標，繪制鉛標準工作曲線。

1.6 試樣前處理

將干制木耳經(jīng)粉碎機粉碎混合均勻，稱取試樣約6 g于玻璃錐形瓶中，向錐形瓶中加20 mL硝酸和1.0 mL高氯酸，放幾粒沸石，在電熱爐上消解（消解條件：120 ℃，1 h；180 ℃，4 h；最后升至220 ℃），消解至冒白煙、消化液無色透明或稍帶黃色，趕酸至近干，停止消解。冷卻后，用水溶解轉(zhuǎn)移到25 mL玻璃容量瓶中，并稀釋定容到刻度，然后搖晃均勻，同時不加樣品做空白試驗。

1.7 試樣溶液的測定

將試樣消化液及空白試驗的試液分別轉(zhuǎn)移至125 mL分液漏斗中，補加水至60 mL，加2 mL250 g·L-1C6H5O7（NH4）3溶液，1 g·L-1溴百里酚藍溶液3～5滴，用氨水溶液（1∶1）調(diào)節(jié)至溶液從原來的黃色變成藍色，加10 mL （NH4）2SO4溶液以及10 mL DDTC溶液后搖晃均勻，靜置5 min之后，向分液漏斗中加10 mL MIBK，劇烈振搖分液漏斗1 min，待分液漏斗中的溶液靜置分層后放掉水層，將MIBK溶液層放入10 mL帶塞刻度管中，得到樣品待測溶液和空白待測液。用氫火焰原子光度計分別測定樣品待測溶液和空白待測液的吸光度。

1.8 測量條件

燈波長：248.3 nm；狹縫：0.2 nm；電流：7 mA。

1.9 數(shù)學模型

試樣中鉛含量的計算公式為

（1）

式中：X為試樣中鉛含量，mg·kg-1；m1為從標準工作曲線得到的試樣待測液中鉛的質(zhì)量，μg；m0為從標準工作曲線得到的空白待測液中鉛的質(zhì)量，μg；m為試樣的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 測量不確定度的來源分析

根據(jù)數(shù)學模型及試驗方法分析，不確定度主要來源于以下7方面：試樣稱量引入的相對標準不確定度ur（m）；試樣消化液定容體積引入的相對標準不確定度ur（V1）；鉛標準溶液引入的相對標準不確定度ur（PPb）；制備系列濃度的鉛標準工作溶液引入的相對標準不確定度ur（VS）；標準工作曲線擬合引入的相對標準不確定度ur（C）；試樣重復(fù)性測定引入的相對標準不確定度ur（frep）；原子吸收光譜儀引入的相對標準不確定度ur（A）。

2.2 不確定度的量化

2.2.1 試樣稱量引入的不確定度

稱量樣品所用的天平是梅特勒-托利多AL-204型電子天平，天平稱量樣品的平均質(zhì)量為5.980 5 g。天平檢定證書表明其擴展不確定度為U=0.000 4 g，k=2，因此試樣稱量引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

2.2.2 試樣消化液定容體積引入的不確定度

樣品消化后，使用25 mL容量瓶定容，試驗所用的25 mL容量瓶為A級容量瓶，其允許差為0.03 mL，按矩形分布，25 mL容量瓶引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

試驗時的溫度為（20+4） ℃，校正試驗溫度為20 ℃，水溫的最大波動為4 ℃，膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，按矩形分布，水溫波動引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

則試樣消化液定容體積引入的合成相對標準不確定度為

2.2.3 鉛標準溶液引入的不確定度

試驗所用的鉛標準溶液濃度為1 000 mg·L-1，根據(jù)證書可知其擴展不確定度為4 mg·L-1，k=2，則鉛標準溶液引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

2.2.4 制備系列濃度的鉛標準工作溶液引入的不確定度

試驗中標準曲線制作時，用1 mL移液槍移取鉛標準溶液、用100 mL容量瓶對標準溶液進行稀釋定容得到10.0 mL·L-1鉛標準使用溶液，用10 mL微量滴定器獲得不同鉛含量的系列溶液，10 mL移液管移取溶劑MIBK。

（1）1 mL移液槍移取鉛標準溶液引入的不確定度。試驗所用的1 mL移液槍，查得校準證書上標準不確定度為0.000 1 mL，則1 mL移液槍引入的相對標準不確定度為

試驗時的溫度為（20+4） ℃，校正試驗溫度為20 ℃，水溫的最大波動為4 ℃，膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，

按矩形分布，水溫波動引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

則1 mL移液槍移取鉛標準溶液引入的合成相對標準不確定度為

（2）100 mL容量瓶稀釋定容引入的不確定度。試驗所用的100 mL容量瓶為A級容量瓶，其允許差為0.10 mL，按矩形分布，100 mL容量瓶引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

試驗時的溫度為（20+4） ℃，校正試驗溫度為20 ℃，水溫的最大波動為4 ℃，膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，按矩形分布，水溫波動引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

則100 mL容量瓶稀釋定容引入的合成相對標準不確定度為

（3）10 mL微量滴定器獲得鉛系列工作溶液的不確定度。試驗所用的10 mL微量滴定器為A級，其允許差為0.02 mL，按矩形分布，10 mL微量滴定器引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

試驗時的溫度為（20+4）℃，校正試驗溫度為20 ℃，水溫的最大波動為4 ℃，膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，按矩形分布，量取5 mL鉛標準使用液使水溫波動引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

則10 mL微量滴定器獲得鉛系列工作溶液引入的相對標準不確定度為

（4）10 mL移液管移取溶劑MIBK引入的不確定度。試驗所用的10 mL移液管為A級，其允許差為

0.04 mL，按矩形分布，10 mL移液管移取溶劑MIBK引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

試驗時的溫度為（20+4）℃，校正試驗溫度為20 ℃，水溫的最大波動為4 ℃，膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，按矩形分布，水溫波動引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

則10 mL移液管移取溶劑MIBK引入的合成相對標準不確定度為

則制備系列濃度的鉛標準工作溶液引入的相對標準不確定度為

2.2.5 標準曲線擬合引入的不確定度

標準曲線擬合引入的不確定度結(jié)果見表1。

剩余標準偏差為

（2）

（3）

則標準曲線擬合引入的標準不確定度為

（4）

式中：B1為標準曲線斜率；B0為標準曲線截距；Ai為標準系列溶液測得的吸光度值；Ci為標準系列溶液鉛的含量，μg；P為測試樣品的次數(shù)，P=6；n為測試標準溶液的次數(shù)，n=18；C樣為根據(jù)試液吸光度的平均值，利用標準工作曲線求得的試液的測定值，μg；C平為標準系列溶液鉛含量的平均值，μg。

則標準曲線擬合引入的相對標準不確定度為

2.2.6 試樣重復(fù)性測定引入的不確定度

干制木耳中鉛含量檢測結(jié)果見表2。

標準偏差為

由試樣重復(fù)性測定引入的標準不確定度及相對標準不確定度分別為

2.2.7 原子吸收光譜儀引入的不確定度

試驗所用的原子吸收光譜儀的校準證書顯示其相對擴展不確定度為1.5%，k=2，原子吸收光譜儀引入的相對標準不確定度為

2.3 合成相對標準不確定度

干制木耳中鉛含量的合成相對標準不確定度為

則合成標準不確定度為

uc（X）=X×0.061 5=0.829×0.061 5=0.051 mg·kg-1

2.4 擴展不確定度及測量結(jié)果的報告

2.4.1 擴展不確定度

取95%的置信水平，包含因子k為2，則擴展不確定度為

U（X）=uc（X）×k=0.051×2=0.102 mg·kg-1

2.4.2 結(jié)果不確定度表示

干制木耳中鉛含量的結(jié)果為

（0.829±0.102） mg·kg-1（k=2）。

3 結(jié)論

用原子吸收光譜法評定干制木耳中鉛含量的測定不確定度，是干制木耳中鉛含量測定方法準確度的一種評價方法，也是用來評價氫火焰原子吸收光譜儀的性能指標。本文通過評定原子吸收光譜法測定干制木耳中鉛含量的測定不確定度，客觀地得出實驗室測定干制木耳鉛含量的檢測結(jié)果

0.829 mg·kg-1，擴展不確定度為0.102 mg·kg-1，擴展不確定度主要來源于標準工作曲線的擬合，其次是試樣重復(fù)性測定、原子吸收光譜儀、制備系列濃度的鉛標準工作溶液、鉛標準溶液、試樣消化液定容體積；試樣稱量的影響最小，基本可忽略不計。因此，在檢測工作當中，檢測人員應(yīng)使用性能、精密度更好的玻璃器具配制標準溶液；增加標準系列溶液的測定次數(shù)，以減少鉛標準工作溶液制作的標準工作曲線擬合帶來的不確定度；注重對原子吸收光譜儀的維護保養(yǎng)、及時進行檢定校準，以保證儀器性能與檢測精度；強化檢測能力，以減少檢測重復(fù)性引入的不確定度。

參考文獻

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基金項目：湛江幼兒師范?？茖W校2023年度教學質(zhì)量與教學改革工程項目（ZLGC202311）；2020年廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才類項目（2020KQNCX251）；2022年湛江幼兒師范?？茖W校青創(chuàng)項目（ZY2022QNCX02）；2021年度湛江幼兒師范?？茖W?！盎洸藥煾荡髱煿ぷ魇摇币I(lǐng)專業(yè)發(fā)展的路徑研究（2021YZJG15）；2023年度湛江幼兒師范?？茖W校烹飪工藝與營養(yǎng)專業(yè)群課程思政示范團隊（KCSZ202310）；2023年度湛江幼兒師范專科學校烹飪工藝與營養(yǎng)專業(yè)教學創(chuàng)新團隊（ZLGC202303）；2024年度湛江幼兒師范專科學校功能性食品開發(fā)與品質(zhì)分析科研創(chuàng)新團隊。

作者簡介：李萍（1989—），女，河南新鄉(xiāng)人，碩士，助教。研究方向：食品檢測與食品加工。