原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度評定

2015-12-24 08:20:41趙昱瑋南敏倫呂娜方向明赫玉芳敏趙全成

中國醫藥指南 2015年5期

關鍵詞：測量標準

趙昱瑋南敏倫呂娜方向明赫玉芳* 于敏趙全成

(1 吉林省中醫藥科學院，吉林長春 130012；2 吉林農業大學，吉林長春 130118；3 長春理工大學，吉林長春 130022)

原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度評定

趙昱瑋1，2南敏倫1，2呂娜2方向明3赫玉芳1* 于敏1趙全成1

(1 吉林省中醫藥科學院，吉林長春 130012；2 吉林農業大學，吉林長春 130118；3 長春理工大學，吉林長春 130022)

目的建立原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度評定的方法。方法分析影響不確定度測量的主要因素，獲得不確定度評價結果。結果消化過程和重復性試驗是影響測量結果不確定度的主要因素，樣品稱樣量及定容過程產生的不確定度較小，對測量結果無明顯影響。對合成不確定度進行計算，當五味丹草片中砷質量濃度為0.127 μg/g時，擴展不確定度為0.0776 μg/g(k=2)。結論不確定度主要來源于消化過程、重復性試驗、標準曲線線性擬合、標準曲線繪制、標準溶液配制過程。

原子熒光法；五味丹草片；砷；不確定度；評定

砷是一種以有毒而著名的類金屬，并有許多的同素異形體。砷元素廣泛的存在于自然界，砷及其化合物已被國際癌癥機構確認為致癌物；砷是食品中的有害元素，是重要的食品、衛生檢測項目，各個國家對食品中的砷都有嚴格的限量要求[1]，國家標準《GB 16740-1997保健(功能)食品通用標準》對保健(功能)食品中有害金屬及有害物質進行了限定，其中規定砷的限量為0.3 mg/kg[2]。五味丹草片是以吉林省道地藥材五味子及葡萄籽為主要原料，配伍以積雪草和丹參開發而成的具有自主知識產權的保健食品，具有明顯地降低酒精性肝損傷的作用。五味丹草片中砷的含量是保證食品安全不可或缺的重要檢測指標之一。

測量不確定度簡稱不確定度，是根據所用到的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負參數[3]，是測量結果質量的衡量尺度。通過評定測量不確定度可以分析影響測量結果的主要因素、評價分析測試方法，從而提高分析測試結果的質量。

本文依據JJF 1135-2005《化學分析測量不確定度評定》[4]，對原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度進行分析和評定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑：五味丹草片，自制。硝酸、高氯酸、硫脲、硼氫化鈉、硫酸(均為優級純)，北京化工廠；水為自制超純水；砷標準溶液(標準值為1000 μg/mL，GBW08611)，中國計量科學研究院。

1.2 儀器與設備：AFS-8220型原子熒光分光光度計(砷空心陰極燈)，北京吉天；AL204電子分析天平；梅特勒-托利多；EH35A PLUS微控數顯電熱板；萊伯泰科、Direct-Pure UP超純水及RO純水機；上海樂楓。環境條件：溫度(20±3) ℃、濕度(75±5)%。

1.3 測定依據：按GB/T 5009.11-2003《食品中總砷及無機砷的測定》[5]氫化物原子熒光光度法測定五味丹草片中砷的含量。

1.4 樣品處理：取五味丹草片，研細，取0.5 g，精密稱定，加硝酸20 mL，硫酸1.25 mL，搖勻，放置過夜，進行濕法消解，消解后用水轉入25 mL比色管中，加入(1+9)硫酸12.5 mL，質量濃度為50 g/L的硫脲2.5 mL，補加水至刻度，混勻，上原子熒光光度計測定。

1.5 儀器條件：光電倍增管電壓：270 V；砷空心陰極燈電流：60 mA；原于化器高度8 mm；氬氣流速：載氣300 mL/min；測量方式：濃度直讀；讀數方式：峰面積；讀數延遲時間：1 s；讀數時間：10 s；標液或樣液加人體積：0.5 mL。

1.6 測試原理：試樣經濕消解后，加入硫脲使五價砷預還原為三價砷，再加入硼氫化鈉使還原生成砷化氫，由氬氣載入原子化器中分解為原子態砷，在砷空心陰極燈的發射光激發下產生原子熒光，其熒光強度在固定條件下與被測液中的砷濃度成正比，與標準系列比較定量。

2 結果與分析

2.2 不確定度因素分析：結合數學模型及樣品處理過程可知，測定五味丹草片中砷的含量，引起不確定度的因素主要包括樣品的稱量、前處理、標準溶液的配制、標準曲線的擬合、測量重復性等。

2.3 不確定度評定

2.3.1 標準物質的不確定度評定：標準物質的不確定度主要包括標準儲備液的配制、稀釋過程、移液管、容量瓶體積帶來的不確定度。

2.3.1.1 標準儲備液的配制不確定度評定：砷標準儲備液(GBW08611)，質量濃度(1000±1)μg/mL(k=3)，則砷標準儲備液的標準不確定度為：

2.3.1.2 稀釋過程引入的不確定度評定：用1 mL移液管吸取1.0 mL砷標準儲備液，置于100 mL容量瓶(A級)中，用水定容至刻度，制成質量濃度為10.0 μg/mL的砷標準使用液；再用5 mL移液管吸取制成的質量濃度為10.0 μg/mL砷標準溶液置于100 mL容量瓶(A級)中，用水定容至刻度，制成質量濃度為0.5 μg/mL砷標準使用液。

2.3.1.2.1 移液管導致的不確定度評定

2.3.1.2.1.1 根據JJG196-2006《玻璃儀器檢定規程》，規定1 mL移液管吸取1.0 mL時容量允差為±0.008 mL、5 mL移液管吸取5.0 mL時容量允差為±0.025 mL，容量允差包括體積校準、充滿液體至移液器刻度的變動性(重復性)、人員讀數，取矩形分布：

2.3.1.2.1.2 溫度帶來的不確定度(假設3 ℃差異)。水的膨脹系數為2.1 ×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

表1 標準曲線測定結果

1 mL移液管帶來的相對合成不確定度：

5 mL移液管帶來的相對合成不確定度：

2.3.1.2.2 容量瓶體積帶來的不確定度評定

2.3.1.2.2.1 JJG196-2006《常用玻璃量器》規定，20 ℃時100 mL容量瓶(A級)的容量允差為±0.10 mL，取矩形分布，則容量瓶體積帶來的不確定度評定：

2.3.1.2.2.2 溫度引起的不確定度評定。水的膨脹系數為2.1×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

2.3.1.2.2.3 定容過程引入的合成不確定度評定。定容過程中，容量允差和溫度引入的合成定度為：

定容引起的相對不確定度：

綜上所述，標準系列溶液配制過程中引入的相對不確定度為：

2.3.2 標準曲線帶來的不確定度評定：標準曲線帶來的不確定度主要包括標準曲線測定、標準曲線擬合帶來的不確定度。

2.3.2.1 標準曲線測定帶來的不確定度評定。砷標準曲線制備：取25 mL容量瓶5個，依次準確加入質量濃度為0.5 μg/mL的砷標準使用液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，各加(1+9)硫酸12.5 mL，質量濃度為50 g/L的硫脲2.5 mL，補加水至刻度，混勻，測定吸光值，繪制標準曲線。

標準曲線配制過程中使用的玻璃量具，按照JJG1996-2006《常用玻璃量器檢定規程》規定，0.5 mL移液管、5 mL移液管、25 mL移液管、25 mL容量瓶的容量允差分別為±0.005 mL、±0.025 mL、± 0.10 mL、±0.003 mL，取矩形分布，則此帶來的不確定度分別為2.89 ×10-3mL、14.43×10-3mL、57.74×10-3mL、1.73×10-3mL；溫度引起的不確定度分別為0.16×10-3mL、1.61×10-3mL、8.05×10-3mL、8.05×10-3mL；相對不確定度urel(0.5)=5.78×10-3、urel(5)=2.90×10-3、urel(25)=2.33×10-3、urel(25)=0.33×10-3。

相對標準不確定度

2.3.2.2 標準曲線線性擬合帶來的不確定度評定：標準曲線擬合的標準不確定度是通過對分別對標準系列測量獲得，標準曲線的測量結果見表1。標準曲線共5個點，用最小二乘法擬合標準曲線，得線性方程為y=230.6145；x-84.657，相關系數為r=0.9995。(截距a=-84.657，斜率b=230.6145)。

曲線擬合引入的標準不確定度計算公式為：

式中SR 為標準溶液響應信號殘差的標準差：

n1為樣品的測定次數，6；n2為標準溶液的測定次數，10；x為樣品中砷的平均質量濃度，x=127 ng/g；為標準溶液質量濃度的平均值；xj參與擬合的每一標準溶液的質量濃度；yj為標準系列溶液中對應的不同溶液吸光值。

標準曲線帶來的相對標準不確定度為：urel(x，yi)=1.28 ng/127 ng=0.0101

2.3.3 稱量過程引入的不確定度評定：稱量準確至0.0001 g，根據《化學分析中不確定度的評估指南》，該準確級的天平的最大允差是±0.0005 g，按均勻分布，則

稱取0.5 g五味丹草片由天平引起的相對不確定度為：

2.3.4 樣品處理操作過程產生的不確定度評定：樣品處理操作過程產生的不確定度主要包括樣品消化過程、重復性測量的不確定度。

2.3.4.1 樣品消化過程產生的不確定度評定：由于樣品消化不完全或消化過程中導致砷的損失或污染及消化液轉移過程中的損失等，使五味丹草片中砷不能100%進入到測定液中，采用加標回收的方法進行測定，測得砷的加標回收率分別為96.99%、97.06%、97.92%、96.51%、100.06%、101.7%，平均回收率為98.46%，RSD為2.19%。

樣品加標回收率的不確定度按JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》計算：