火焰原子吸收法測定奶牛精料補充料中鐵的不確定度分析

■趙 云 張 晶

（吉林大學，吉林長春 130062）

近年來，我國奶牛產業蓬勃發展，存欄量和出欄量逐年增加。奶牛精料補充料提供奶牛所需但粗飼料供給不足的那部分養分，如能量、蛋白、微量元素等。精料補充料的科學合理配比直接影響奶牛的生產性能。

鐵是動物的必需微量元素，影響動物的生長、繁殖等一系列生命活動。它是血紅蛋白的重要組成部分，是血液里輸送氧和交換氧的重要元素，又是很多酶的組成成分與氧化還原反應酶的活化劑。奶牛對日糧養分的轉化效率雖然高于其他大多數畜禽，但仍有大量養分從糞尿中排出。奶牛在飼料中鐵過量情況下會出現腹瀉、體溫過高、代謝性酸中毒、采食量和飼料報酬降低[1]。同時，飼料中的鐵過量，會造成代謝負擔，且會在動物體內富集，引起毒性反應，危害畜產品安全，排泄物也會對環境造成污染，不符合現提倡的“綠色養殖+綠色健康食品”的要求。因此準確測定奶牛飼料中鐵含量就顯得尤為重要。

測量不確定度是評價檢測結果可信性、可比性和可接受性的重要指標，是根據所用到的信息來表征賦予被測量值分散性的參數。本文依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[2]和GB/T 13885—2017《飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定原子吸收光譜法》[3]兩個標準，以火焰原子吸收光譜法重復測定奶牛精料補充料中的鐵含量10次為例，對分析測試過程中產生的不確定度的來源進行評定，使測定結果表述更加科學，并找到控制該檢測結果質量的關鍵點。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

原子吸收分光光度計（AA-6300C，日本島津），電子分析天平（BS124S，美國賽多瑞斯），鐵標準溶液（含量為1 000 μg/ml，唯一標識153029-2，相對擴展不確定度為0.7%，購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心），電阻爐（SX2-4-10，天津市泰斯特儀器有限公司）鹽酸（優級純），實驗室用水（二級蒸餾水），奶牛精料補充料（以下簡稱飼料）。

1.2 試驗方法與過程

1.2.1 試驗步驟

飼料按照GB/T13885—2017《動物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定原子吸收光譜法》中的測定步驟：根據估計含量準確稱取1 g飼料樣品[4]，精確到1 mg，放入坩堝中。將坩堝放置在電熱板上加熱直至完全炭化，繼續將坩堝轉到550℃高溫電爐中灰化3 h，取出冷卻至室溫。用10 ml 6 mol/l鹽酸加熱溶解灰分，直至坩堝內容物接近干燥（加熱期間避免內容物濺出）。然后用水將試樣溶液轉移到50 ml容量瓶定容，用濾紙過濾后上樣。同時做試樣空白溶液。

1.2.2 儀器分析條件

檢測波長：248.3 nm；燈電流值：12 mA；光譜帶寬：0.2 nm；氣體類型：Air-C2H2；燃氣流量：2.2 L/min；燃燒頭高度：7 mm，氘燈扣背景校正。

1.2.3 數學模型

式中：c——試樣溶液中鐵元素的濃度(μg/ml)；

c0——空白溶液鐵元素濃度(μg/ml)；

v——定容體積(ml)；

m——試樣的質量(g)；

鐵含量數值以mg/kg表示。

2 結果與分析

2.1 測量不確定度來源

根據數學模型中飼料鐵含量檢測結果測量不確定度主要來源于：樣品前處理（樣品稱量質量和試樣定容過程）、標準物質、標準曲線擬合和測量重復性等。

2.2 測量不確定度各分量的分析和計算

2.2.1 樣品前處理過程引入的不確定分析Urel(前處理)

2.2.1.1樣品稱量產生的不確定度分析Urel（m）

樣品稱量所引入的不確定度主要來源于所用天平的重復性和最大允許誤差。本試驗中使用的電子天平技術參數證書上給出的天平的最大允差為±0.2 mg，按均勻分布，包含因子K=，則U（1m）=0.2/=0.116 mg。根據天平校準證書，天平重復性標準偏差U2（m）=0.1 mg。由于稱量時有去皮和稱量2次操作，重復計算2次，飼料稱樣量為1 g，故飼料質量的相對標準不確定度為：

2.2.1.2 試樣定容過程產生的不確定度分析

① 容量瓶體積引入的不確定度Urel（1V）：試樣消解液用50 ml(A級)容量瓶定容[5]，容量瓶的允差為±0.05 ml，按均勻分布，包含因子K=，本試驗是在室溫接近20℃的條件下進行的，溫度對體積的影響理論上可忽略，因此容量瓶體積引入的相對標準不確定度為：

②容量瓶估讀誤差引入的標準不確定度Urel2（V）。用水對50 ml容量瓶進行10次的定容和稱量試驗，得標準偏差為0.03 ml，按A類不確定度評定，則相對標準不確定度為：

③飼料消化及消化液轉移過程引入的不確定度Urel3（V）。由于飼料消化不完全或消化液轉移過程有損失，使飼料中的鐵含量不能完全進入測定液中，從回收率試驗得知：本試驗的加標回收率為95%～105%，其半寬為（105%-95%）/2=5%，按均勻分布，

則飼料前處理過程中引入的不確定度分量如下：

2.2.2 標準物質不確定度分析

2.2.2.1 標準物質引入的不確定度分析Urel(cs)

本試驗所使用的鐵元素標準溶液（GSB04—1756—2004）樣品證書中相對擴展不確定度為0.7%，并且包含因子K=2。因此，標準溶液所引出的相對標準不確定度為

2.2.2.2測量重復性的不確定度分析Urel（frep）

在同一條件下，對飼料樣品鐵含量進行10次獨立的重復性測定，所得結果見表1。

其算術平均值的不確定度：

測量重復性相對標準不確定度：

表1 10次獨立測定樣品鐵含量結果

2.2.2.3擬合標準曲線不確定度分析Urel（cp）

用超純水稀釋1 000 μg/ml的鐵標準儲備液，配置成0、0.5、1、2、3、4 μg/ml的鐵標準工作液。每個濃度進行3次重復測定，得到測定值A（見表2），用最小二乘法擬合的標準曲線方程：A=a+b×c=0.001 3+0.070 9×c，r=0.999 6。

表2 標準溶液測量結果

試驗對飼料樣品進行10次獨立測量（p=10），其平均吸光度A0為0.181 0；代入直線方程得飼料樣品平均質量濃度c0=2.534 μg/ml。

擬合標準曲線不確定度計算公式[6-7]如下：

其中：

以上式中：cˉ為標準系列溶液濃度的平均值(μg/ml)；ci為標準系列中第i個溶液濃度(μg/ml)；n為標準溶液測定次數；s（A）為回歸標準差；Ai為標準系列中第i個溶液吸光度；scc為濃度差的平方和。其相對標準曲線不確定度為

則標準物質不確定度為：

2.3 合成相對不確定度及擴展不確定度的計算

相對標準不確定度：

測量結果的擴展不確定度的計算：其包含因子K=2，則：

因此，飼料中鐵含量為（127±7.74）mg/kg。

3 結論

本試驗通過對飼料中鐵含量的重復性測定結果計算試驗標準差，同時對測試過程系統效應產生的不確定度分量進行評估，最后計算合成標準不確定度，求出飼料中鐵含量的擴展不確定度。通過以上計算分析，可知對測量結果不確定影響最大的分量為樣品轉移，其次為標準曲線擬合產生的不確定度。因此，在日常檢測中，要注意基本操作，保證樣品轉移完全，適當增加標準曲線測定次數，采用國家認證有證書標準溶液。通過對整個分析過程中產生的各個不確定度評定，為奶牛精料補充料中鐵的檢測數據的真實性提供參考，并指導飼料生產過程嚴格控制微量元素添加比例，從而進行綠色高效生產。