微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛不確定度評定

冉茂乾　李志　陳露　徐孟懷　游元丁　焦彥朝

摘要 [目的]對微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛含量的不確定度進行評定。[方法]考慮整個測定過程中的不確定度來源，對各因素影響結果進行系統分析，建立微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛的測量不確定度數學模型。[結果]標準溶液系列的配制、線性擬合求樣品的濃度以及回收率是影響該方法不確定度的主要因素。采用該方法測定刺梨汁中鉛含量的測定結果為（0.114±0.007）mg/L（k=2，P=95%）。[結論]該方法可用于微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定刺梨果汁中鉛的不確定度評定。

關鍵詞 微波消解-石墨爐原子吸收法;刺梨汁;鉛;不確定度

中圖分類號 TS207.3文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.059

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Uncertainty Evaluation for Determination of Lead in Rosa roxburghii tratt Juice by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry with Microwave Digestion

RAN Maoqian1，2，LI Zhi1，2，CHEN Lu1，2 et al

（1.Liupanshui Mountainfeatured Ecological Product Research Center， Liupanshui， Guizhou 553000;2.State Key Inspection Laboratory of Fruit and Vegetable Products （Liupanshui），Liupanshui，Guizhou 553000）

Abstract [Objective]The uncertainty of determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice by microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry was evaluated.[Method]The sources of the measurement uncertainty were analyzed and the effects of some factors on the uncertianty were discussed.And then the mathematical model of uncertainty for determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice was established.[Result]The main sources of the measurement uncertainty were the preparation of standard solution，the recoveries and the method of linear fitting for sample concentration.The result of the determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice was （0.114±0.007） mg/L （k=2，P=95%）. [Conclusion]This method is applicable to the uncertainty evaluation during determination of the content of Pb in Rosa roxburghii tratt juice by microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry.

Key words Microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry;Rosa roxburghii tratt juice;Lead;Uncertainty;Microwave digestion

基金項目 海關總署科研計劃項目（2018IK053）。

作者簡介 冉茂乾（1989-），男，貴州遵義人，助理工程師，碩士，從事食品農產品檢驗檢疫研究。通信作者，研究員，碩士，從事動植物食品檢驗檢疫研究。

收稿日期 2019-06-11

刺梨是薔薇科野生植物[1]，其果實含有豐富的營養成分，有水果中的“維生素C之王”之稱，是藥食兩用的水果，是極具開發價值的第三代特色水果[2-3]。刺梨鮮果通過提取濃縮后制成的刺梨汁不僅保留了刺梨獨特風味和大部分的營養成分，同時也是制備刺梨飲料的原料。鉛（Pb）是一種蓄積性的重金屬元素，對人體大腦、神經系統、免疫系統有損害作用，使機體的抵抗力下降[4]，除此之外鉛還有致癌、致胎兒畸以及致基因突變作用[5]。測量不確定度與測量結果相關聯，是根據所用到的信息，表征合理地賦予被測量之值分散性的非負參數[6-8]，是對檢測數據準確性和有效性的科學評價。筆者采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法檢測鉛（Pb） 含量，原理為刺梨汁中鉛離子被石墨爐原子化后，在特征吸收波長283.3 nm 處測定吸光度，一定濃度范圍內其吸光度與鉛的含量成正比，符合Lambert-Beer定律[9]。根據該原理，對被測樣品中鉛濃度進行檢測，找出不確定度的影響因素并進行評估，保證檢測結果的置信度和準確性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 刺梨果汁。石墨爐原子吸收光譜儀，島津AA-7000;微波消解儀，麥爾斯通 Ethos UP-MAXI;超純水系統，熱電UV/UF。優級純硝酸、高氯酸;鉛標準溶液1 000 μg/mL，有色金屬及電子材料分析測試中心，GSB 04-1742—2004;高純氬氣。

試驗所用器皿均用20%硝酸溶液浸泡24 h，洗凈后去離子水沖洗晾干待用。

1.2 試驗方法 參照國家標準GB 5009.12—2017《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》[9]對樣品進行檢測，方法有所改動。準確量取5 mL刺梨汁于微波消解罐中，加入8 mL優級純硝酸和1 mL優級純高氯酸，常溫下預消解4 h后，按設定的微波消解程序對樣品進行消解，待消解完成后冷卻，卸壓，取出消解罐，于170 ℃趕酸儀中趕酸至剩余體積0.5～1.0 mL，冷卻，轉移至25 mL容量瓶中，定容待測。

1.3 數學模型

測量不確定度參照 JJF 1059.1—2012《測量不確定度的評定與表示》[7] 的方法評定。通過測定鉛標準系列的吸光度與濃度關系，建立標準曲線方程。將刺梨汁樣品測定的吸光度帶入曲線方程求得鉛元素濃度。樣品中鉛含量計算公式為：

X=（C×V）/（V0×1 000）

式中，X為樣品中鉛的含量（mg/L）;C為供試樣品待測液中測定值扣除空白后鉛的濃度（μg/L）;V為供試樣品的稀釋體積（mL）;V0為供試樣品的體積（mL）。

1.4 不確定度來源分析

根據被測量 X（Pb）的數學模型分析，測定刺梨果汁中鉛含量的不確定度來源包括：配置標準溶液濃度的不確定度分量urel（1）、樣品測定引入的不確定分量[（包括標準曲線擬合引入的不確定度分量 urel（2）、回收率的不確定度分量urel（3）、校準儀器的不確定分量urel（4）和重復性的不確定度分量urel（5）]、試樣量取的不確定度分量urel（6）和試液定容的不確定度分量urel（7），最后合為一個總試驗分量urel（total）。其因果關系如圖 1。

2 結果與分析

2.1 配制標準溶液濃度的不確定度分量urel（1） 由鉛標準溶液按逐級稀釋的方法配制標準曲線工作液。配制所用的移液管、容量瓶及環境溫度如表1所示。

2.1.1 鉛標準貯備液的不確定度分量。

鉛貯備液由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供，批號為GSB 04-1742—2004，貯備液標準值為1 000 μg/mL，給定的標準不確定度為0.7%，則urel（C）=0.007。

2.1.2 配制標準溶液濃度引起的不確定度各分量。

100 mL A 級容量瓶的最大允許誤差為 0.1 mL;1 mL A 級移液管的

最大允許誤差為 0.008? mL;2 mL A 級移液管的最大允許誤差為 0.012? mL;5 mL A 級移液管的最大允許誤差為0.025 mL;10 mL A 級移液管的最大允許誤差為 0.05? mL。配制標準工作液系列過程中共用了100 mL A 級容量瓶8個、1 mL A 級移液管4支、2 mL A 級移液管1支、5 mL A 級移液管1支、10 mL A 級移液管2支;水的體積膨脹系數按2.1×10-4 mL/℃，按均勻分布，k=3。據《JJG 196—2006常用玻璃器皿》規定，容量瓶和移液管屬于B類不確定度評定，按三角分布，k=6，則容量瓶和移液管的相對不確定度見表2。

標準溶液系列配制引入的合成相對不確定度分量為：

urel（1）=0.0072+8×0.000 4082+3×0.002 042+0.002 452+4×0.003 272+8×0.000 4852=0.010 6

2.2 標準曲線擬合引入的不確定度分量 urel（2）

標準溶液共配制6個點，每個點測3組數據，取平均值。根據6個點的平均測試數據，用最小二乘法擬合線性回歸方程y=B1x+B0進行計算：y=0.002 518 2x+0.007 646。標準工作曲線如圖2所示。

對樣品溶液重復測定6次，測定值分別為21.682 1、22.586 4、23.324 7、22.443 8、21.780 6和24.627 6 μg/L，平均測定值為22.741 0? μg/L，標準偏差（SD）為1.009 3，相對標準偏差（RSD）為4.44%。刺梨汁中鉛含量為0.114 mg/L。

根據CNAS-GL006—2018化學分析中不確定度的評估指南[6]，標準曲線擬合引入的相對不確定度按下式計算：

μ（2）=SRB11p+1n+（X-）2Sxx

Sxx=ni（C-）2

SR=ni[Ai-（CB1+B0）]2/（n-2）

式中，B1=0.002 518 2，B0=0.007 646，SR為標準溶液吸光度的殘差的標準偏差，為標準溶液的平均濃度;p為樣品的測量次數;n為標準溶液的測量次數;Sxx為標準溶液濃度殘差的平方和。

標準溶液系列的測量次數n為18次，樣品的測量次數p為6次，標準溶液的平均濃度為35 μg/L，標準溶液吸光度的殘差的標準偏差SR為0.02，樣品的溶液濃度為22.741 μg/L，根據上述公式計算得urel（2）=0.017 6。

2.3 回收率產生的不確定度分量urel（3）

試驗過程中分析方法的偏差通過加標試驗來確定，即回收率的測定。樣品在消解過程中因溶液中剩余酸量的不一致，導致待測樣液的基質背景存在一定差異，同時樣品在前處理過程中各項操作也不可能完全保持一致，從而導致回收率存在一定偏差。該試驗通過0.10、0.15和0.22 mg/L 3組加標，每組2次平行共測得6組數據，計算加標回收率為88.0%～101.4%，平均回收率為94.2%，標準偏差為4.8%（表3）。

標準不確定度按平均值的標準偏差計算：u（R）=S/n=0.048/6=0.019 6。

設k為在計算測量結果擴展不確定度時所使用的包含因子，假設測量結果服從正態分布，在 95%置信概率下 k=1.96。設t=（1-）/u（R），當t

間不存在顯著性差異;當 t>k，那么認為實際回收率與1之間存在顯著性差異。計算t=（1-）/u（R）=（1-0.942）/（0.019 6）=2.96>k。因此實際回收率與1之間存在顯著性差異，必須考慮由回收率引起的不確定度[10]，則回收率相對不確定度為：urel（3）=u（R）/=0.019 6/0.942=0.020 8。

2.4 校準儀器所引起的不確定度分量urel（4） 校準儀器所引起的不確定度由貴州省計量測試院根據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[7]對此次試驗用石墨爐原子吸收光譜儀所出計量證書，此次試驗用石墨爐原子吸收光譜儀的擴展不確定度為1%，k=2，則其相對標準不確定度為urel（4）=0.01/2=0.005。

2.5 重復性試驗不確定分量 urel（5） ?重復6次測定樣品中鉛含量，待測樣品中鉛含量為22.741 μg/L，相對標準偏差S為4.44%，則重復性試驗不確定分量為：μ（R）=Sn=0.044 46=0.018 1、urel（5）=u（R）=0.018 122.741=0.000 8。

2.6 試樣量取不確定度分量 urel（6）

量取樣品 5.0 mL用5 mL 的A級分度吸量管，最大允差為0.025? mL，k=6;水的體積膨脹系數按2.1×10-4 mL/℃，

k=6。因此，u（V）=0.025/6=0.010 21;urel（V）=u（V）/V=0.010 21/5=0.002 042;u（t）=4×5×0.000 21/3=0.002 425;urel（t）=u（t）/V=0.002 425/5=0.000 485 0。

試樣量取產生的不確定度分量：

urel（6）=urel（V）2+urel（t）2=0.002 0422+0.000 485 02=0.002 10。

2.7 樣品待測液定容不確定度分量 urel（7）

試樣定容 50 mL A 級容量瓶，根據校準證書查得 50 mL A 級容量瓶的最大允差為 0.05? mL，k=6;水的體積膨脹系數按2.1×10-4 mL/℃，k=3，因此，

u（V50）=0.05/6=0.020 41、urel（7）=u（V50）/V=0.020 41/50=0.000 41。

2.8 合成標準不確定度urel（total） 將測量結果的各影響因素的不確定度分量及數值列于表4。根據JJF 1059《測量不確定度評定與表示》對合成標準不確定度的計算方法，當每個不確定度分量不相關時，標準合成不確定度計算公式為：urel（y）=Ni=1u2i（y）。因此合成標準不確定度為：

2.9 相對擴展不確定度

不確定度各分量按正態分布處理，取k=2，置信水平p=95%，則擴展不確定度為：urel=k×urel（total）=2×2.97%=5.94%，因此UX=urel×X=0.006 8 mg/L，則刺梨果汁中鉛含量的分析檢測結果為X=（0.114±0.007）mg/L，k=2。

3 結論與討論

石墨爐原子吸收法測定刺梨果汁中鉛含量的不確定度的評定最終結果為（0.114±0.007）mg/L。從不確定度的來源來看，回收率urel（3） 、標準系列擬合直線求樣品濃urel（2）及標準溶液配制urel（1）引起的不確定度影響最大，是該試驗結果的控制關鍵，其他來源的不確定度影響因素較小，可以忽略。因此，在今后的檢測過程中，為了提高檢驗檢測水平，獲得具有較小不確定度的測量結果，應加強對這3個方面的質量控制，以保障檢測結果的準確性和符合性。

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