微波消解-HG-AFS法測定乳粉中硒的不確定度評定*

唐 瓊，陳思伊，龐 潔，黃艷桃

(南寧市疾病預防控制中心，廣西 南寧 530023)

測量不確定度是評定測量結果質量的一個重要指標。1963年，原美國標準局(NBS)的數理統計專家埃森哈特在研究“儀器校準系統的精密度和準確度估計”時提出了采用測量不確定度的概念，受到國際上的普遍關注[1]。1993年，七個國際組織聯合發布了《測量不確定度表示指南》(簡稱GUM)。1999年，我國發布了JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》國家計量技術規范，該規范等同采用GUM，其基本術語以及測量不確定度的評定與表示方法與GUM完全一致，成為我國進行測量不確定度評定與表示的理論基礎，目前標準更新至JJF1059.1-2012《測定不確定度的評定與表示》。

硒是人體必需微量元素之一，它是多種蛋白質和酶的必要組成部分，具有抗氧化，抗炎和調節甲狀腺激素等功能[2]。研究表明硒對新生兒，尤其是早產兒的健康和發育有至關重要的作用[3]。嬰兒食用含硒量低的乳粉可能會引起硒缺乏，對嬰兒健康有重大影響，近年一些嬰幼兒配方奶粉中有強化加硒的傾向[4-5]，因此準確的測定嬰幼兒配方乳粉中硒含量非常重要，甚至硒的形態含量分析也逐漸成為研究重點[6-7]。目前國內HG-AFS測硒的方法因其具有檢出限低，靈敏度高，干擾少等優點在各領域已被廣泛研究[8-9]。實驗依據GB 5009.93-2017標準[10]，采用微波消解樣品，氫化物原子熒光光譜法測試了兩種嬰幼兒配方乳粉標準分析物質中的硒含量，分析測定結果的不確定度，采用GSB的硒標準溶液和6次平行試驗的方法，找出影響測定結果不確定的因素[11-12]，對不確定度進行評估，以其為食品中硒檢測結果的科學評定提供參考。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

儀器及工作條件：AFS-8230原子熒光光度計，北京吉天有限公司；硒空心陰極燈(工作條件：負高壓250 V，燈電流8 mA，原子化器高度8 mm，載氣流量300 mL/min，屏蔽氣流量800 mL/min，讀數時間10 s，延時遲時間1 s)，國家有色金屬。

試劑：硒標準儲備液(ρ(Se)=1000 μg/mL)，北京壇墨質檢科技有限公司；硒標準工作溶液(ρ(Se)=0.1000 μg/mL)由硒標準儲備液逐級稀釋得到。鹽酸、硼氫化鉀、氫氧化鈉、鐵氰化鉀、硝酸、高氯酸均為優級純，實驗用水為電阻率18.30 MΩ·cm的去離子超純水。

樣品來源：GBW10115和GBW10118國家計量科學研究院，編號分別為1#和2#。

1.2 樣品處理方法

稱取試樣0.5 g(精確至0.001 g)，置于消化管中，加8 mL硝酸于100 ℃ 預消解1 h后，置于微波消解儀中進行消解(消解程序見表1)。冷卻后取出內罐，將消化液轉移置錐形瓶中，加入幾粒玻璃珠于電熱板上加熱至近干，冷卻，再加入5 mL鹽酸溶液(1+1)，繼續加熱至溶液變為清亮無色并伴有白煙出現。然后轉移至10 mL容量瓶中，加入1.0 mL鐵氰化鉀溶液(100 g/L)，用7%鹽酸定容，混勻待測，同時做試劑空白試驗。

表1 微波消解程序

1.3 建立數學模型

乳粉中硒含量按式(1)計算

(1)

式中C0為樣品測試液中硒的含量，μg/L；V為樣品定容總體積，mL；m為稱樣量，g；1000為μg換算成mg的系數。

觀察數學模型可知，各項參數相互獨立，由式(1)結合JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[13]得出合成標準不確定度計算公式為：

(2)

1.4 測量不確定度的來源分析

嬰幼兒乳粉中硒含量測定不確定度的主要來源有：試樣稱量質量引入的不確定度、定容體積引入的不確定度、標準物質和配制過程引入的不確定度、標準曲線擬合引入的不確定度、重復性實驗引入的不確定度。詳見表2。

表2 不確定度來源和類型

2 結果與討論

2.1 樣品稱樣量產生的不確定度u rel(m)

2.1.1 天平校準產生的不確定度

根據天平檢定證書給出的擴展不確定度為2.2 mg，置信因子k=2，則天平校準的不確定度為：u1(m)=0.0022/2=0.0011 g。

2.1.2 天平重復性稱量變動性產生的不確定度

用砝碼進行9次稱量，求得極差R=0.001 g，觀測列是正態分布，查表得極差系數C=2.97，由極差法[13]公式計算可得實驗標準偏差s(m)=R/C=0.001/2.97=0.00034 g。

試樣重復稱量產生的不確定度為：

兩次稱量后(即一次去皮，一次凈質量)引入的標準不確定分量為：

稱量0.500 g樣品引入的相對標準不確定度為：

2.2 用10 mL容量瓶定容消解液產生的不確定度urel (V)

2.2.1 容量瓶校正不確定度

2.2.2 容量瓶重復性稱量變動性產生的不確定度

將容量瓶充盈，通過10次重復測量，其變動性標準偏差為：

2.2.3 溫度引起的體積不確定度

樣品消化液定容體積引入的不確定為：

定容消化液產生的相對標準不確定為：

2.3 消化液中硒的濃度C0產生的不確定度urel(C0 )

此不確定主要由3個方面組成，即標準溶液配制過程中產生的不確定、標準曲線擬合時產生的不確定度、重復測量硒濃度產生的不確定度。

2.3.1 標準溶液配制過程產生的不確定度urel(sd)

(1)硒標準儲備液1000 μg/mL由北京壇墨質檢科技有限公司研制，查證書得其擴展不確定為1%，k=2，則標準不確定為：1/2=0.5 μg/mL。

其相對標準不確定為u1(sd)=0.5/1000=0.00050。

(2)標準曲線配制引入的不確定度u2(sd)

硒標準使用液ρ(Se)=0.1000 μg/mL由標準儲備液ρ(Se)=1000 μg/mL逐級稀釋制成，整個過程用到了10，10，1 mL單標線吸量管和100 mL單標線容量瓶。再分別用1 mL分度吸管和5 mL分度吸管吸取0.1000 μg/mL硒標準溶液0.10，0.30，0.50，1.0，3.0 mL，分別置于10 mL容量瓶中，加入鐵氰化鉀溶液100 g/L 1.0 mL，再用7%鹽酸稀釋至刻度，混勻。使硒的標準系列濃度分別為1.000，3.000，5.000，10.000，30.000 μg/L。按照JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和JJG 196-2006《常用玻璃量具檢定規程》的要求，計算不確定度如表3所示。

表3 各玻璃量具的不確定

根據表2硒標準工作液ρ(Se)=0.1000 μg/mL配制過程引入的不確定度為：

標準曲線配制過程中引入的不確定為：

所以標準溶液配制過程產生的相對標準偏差為：

2.3.2 標準曲線擬合引起的不確定urel(A)

對5個濃度的標準溶液，分別測定3次，得到測定的熒光強度值yij，設y=b×C+a，根據測量數據和最小二乘法擬合得到標準曲線線性回歸方程為y=73.337C+15.513，方程的線性相關系數r=0.9998。具體測量結果如表3所示。

表4 對標準溶液進行3次平行測定的結果

利用excel表格[15]計算實際熒光強度與理論熒光強度的殘差uj=yij-(73.337C+15.513)，按公式(3)計算殘差的標準偏差sR=18.68：

(3)

對1#、2#樣品中硒濃度分別進行6次測定，由熒光強度通過直線方程求得C0的標準不確定度按公式(4)計算得到，數據詳見表5。

(4)

表5 樣品測試數據

2.3.3 測量重復性引起的不確定urel(rep)

根據貝塞爾法則，n=6次獨立測定中硒含量按公式(1)計算平均值分別為0.3379 mg/kg和0.4211 mg/kg，單次測量標準偏差分別為0.0072 mg/kg和0.0114 mg/kg，平均值的標準偏差分別為0.0029 mg/kg和0.0047 mg/kg，數據詳見表6。

表6 重復測量結果

濃度測量過程中產生的不確定度合成按公式(5)計算，數據如表7所示。

(5)

表7 濃度測量過程引起的不確定度計算表

2.4 合成不確定度

根據上述分析和計算結果，列出不確定分量表，結果見表8，由式(2)可得試樣的合成不確定度結果如表8所示。

表8 不確定度分量一覽表

2.5 計算擴展不確定度

在95%置信概率下取包含因子k=2，則擴展不確定度為：

U=k×WSe×urel(WSe)

(6)

測試結果的表示如表9所示。

表9HG-AFS-Se結果的表示匯總表

3 結 論

采用微波消解原子熒光光譜法測定了嬰幼兒配方乳粉分析標準物質中的總硒含量，測定結果與標準值相比較結果在質控范圍內，由表5可知測量精密度(RSD)分別為2.1%和2.7%，符合一般標準方法的要求。從表8可以看出，測量重復性、標準溶液配制、標準曲線擬合是引起不確定度的三大主要因素，三者均為濃度測量過程的引入的不確定度因素。因此在實際分析測量過程中，檢測人員在整體規范操作、提高檢測技能的基礎上，應特別注重標準溶液配制的操作規范以及關注儀器的使用性能，建立合理適用的標準曲線線性范圍，將儀器調整至最佳工作狀態進行測試，以便降低不確定度，提高檢測準確度。