微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定藜麥中鉛含量的不確定度評定

◎ 柳櫻華，吳繼強

（蘭州石化職業技術大學，甘肅 蘭州 730060）

藜麥，生長于海拔較高的高原或山地地區，因其富含維生素、多酚、類黃酮類、蛋白質、多種氨基酸（尤其是富含植物中缺乏的賴氨酸）及礦物元素等物質，在眾多傳統的糧食作物中，其營養價值最高。基于此，藜麥也被認為是最適宜人類食用的全營養食品[1-2]。鉛是一種有毒重金屬，對人體危害極大[3-4]。因此準確快速測定藜麥中的鉛含量逐漸成為學者研究的熱點。本文對藜麥中的鉛含量進行了測定，并通過建立數學模型對影響測定準確性的不確定度進行計算、評定，同時為提高此類鉛含量的測定準確度提出了建議和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藜麥（甘肅天祝）；硝酸（優級純，上海阿拉丁化學有限公司）；過氧化氫30%（分析純，北京化學試劑有限公司）；硝酸鉛（分析純，北京化學試劑有限公司）；高氯酸（分析純，上海阿拉丁化學有限公司）；去離子水。

TAS-990型原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；MARS6高通量密閉微波消解儀（美國CEM）；EHD-12趕酸儀（北京東航科儀儀器有限公司）；電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司ML503）；電熱鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；吸量管、容量瓶、燒杯（江蘇三愛思科學儀器有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理

藜麥樣品的前處理工作參照參考文獻[5]進行，稱取3份樣品0.50 g（精確至0.000 1 g）進行消解，待結束后，將消解液加去離子水定容至10 mL的具塞比色管中，空白實驗也按同樣的處理步驟進行。

1.2.2 溶液配制

在配制 1 000 μg·mL-1的鉛標準儲備液，100 μg·mL-1的鉛中間標準使用液和5.0 μg·mL-1的鉛標準使用液時參考《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》（GB 5009.12—2017）標準進行稀釋配制[6]。

鉛標準溶液：分別吸取0 mL、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL和0.5 mL的鉛標準使用液于100 mL容量瓶中，用5%硝酸稀釋并定容至刻度，得到濃度分別為 0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1、15.0 μg·L-1、20.0 μg·L-1和 25.0 μg·L-1的系列標準溶液。

1.2.3 樣品測定

石墨爐原子吸收光譜儀工作參數：波長283.3 nm，光譜帶寬0.5 nm，燈電流2.0 mA，進樣量10 μL，背景校正塞曼效應[7]。

測定后，藜麥中鉛的測定結果按照《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》（GB 5009.12—2017）中的計算方法進行處理。得出鉛含量及不確定度的數學模型為：

式中：X為試樣中鉛的含量，單位為mg·kg-1；m1為試樣溶液中鉛的質量，單位為μg；m0為空白溶液中鉛的質量，單位為μg；m2為試樣稱樣量，單位為g。

1.2.4 不確定度來源

在本實驗測定過程中，因參考國標方法，故只考慮與實驗室操作有關的不確定度分量[8-13]。具體的不確定度來源主要有樣品稱量引入的不確定度urel(1)、配制鉛標準溶液引入的不確定度urel(2)、標準曲線擬合引入的不確定度urel(3)、樣品重復測定引入的不確定度urel(4)和檢測儀器引入的不確定度urel(5)。

2 結果與分析

2.1 樣品稱量引入的不確定度urel(1)

在對藜麥中鉛含量進行測定時，分別稱取0.500 3 g、0.500 1 g、0.499 8 g的藜麥試樣，此時會產生實驗誤差，因此會對測定結果的準確度造成一定的影響。在稱量時，分析天平的最小精度為0.000 1 g，按照分析天平的相關規定，最大允許的誤差為±0.001 g，且服從均勻分布，包含因子標準不確定度為稱樣過程需要兩次完成，對應的相對不確定度為：

2.2 配制鉛標準溶液引入的不確定度urel(2)

在配制系列鉛標準溶液時，首先采用逐級稀釋（10×20）的方式，將 1 000 μg·mL-1的鉛儲備液稀釋至 5.0 μg·mL-1的鉛標準使用液；再將 5.0 μg·mL-1的鉛標準使用液稀釋成不同濃度的系列標準溶液。根據《常用玻璃量器》（JJG 196—2006）[14]。配制過程中所使用的量器引入的不確定度分析結果如表1所示。

表1 配制標準溶液過程中量器引入的不確定度分析結果表

2.2.1 第一級稀釋引入的不確定度urel(2-1)

在第一級稀釋過程中，將1 000 μg·mL-1的鉛儲備液稀釋至質量濃度為100 μg·mL-1的鉛中間標準使用液，采用的是A級10 mL分度吸量管和A級100 mL容量瓶進行稀釋。此時，引入的相對標準不確定度為：

2.2.2 第二級稀釋引入的不確定度urel(2-2)

在第二級稀釋過程中，將100 μg·mL-1的鉛中間標準使用液稀釋至質量濃度為5 μg·mL-1的鉛標準使用液，采用的是A級5 mL分度吸量管和A級100 mL容量瓶進行稀釋。此時，引入的相對標準不確定度為：

2.2.3 標準使用液稀釋至標準溶液引入的不確定度urel(2-3)

將5 μg·mL-1的鉛標準使用液稀釋至系列標準溶液，采用的是A級1 mL分度吸量管和A級100 mL容量瓶進行稀釋。此時，由標準使用液稀釋至標準溶液產生的相對標準不確定度為：

2.2.4 溫度引入的不確定度urel(2-4)

由于實驗室溫度波動會對玻璃儀器產生一定的影響，因此測定結果也會受到影響。通常，當實驗室溫度為（20±5）℃，水的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，忽略玻璃的體積膨脹。此時，服從均勻分布，包含因子使用的量器A級1 mL、5 mL、10 mL分度吸量管和A級100 mL容量瓶的相對不確定度均為由溫度對各量器體積影響所引入的不確定度為：

考慮溶液稀釋和溫度對配制標準溶液的綜合影響，引入的相對標準不確定度為：

2.3 標準曲線擬合引入的不確定度urel(3)

將系列不同濃度的標準溶液分別在儀器上平行3次測定，測定結果如表2所示。以濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，經線性最小二乘法擬合，可得標準曲線的線性回歸方程為y=0.003 0x+0.001 6，線性相關系數為0.999 1。同時對樣品進行8次平行測定，由線性方程可獲得樣品中鉛含量的平均濃度為8.26 μg·mL-1。

表2 標準溶液的測定結果表

依據貝塞爾公式，計算繪制的標準曲線對應的標準偏差SR為：

標準曲線擬合產生的標準不確定度u(3)為：

式中：p為樣品溶液平行測量次數，p=8；n為標準系列溶液的測量次數，為標準曲線系列溶液濃度平均值，c0為樣品溶液平均濃度，c0=8.26 μg·L-1；ci為系列標準溶液的濃度；b為工作曲線的斜率，b=0.003 0；a為工作曲線的截距，a=0.001 6。

標準曲線擬合產生的相對不確定度為：

2.4 樣品重復測定引入的不確定度urel(4)

取樣品中的其中一份，對其平行8次測定，測定結果分別為 0.163 2 mg·kg-1、0.156 7 mg·kg-1、0.163 5 mg·kg-1、0.161 0 mg·kg-1、0.171 2 mg·kg-1、0.168 8 mg·kg-1、0.170 4 mg·kg-1和 0.165 2 mg·kg-1，此時藜麥中鉛含量的平均值為0.165 2 mg·kg-1。平行8次的標準偏差為：

式中：Xi為試樣中鉛的含量，mg·kg-1；為試樣中鉛的平均含量，mg·kg-1。

2.5 檢測儀器引入的不確定度urel(5)

本實驗所使用的原子吸收光譜儀擴展不確定度經查為U=4.2×10-2，k=2，此時由儀器校準引入的不確定度而溫度對原子吸收光譜儀產生的的不確定度因此由測定儀器引入的不確定度為

2.6 合成標準不確定度和擴展不確定度

在藜麥中鉛含量的測定過程中，存在的具體不確定來源如表3所示，為了評定綜合不確定度，需要將表3中的不確定度分量進行合成。

表3 測定樣品中鉛含量時產生的不確定度一覽表

u合成的相對不確定度為：

合成標準不確定度為u總=urel(總)·X=0.034 547×0.165 2=0.005 706 mg·kg-1。當包含因子k=2，則藜麥中鉛含量的擴展不確定度為U=u總×k=0.005 706×2=0.011 41 mg·kg-1。

通過計算可知，鉛含量的擴展不確定度為U=0.011 41 mg·kg-1；因此本實驗中藜麥中鉛含量的測量結果可表示為X=（0.165 2±0.011 41）mg·kg-1，k=2。根據《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 762—2017）[15]規定，藜麥中鉛的限量值為0.2 mg·kg-1，本次樣品中鉛含量低于限量值，因此鉛含量未超標。

3 結論與討論

本實驗通過微波消解-石墨爐原子吸收光譜法對藜麥中的鉛含量進行了測定，并建立數學模型對測定過程中的不確定度進行了分析評定。研究結果表明，當取樣量為0.500 1 g時，藜麥中鉛含量為（0.165 2±0.011 41）mg·kg-1，k=2。在測定過程中，標準曲線擬合、檢測儀器、標準溶液配制這3個因素對總的不確定度貢獻最大。因此，在實驗過程中，要注重標準曲線的繪制（建立合理的工作曲線）、優化原子吸收光譜儀的測定參數及重視對儀器維護和保養，同時考慮盡可能地使用準確級別較高的玻璃量器配制溶液，以減小對測定結果準確性的影響。