微波消解-氫化物原子熒光光譜法測定竹蓀干制品中總砷的不確定度評定

周芥鋒，劉 敏，何 莉，邱潤華，陳文衛，楊 棚

(1.長寧縣產品質量檢驗檢測中心，四川 宜賓 644300；2.四川省竹類產品質量檢驗檢測中心，四川 宜賓 644300；3.四川大學高分子科學與工程學院，四川 成都 610000)

竹蓀有“菌中皇后”的美譽，具有高纖維、高蛋白、營養豐富、味道鮮美的特點[1-2]。竹蓀菌絲體不可避免地會吸收砷元素[3]。砷元素無論是有機形態還是無機形態，均對人體有較大的毒性[4]。長期食用砷含量超標的食物，可能導致慢性As中毒引起的皮膚病、四肢無力、內分泌失調、代謝紊亂、多系統臟器組織不可逆的結構病變，甚至癌變[5]。在GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中規定，食用菌及其制品中砷質量分數小于 0.5 mg/kg[6]。

長寧縣是我國三大竹蓀生產基地之一。目前，對長寧竹蓀的研究較為薄弱，僅有對提取液的抑菌效果、種植栽培技術、產業競爭建議及分析等方面的少量研究[2，7-9]，而對長寧竹蓀在總砷元素方面的研究尚未見報道。

此外，在食品檢驗過程中，測定值極易受到樣品處理方法、儀器狀態、檢測環境的影響[10]。不確定度與測定結果緊密聯系，能反應出測定值的分散性，對實際結果評定具有重要意義[11]。基于此，以長寧竹蓀干制品為研究對象，采用微波消解-原子熒光光譜法測定竹蓀干制品中總砷，分析不確定度來源，并對不確定度的各分量進行計算，最后計算出相對標準不確定度和擴展不確定度。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

竹蓀干制品樣品，四川省竹類產品質量檢驗檢測中心委托檢驗樣品。將樣品用粉碎機粉碎，并過孔徑 180 μm 網篩，備用。砷標準儲備溶液(1000 μg/mL)：中國計量科學研究GBW08611；實驗玻璃儀器使用5%硝酸溶液浸泡；氫氧化鈉、硫脲、鹽酸，分析級純試劑；硼氫化鈉、抗壞血酸、高氯酸，優級純試劑；實驗用水均為一級水。

1.1.2 儀器與設備

LC-AFS6500原子熒光光譜儀(海光)；TPOEX+微波消解儀(屹堯)；BSA224S電子天平(賽多利斯)。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶液的配制

還原劑溶液：分別稱取 5.0 g 硫脲和抗壞血酸，加 50 mL 水，加熱溶解，冷卻至室溫。現用現配。

還原劑流動相：稱取 7.0 g 硼氫化鈉和 2.5 g 氫氧化鈉溶于 500 mL 水中，混勻。

酸性流動相:移取 50 mL 濃鹽酸至 500 mL 水中，冷卻后加水至 1000 mL。

標液稀釋：用2%的硝酸水溶液稀釋 1000 μg/mL 的砷標準儲備液，分別得到 10.00 μg/mL 砷中間溶液1；100 ng/mL 砷中間溶液2；10.00 ng/mL 砷中間溶液3。

1.2.2 竹蓀干制品的處理

準確稱取竹蓀干制品 0.5232 g 于聚四氟乙烯消解內管中，加入 10 mL 硝酸，浸泡過夜。次日置于 120 ℃ 智能控溫電加熱器上預消解約 30 min，冷卻后，置于微波消解儀上消解。消解結束后，加入 0.5 mL 高氯酸，再次置于 120 ℃ 智能控溫電加熱器上趕酸至體積約 0.5 mL，冷卻后轉移至 10 mL 比色管中。加 0.5 mL 濃鹽酸，1 mL 還原劑溶液，搖勻，靜置 30 min 后上機分析。按相同的方法制備試劑空白。

微波消解程序為：在 80、120、150、180 ℃ 分別保溫 2 min，在 200 ℃ 保溫 30 min。

1.2.3 數學模型及不確定度來源分析

根據測定原理，分析不確定度來源。測定竹蓀干制品中總砷質量分數的計算按式(1)進行。

(1)

式中：w為樣品溶液中總砷的質量分數，mg/kg；ρ為樣品溶液中總砷的質量濃度，μg/L；V為樣品溶液的定容體積，mL；m為樣品的質量，g。

從式(1)分析，各個影響測定結果的參數相互獨立，各參數的不確定度直接對測定結果的不確定度產生影響。微波消解-原子熒光光譜法測定竹蓀干制品中總砷的不確定度主要來源如表1所示。

表1 不確定度的來源分析

2 結果與分析

2.1 樣品稱量引入的相對標準不確定度urel(m)

2.2 樣品消解后定容引入的相對標準不確定度urel(V)

2.2.1 10 mL 比色管所產生的標準不確定度

2.2.2 溫度效應所產生的標準不確定度

故樣品消解后定容引入的相對標準不確定度urel(V)=u(V10)/V10=0.0578/10.00=0.00578。

2.3 標準曲線配制引入的相對標準不確定度urel(S)

2.3.1 標準儲備溶液質量濃度引入的不確定度urel(ρ)

砷元素標準儲備液證書質量濃度為 1000 μg/mL，依據證書其相對標準不確定度為1%(包含因子k=2)，則其相對標準不確定度為urel(ρ)=1%/2=0.00500。

2.3.2 砷標準中間溶液稀釋引入的不確定度

1)10.00 μg/mL 的砷標準中間溶液稀釋引入的不確定度urel(中間液1)

10.00 μg/mL 的砷中間液1的相對標準不確定度為：

urel(中間液1)=

2)100.00 ng/mL 砷標準中間溶液稀釋引入的不確定度urel(中間液2)

100.00 ng/L 的砷中間液的相對標準不確定度為：

urel(中間液2)=

3)10.00 ng/mL 砷標準中間溶液稀釋引入的不確定度urel(中間液3)

移取 1.00 mL 砷中間液2，用2%的硝酸溶液定容于 10 mL 比色管中搖勻。配置過程中使用 1000 μL 移液器一次和 10 mL 比色管，實驗室溫度變化為 ±2 ℃。由配置中間液1可知，1000 μL 移液器的相對標準不確定度為：0.00578；測量重復性相對標準不確定度為：0.00289。由2.2知，用 10 mL 比色管配置溶液的相對標準不確定度為：0.00578。

4)自動進樣器的不確定度

采用自動進樣器繪制標準曲線。從中間液3中自動稀釋可得到質量濃度為0.0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 ng/mL 的標準工作曲線。儀器說明書未給出自動進樣器的不確定度，故無法評定該過程的相對標準不確定度。

配置砷標準溶液引入的相對標準不確定度為：

urel(S)=

2.4 標準曲線擬合的相對標準不確定度urel(J)

采用6個標準質量濃度點建立標準曲線，每個標準質量濃度點測量3次，取熒光強度(B)其平均值，并由平均值得到熒光強度(B)與質量濃度(ρ)的關系方程，即：B=166.0821ρ-10.6850。測定結果見表3。

表3 標準曲線的測定結果

樣品平行測試兩次，熒光強度(B)分別為1439.189和1365.385，帶入標準曲線方程，得到的質量濃度分別為 8.730 ng/mL 和 8.285 ng/mL，平均質量濃度為 8.508 ng/mL。

擬合曲線的偏差為：

標準溶液質量濃度的殘差平方和為：

其相對標準不確定度urel(J)=0.07185/8.508=0.0084

2.5 儀器測定重復性引入的相對標準不確定度urel(R)

對竹蓀干制品樣品溶液進行6次重復測定，根據標準曲線方程計算出長裙竹蓀中總砷含量分別為0.1699、0.1596、0.1605、0.1618、0.1605、0.1573 mg/kg，平均含量為 0.1616 mg/kg。根據貝塞爾公式，測定結果的標準偏差為：

測定結果的標準不確定度為：

由原子熒光光譜儀測定重復性引入的相對標準不確定度為：

2.6 合成相對標準不確定度及相對擴展不確定度

將砷元素的各個分量進行合成，其相對標準不確定度為：

2.7 測量不確定度報告

實驗測定竹蓀干制品中總砷質量分數為w=(0.1616±0.00646)mg/kg。

3 結論

采用微波消解-原子熒光光譜法測定竹蓀干制品中總砷，通過分析并計算主要不確定來源發現，當竹蓀干樣品的稱樣質量為 0.5232 g 時，總砷的質量分數為0.1616±0.00646 mg/kg，符合國家標準GB2762-2017的限量要求。此外，標準曲線溶液的配置和儀器測量重復性是主要的不確定度來源，因而配置標液的過程應當格外注意。