微波消解-石墨炉原子吸收法测定水产制品中铬含量的不确定度评定.pdf

第8 卷第5 期食品安全质量检测学报 V b l 8N O 5 2 0 1 7 年5 月J o u r n a lo f F o o dS a f e t ya n dQ u a l it y M a y 2 0 1 7 微波消解一石墨炉原子吸收法测定水产制品中 铬含量的不确定度评定 施晓玲，程晓宏+ ( 南通市食品药品监督检验中心，南通2 2 6 0 0 0 ) 摘要：目的 评定水产制品中铬含量测定的不确定度，为食品检验实验室提供更规范的不确定度评定方 法。方法 以烤鳕鱼片为例，参照G B5 0 0 9 1 2 3 2 0 1 4 食品安全国家标准食品中铬的测定用微波消解石 墨炉原子吸收光谱法测定食品中铬含量，对实验过程中引入的不确定度各分量进行分析，并计算合成标准不 确定度及扩展不确定度。结果对评定结果产生影响的主要因子是标准溶液配制、标准曲线拟合和样品重复 性测量过程，其中样品的重复性测量引入的不确定度对最终不确定度影响最大。分析得该样品中铬含量为 4 1 9 6 0I t g k g ，相对合成不确定度为1 0 5 2 6 I t g k g ，扩展不确定度为2 1 0 5g g k g ( k = - 2 ) ，最后结果表示 ( 4 1 9 6 0 士2 1 0 5 ) m g k g ( k = - 2 ，9 5 置信水平) 。结论通过不确定度的评定，查找测量过程中可能存在的问题以规 范操作，降低引入的不确定度，使检测结果更可靠。 关键词：石墨炉原子吸收法；水产制品；铬；不确定度评定 U n ce r t a in t ye v a l u a t io no fd e t e r m in a t io no fch r o m iu mco n t e n tina q u a t ic p r o d u ct sb ym icr o w a v ed ig e s t io n g r a p h it ef u r n a cea t o m ica b s o r p t io n s p e ct r o m e t r y S H IX ia o L in g ，C H E N GX ia o H o n g + ( N a n t o n gF o o da n dD r u gS u p e r v is io na n dI n s p e ct io nC e n t e r , N a n t o n g2 2 6 0 0 0 ，C h in a ) A B S T R A C T ：O b j e ct iv e T oe v a l u a t et h eu n ce r t a in t yf o rd e t e r m in a t io no fch r o m iu mco n t e n tina q u a t ic p r o d u ct s ，S O a st op r o v id eam o r es t a n d a r d iz e dm e t h o df o ra s s e s s m e n t o fu n ce r t a in t yinl a b o r a t o r ie s M e t h o d s T a k in gt h er o a s t e d co df il l e ta sa ne x a m p l e ，t h eco n t e n to fch r o m iu minf o o dw a sd e t e r m in e db ym icr o w a v ed ig e s t io n g r a p h it ef u r n a ce a t o m ic a b s o r p t io ns p e ct r o m e t r yw it hr e f e r e n cet oG B5 0 0 9 1 2 3 - 2 0 1 4N a t io n a l f o o ds a f e t ys t a n d a r dD e t e r m in a t io no f ch r o m iu minf o o d T h eu n ce r t a in t ie sin t r o d u ce dint h e e x p e r im e n tw e r ea n a l y z e d ，a n d t h es y n t h e t ics t a n d a r d u n ce r t a in t ya n de x p a n d e du n ce r t a in t yw e r eca l cu l a t e d R e s u l t s T h em a inf a ct o r sin f l u e n cin gt h ee v a l u a t io nr e s u l t s w e r et h es t a n d a r ds o l u t io nf o r m u l a t io n ，s t a n d a r dcu r v ef it t in ga n ds a m p l er e p e a t a b il it ym e a s u r e m e n tp r o ce s s ，in w h icht h eu n ce r t a in t yin t r o d u ce db yt h er e p e a t a b il it ym e a s u r e m e n to ft h es a m p l eh a dt h eg r e a t e s te f f e cto nt h ef in a l u n ce r t a in t y T h ech r o m iu mco n t e n tins a m p l ew a s4 1 9 6 0g g k g ，t h er e l a t iv eu n ce r t a in t yw a s1 0 5 2 6p g k g ，t h e e x p a n d e du n ce r t a in t yw a s2 1 0 5g g k g ( 扣2 ) ，a n dt h er e s u l tco u l db ee x p r e s s e da s ( 419 6 0 1 21 0 5 ) m g k g ( k = 2 ， P = 9 5 1 C o n cl u s io nT h r o u g ht h ee v a l u a t io no fu n ce r t a in t y , w eca nf in dp o s s ib l ep r o b l e m sint h em e a s u r e m e n t p r o ce s st os t a n d a r d iz et h eo p e r a t io n ，a n dr e d u cet h ein t r o d u ce du n ce r t a in t y , S Ot h a tt h et e s tr e s u l t sw il lb em o r e + 通讯作者：程晓宏，高级工程师，主要研究方向为食品质量与安全。E - m a il ：x h ch e n g 1 6 3 t o m + C o r r e s p o n d in ga u t h o r ：C H E N GX ia o H o n g ，S e n io rE n g in e e r ，N a n t o n gF o o da n dD r u gS u p e r v is io na n dI n s p e ct io nC e n t e r , N a n t o n g2 2 6 0 0 0 C h in a E - m a il ：x h ch e n g 1 6 3 co m 1 8 4 8 食品安全质量检测学报 第8 卷 r e l ia b l e K E YW O R D S ：g r a p h it ef u r n a cea t o m ica b s o r p t io ns p e ct r o m e t r y ；a q u a t icp r o d u ct s ；ch r o m iu m ；u n ce r t a in t y e v a l u a t io n 1引言 2 0 1 1 年中国合格评定国家认可委员会颁布的 C N A S C L 0 7 测量不确定度的要求I lJ 指出，检测实验室应 有能力对每一项有数值要求的测量结果进行测量不确定度 评估。当不确定度与检测结果的有效性或与应用有关、或 在用户有要求时、或当不确定度影响到对规范限度的复合 性时、当测试方法中有规定时和C N A S 有要求时，检测报 告必须提供测量结果的不确定度【2 ，3 。故测量不确定度的评 定对实验室检测的准确表示和评定具有重要意义，是E t 常 检测工作的重要内容。 本文以某品牌烤鳕鱼片为例，采用G B 5 0 0 9 1 2 3 2 0 1 4 食品安全国家标准食品中铬的测定【4 l 中石墨炉原子吸 收光谱法测定样品中铬的含量，依据J J F l 0 5 9 1 - 2 0 1 2 4 测量 不确定度评定与表示r 5 l 对检测过程中影响测量结果的各 因素进行分析评定，从而确定引入不确定度的主要因子， 以便采取改进措施，提高测量的准确性。 2 材料与方法 2 1 仪器与试剂 P in A A cl e9 0 0T 原子吸收光谱仪( 美国P E 公司) ； M a r s 6 微波消解仪( 美国C E M 公司) ；C P A 2 2 5 D 电子分析天 平( 德国赛多利斯公司) 。玻璃器皿均用2 0 的硝酸浸泡过 夜后用超纯水冲洗干净。 铬标准溶液，购于国家标准物质中心，批号 K 2 一C R 0 3 1 2 1 ；H N 0 3 ( 优级纯，德国M e r ck 公司) ；实验室用 水为M il l iQ 超纯水。 样品：某品牌烤鳕鱼片，购于本地某超市。 2 2 测量方法和数学模型 2 2 1测量方法 参照G B5 0 0 9 1 2 3 2 0 1 4 食品安全国家标准食品中 铬的测定 4 处理鳕鱼样品，用石墨炉原子吸收光谱法测 定其中铬的含量。 精确称取经粉碎的烤鳕鱼片试样0 3 5g ( 准确至0 1 m g ) ，置于消解罐内，加硝酸5m L ，使用微波消解仪对样 品进行消解( 按照仪器要求设定升温程序) 。完全消解后，在 加热板上赶酸至o 5 1 0m L ，冷却后，以O 5 硝酸洗涤消 解罐，转移至2 5m L 容量瓶，用少量水洗涤消解罐2 - 3 次， 合并洗涤液，用水定容至刻度。同法作试剂空白对照。 配制1 0p L 铬标准物质，用原子吸收一石墨炉法进行 测定，样品进样量2 0 此。 仪器条件：波长：3 5 7 8 7n m ；狭缝：0 7n m ；工作电 流：2 5m A ；灰化温度：1 2 0 0 ，2 0s ；原子化温度： 2 3 0 0 5S 。 2 2 2 数学模型 W f cr ) ： C V m 式中：孵co ：烤鳕鱼片中铬的含量，I _ t g k g ； c：样品溶液中铬的浓度，I x g L ； 矿样品消解后定容体积，m L ； 肼：样品的称样量，g 。 分析测定的整个过程和数学模型，不确定度主要来 源主要有：( 1 ) 称量样品产生的不确定度；( 2 ) 消解处理后， 定容溶液产生的不确定度；( 3 ) 测定样品时产生的不确定度： 标准溶液制备产生的不确定度；曲线拟合产生的不确 定度；( 4 ) 测量重复性产生的不确定度。 3 各分量标准不确定度的评定 6 。9 3 1 天平称量引入的不确定度即) 3 1 1 由天平校准产生的不确定度u ( m ，) 天平校准证书上允许的极差为士0 0 0 0 1g ，按照均匀 分布考虑，包含因子k = 4 3 ，因此，计算标准不确定度 u ( m 1 ) = o 0 0 0 1 压= 5 7 7 1 0 g 。 3 1 2 由重复称量产生的不确定度u ( m 2 ) 天平的重复性误差为0 2m g ，按照均匀分布考虑，包 含因子k = 3 ，因此计算标准不确定度u ( m 2 ) = o 0 0 0 2 压= l ，1 5 x 1 0 一g 。 3 1 3 样品称量( m 1 产生的不确定度 称量6 份样品，均为0 3 5 0 6g ，故天平称量产生的相 对标准不确定度“( 肌) r e l ： “( 肌) 。1 = 2 “2 ( m 1 ) + 2 “2 ( m 2 ) 】l 2 m = 2 x ( 5 7 7 1 0 。5 ) 2 + 2 ( 1 1 5 1 0 4 ) 2 1 2 0 3 5 0 6 ：5 2 2 x 1 0 一。 3 2 定容样品引起的不确定度口( 功 3 2 1 检定引入的不确定度U l ( 圪5m E ) 根据J J G l 9 6 2 0 0 6 常用玻璃量器检定规程【10 】可知， A 级的2 5m L 单标线容量瓶的允差为士0 0 3m L ，按照均匀 分布考虑，包含因子k = 3 ，则相对标准不确定度U l ( 圪， 。L ) = 0 0 3 括= 0 0 1 7 3m L 。 3 2 2 温度变化引入的不确定度“2 ( z 2 5m L ) 容量瓶是在2 0 下检定，当实验室温度变化为士5 时，代入水和玻璃的膨胀系数，水的膨胀系数为 2 1 1 0 * C ，而玻璃的膨胀系数低于水的膨胀系数1 0 倍， 第5 期施晓玲，等：微波消解一石墨炉原子吸收法测定水产制品中铬含量的不确定度评定 1 8 4 9 所以忽略不计，按照均匀分布，k = 3 ，则1 2 ( 5 。L ) = ( 2 5 x 5 x 2 1 x 1 0 4 ) 4 3 = 0 0 1 5 2m L 。 3 2 3 由定容体积引起的标准不确定度 试样定容体积为2 5m L ，故：“( 功r e l = “1 2 ( V 2 5 。L ) + U 2 2 ( V 2 5 m L ) “2 v = ( o 0 1 7 3 2 + 0 0 1 5 2 2 ) 17 2 2 5 = 9 2 1 x 1 0 。 3 3 测量样品中C r 产生的标准不确定度“( G ) 3 3 1 标准溶液配制产生的不确定度U ，( C 0 1 3 3 1 1 使用标准溶液产生的不确定度 C r 标准溶液( 1 0 0 0g g m L ) 证书中提供的扩展标准不 确定度为10g g m L ，按正态分布置信概率P = 9 5 ，包含因 子k = 2 。使用标准溶液产生的不确定度“( C s ) = 1 0 2 = 5 g g m L ，相对标准不确定度为“( C s ) 。l = “( C s ) C s = 5 1 0 0 0 = 0 0 0 5 ，C s ：标准溶液的浓度。 3 3 1 2 标准储备液稀释过程中产生的不确定度 将1 0 0 0g g m LC r 标准溶液依次按5 ：1 0 0 、1 ：5 0 、1 ：1 0 0 进行梯度稀释，得到1 0 0g g L 标准使用液： ( 1 ) 校准引入的不确定度 根据J J G19 6 2 0 0 6 常用玻璃量器检定规程 1 0 规定， 1m L 、5m L 单标移液管及5 0m L 、1 0 0m L 单标线容量瓶 的允许误差为分别为士0 0 0 7m L 、士0 0 1 5m L 、士0 0 5m L 和 1 0 1m L ，按均匀分布，包含因子k = 3 ，则标准不确定度 分别为： U l ( Hm L ) = o 0 0 7 3 = o 0 0 4 1m L ( 其他相应不确定度 详见表1 ) 。 ( 2 ) 温度变化引入的不确定度 校准过程中室温变化为( 2 0 士5 ) ，水的膨胀系数为 2 1 1 0 一m L 。C ，按照均匀分布，k = 3 ，则温度变化引起 的不确定度为： u 2 ( V l 。L ) = ( 1 x 5 x 2 1 x 1 0 4 ) 3 = o 0 0 0 6m E ( 其他相 应不确定度详见表1 ) 。 ( 3 ) 量器引起的相对不确定度分别为： 厂 - ： = - “( V lm L ) r e l - - 业坠丝坠进：( 0 0 0 4 1 2 + 0 0 0 0 6 2 ) 1 2 yl I I 山 1 = 0 0 0 0 6 ( 其他相应不确定度详见表1 ) 。 ( 4 ) 铬标准溶液配制全过程中引人的合成相对不确定 度为： u 1 ( C o 、r e l = = O 0 0 5 5 9 。 3 3 2 由标准曲线的拟合产生的不确定度u 2 ( C o ) 实验测得标准曲线吸光度及浓度见表2 ，样品重复测 量结果见表3 。 表l 标准盐线配制过程的不确定度 T a b l e1 U n ce r t a in t yo ft h ep r e p a r a t io no fs t a n d a r dcu r v e 表2 标准曲线及对应的吸光度和浓度 T a b l e 2S t a n d a r dcurvea n dt h eco r r e s p o n d in ga b s o r b a n e ea n dco n ce n t r a t io n 1 8 5 0 食品安全质量检测学报 第8 卷 铬的系列标准溶液为1 0 、2 0 、4 0 、8 0 和1 0 0I _ t g L ， 每个浓度测定2 次，对该数据进行拟合得到标准曲线方程： Y - - 0 0 1 0 4 X - 0 0 0 1 8 ，r = 0 9 9 9 6 5 ，斜率b = 0 0 1 0 4 ，截距 盘一0 0 0 1 8 。则可计算出各浓度对应的吸光度的理论值y ， 得出实际吸光度K 与理论值y 的残差U = K 一( b X i+ a ) ，伍：标 准溶液中某一浓度值) 。同时测空白点，则共6 份溶液，每 个点测量2 次，n = 1 2 ，因此求得残差y i的标准偏差如下： S y = = 0 0 0 1 2 8 标准溶液的标准偏差最为： n S x = ( 彪一x ) 。1 6 0 6 6 n - 1 其中，z 为标准溶液的平均值。称取6 份样品，每个样品 均测定1 次，同时测定空白消解液。 根据C N A S G L 0 6 化学分析中不确定度的评估指南 t 1 ，可知标准曲线拟合引入的不确定度u 2 ( C 0 ) 为： “：( c忙盖 式中：P 为测定样品的次数6 ；n 为测定标准溶液的次数1 2 ； b 为标准曲线斜率；x 为标准溶液中某一浓度值；x 为测 定的标准溶液的平均值。样品测定的平均浓度为C 0 = 5 8 8 u g L ，则U 2 ( c0 ) = 0 0 1 0 8 。将C 0 的2 个不确定度分量合成，得 相对不确定度为： “( C 0 ) r e l = u 1 2 ( C o ) ，。I + U 2 2 ( C 0 ) r e l “七0 0 1 2 1 3 4 石墨炉法测定样品时引入的不确定度似) 3 4 1仪器的校准产生的不确定度u ( A ) 奉实验所用石墨炉原子吸收光谱仪，经检定，扩展不 确定度为2 ，包含因子k = 2 ，因此计算相对标准不确定 度为U l 似) ，。i= 0 0 2 2 = 0 0 1 。 3 4 2 重复测量产生的不确定度甜：口) 同等条件下，分别对样品进行了6 次相对独立的测定， 将体积和质量代入计算得均值x 为419 6 0p g k g ，标准偏 差S - - 2 0 0 7 ，故重复性引入的相对标准不确定度为： “2 口) 。l = S ( X x4 n ) = 2 0 0 7 ( 4 1 9 6 0 x4 6 ) = 0 0 1 9 5 3 4 3 仪器引入的相对不确定度u ( A ) r e l “口) r e I = 甜I 。口) r cI + - 1 2 2 卅) ，。I “2 = O 0 219 3 5 合成标准不确定度和扩展不确定度 烤鳕鱼片中铬含量计算公式为：( c，) ：盟。由于 m 以上各不确定度分量互不相关，所以其合成相对标准不确 定度为 H ( 功代l = I n 2 ( m ) r e l + 4 2 ( 功n l + “2 ( C 0 ) r e I + 2 似) r e l 】1 7 2 扩展不确定度公式为 C ，- ( 玎，r e l x k 则样品的合成相对标准不确定度为 “( 叨r e l = ( 5 2 1 x 1 0 4 ) 2 + ( 9 2 1 x 1 0 4 ) 2 + 0 0 1 2 1 2 + 0 0 2 1 9 2 1 彪= 0 0 2 51 = 2 51 试样中C r 含量的测定均值为4 1 9 6 0p g k g ，则合成标 准不确定度为“( 4 ) = 4 1 9 6 0 x 2 5 1 = 1 0 5 2 6g g k g ，取扩展 因子k = - 2 ，置信概率为9 5 ，则扩展不确定度为 U = 1 0 5 2 6 x 2 = 2 1 0 5I x g k g 。故样品中铬( cr ) 含量W ( C r ) 最终 测定结果为： 职C r ) = ( 4 19 6 0 士21 0 5 ) m g k g ( k = 2 ) 。 4 结论 通过不确定度的评定过程可以得出，对评定结果产 生影响的主要因子是标准溶液配制、标准曲线拟合和样品 重复性测量过程，其中样品的重复性测量引入的不确定度 对最终不确定度影响最大。考虑到样品基质复杂，铬元素 的灰化温度和原子化温度较高，可选择使用耐高温涂层的 石墨管，可适当降低重复测量所带来的不确定度。同时关 注标准溶液的配制过程，标准物质应尽量使用国家认证的， 并且在有效期间使用，标准溶液一般存放于J 隋性塑料容器， 浓度以1 1 0I t g m L 为宜，冰箱( O 一5 ) 下保存，有效期1 个月 12 1 ，并做好标准物质的期间核查工作。从每个环节人 手，保证检验结果的准确可靠。 参考文献 1 中国合格评定国家认可委员会C N A S - C L 0 7 ：2 0 1 1 测量不确定度的要 求f s l C h in aN a t io n a lA ccr e d it a t io nS e r v icef o rC o n f o r m it yA s s e s s m e n t C N A S C L 0 7 ：2 0 11R e q u ir e m e n t sf o rm e a s u r e m e n tu n ce r t a in t y S 2 】倪育才实用测量不确定度评定 M 北京：中国计量出版社，2 0 0 8 N iY C E v a l u a t io no f p r a ct ica lm e a s u r e m e n tu n ce r t a in t y ( M B e ij in g ：C h in a M e t r o l o g yP u b l is h in gH o u s e ，2 0 0 8 3 中国实验室国家认可委员会实验室认可与管理基础知识 M 北京：中 国计量出版社，2 0 0 3 C h in aN a t io n a lA ccr e d it a t io nS e r v icef o rC o n f o r m it yA s s e s s m e n t B a s ic k n o w l e d g eo fl a b o r a t o r ya ccr e d it a t io na n dm a n a g e m e n t M B e ij in g ： C h in aM e t r o l o g yP u b l is h in gH o u s e ，2 0 0 3 4 】G B5 0 0 9 1 2 3 - 2 0 1 4 食品安全国家标准食品中铬的测定 s G B5 0 0 91 2 3 - 2 0 1 4N a t io n a lf o o d s a f e t ys t a n d a r dD e t e r m in a t io no f ch r o m iu minf b o d S 5 J J F l 0 5 9 - 2 0 1 2 测量不确定度评定与表示 S J J F1 0 5 9 2 0 1 2E v a l u a t io na n de x p r e s s io no fu n ce r t a in t yinm e a s u r e m e n t s 6 6 赵媛，张燕宾，解鑫，等E L I S A 法测定牛奶中链霉素不确定度的评定 啊食品安全质量检测学报，2 0 1 4 ，5 ( 7 ) ：1 5 1 7 1 5 2 0 Z h a oYZ h a n gY B ，X iX ，e ta 1 E v a l u a t io no f t h eu n ce r t a in t yinm e a s u r in g s t r e p t o m y cin inm il k b yE L I S A J 】JF o o dS a fQ u a l ，2 0 1 4 ，5 ( 7 ) ： 1 5 1 7 - 1 5 2 0 7 】高宏，徐慧，郭芳芳，等牛奶中艾氏剂、狄氏剂测定的不确定度评定 J 食品安全质量检测学报，2 0 1 5 ，6 ( 7 ) ：3 1 5 3 2 0 G a oH ，X uH ，G u oF F , e ta 1 E v a l u a t io no fu n ce r t a in t yo fa l d r ina n d 第5 期施晓玲，等：微波消解石墨炉原子吸收法测定水产制品中铬含量的不确定度评定 1 8 5 1 d ie l d r ininm il l 【 J JF o o dS a f Q u a l ，2 0 1 5 ，6 ( 7 ) ：3 1 5 3 2 0 崔向云，张雪峰，袁凤琴，等超高效液相色谱串联质谱法测定牛奶 中土霉素残留的不确定度评估 J 】食品安全质量检测学报，2 0 1 4 ，5 ( 2 ) ： 5 4 6 - 5 5 0 C u i X Y Z h a n gX F , Y u a nF Q ，e ta 1 U n ce r t a in t y