原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度評定

趙昱瑋南敏倫呂 娜方向明赫玉芳* 于 敏趙全成

(1 吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院，吉林 長春 130012；2 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長春 130118；3 長春理工大學(xué)，吉林 長春 130022)

原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度評定

趙昱瑋1，2南敏倫1，2呂 娜2方向明3赫玉芳1* 于 敏1趙全成1

(1 吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院，吉林 長春 130012；2 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長春 130118；3 長春理工大學(xué)，吉林 長春 130022)

目的建立原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度評定的方法。方法分析影響不確定度測量的主要因素，獲得不確定度評價結(jié)果。結(jié)果消化過程和重復(fù)性試驗是影響測量結(jié)果不確定度的主要因 素，樣品稱樣量及定容過程產(chǎn)生的不確定度較小，對測量結(jié)果無明顯影響。對合成不確定度進(jìn)行計算，當(dāng)五味丹草片中砷質(zhì)量濃度為0.127 μg/g時，擴(kuò)展不確定度為0.0776 μg/g(k=2)。結(jié)論不確定度主要來源于消化過程、重復(fù)性試驗、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程。

原子熒光法；五味丹草片；砷；不確定度；評定

砷是一種以有毒而著名的類金屬，并有許多的同素異形體。砷元素廣泛的存在于自然界，砷及其化合物已被國際癌癥機(jī)構(gòu)確認(rèn)為致癌物；砷是食品中的有害元素，是重要的食品、衛(wèi)生檢測項目，各個國家對食品中的砷都有嚴(yán)格的限量要求[1]，國家標(biāo)準(zhǔn)《GB 16740-1997保健(功能)食品通用標(biāo)準(zhǔn)》對保健(功能)食品中有害金屬及有害物質(zhì)進(jìn)行了限定，其中規(guī)定砷的限量為0.3 mg/kg[2]。五味丹草片是以吉林省道地藥材五味子及葡萄籽為主要原料，配伍以積雪草和丹參開發(fā)而成的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的保健食品，具有明顯地降低酒精性肝損傷的作用。五味丹草片中砷的含量是保證食品安全不可或缺的重要檢測指標(biāo)之一。

測量不確定度簡稱不確定度，是根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負(fù)參數(shù)[3]，是測量結(jié)果質(zhì)量的衡量尺度。通過評定測量不確定度可以分析影響測量結(jié)果的主要因素、評價分析測試方法，從而提高分析測試結(jié)果的質(zhì)量。

本文依據(jù)JJF 1135-2005《化學(xué)分析測量不確定度評定》[4]，對原子熒光光譜法測定五味丹草片中砷的不確定度進(jìn)行分析和評定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑：五味丹草片，自制。硝酸、高氯酸、硫脲、硼氫化鈉、硫酸(均為優(yōu)級純)，北京化工廠；水為自制超純水；砷標(biāo)準(zhǔn)溶液(標(biāo)準(zhǔn)值為1000 μg/mL，GBW08611)，中國計量科學(xué)研究院。

1.2 儀器與設(shè)備：AFS-8220型原子熒光分光光度計(砷空心陰極燈)，北京吉天；AL204電子分析天平；梅特勒-托利多；EH35A PLUS微控數(shù)顯電熱板；萊伯泰科、Direct-Pure UP超純水及RO純水機(jī)；上海樂楓。環(huán)境條件：溫度(20±3) ℃、濕度(75±5)%。

1.3 測定依據(jù)：按GB/T 5009.11-2003《食品中總砷及無機(jī)砷的測定》[5]氫化物原子熒光光度法測定五味丹草片中砷的含量。

1.4 樣品處理：取五味丹草片，研細(xì)，取0.5 g，精密稱定，加硝酸20 mL，硫酸1.25 mL，搖勻，放置過夜，進(jìn)行濕法消解，消解后用水轉(zhuǎn)入25 mL比色管中，加入(1+9)硫酸12.5 mL，質(zhì)量濃度為50 g/L的硫脲2.5 mL，補(bǔ)加水至刻度，混勻，上原子熒光光度計測定。

1.5 儀器條件：光電倍增管電壓：270 V；砷空心陰極燈電流：60 mA；原于化器高度8 mm；氬氣流速：載氣300 mL/min；測量方式：濃度直讀；讀數(shù)方式：峰面積；讀數(shù)延遲時間：1 s；讀數(shù)時間：10 s；標(biāo)液或樣液加人體積：0.5 mL。

1.6 測試原理：試樣經(jīng)濕消解后，加入硫脲使五價砷預(yù)還原為三價砷，再加入硼氫化鈉使還原生成砷化氫，由氬氣載入原子化器中分解為原子態(tài)砷，在砷空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強(qiáng)度在固定條件下與被測液中的砷濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

2 結(jié)果與分析

2.2 不確定度因素分析：結(jié)合數(shù)學(xué)模型及樣品處理過程可知，測定五味丹草片中砷的含量，引起不確定度的因素主要包括樣品的稱量、前處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合、測量重復(fù)性等。

2.3 不確定度評定

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度評定：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度主要包括標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制、稀釋過程、移液管、容量瓶體積帶來的不確定度。

2.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制不確定度評定：砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液(GBW08611)，質(zhì)量濃度(1000±1)μg/mL(k=3)，則砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3.1.2 稀釋過程引入的不確定度評定：用1 mL移液管吸取1.0 mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液，置于100 mL容量瓶(A級)中，用水定容至刻度，制成質(zhì)量濃度為10.0 μg/mL的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液；再用5 mL移液管吸取制成的質(zhì)量濃度為10.0 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液置于100 mL容量瓶(A級)中，用水定容至刻度，制成質(zhì)量濃度為0.5 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)使用液。

2.3.1.2.1 移液管導(dǎo)致的不確定度評定

2.3.1.2.1.1 根據(jù)JJG196-2006《玻璃儀器檢定規(guī)程》，規(guī)定1 mL移液管吸取1.0 mL時容量允差為±0.008 mL、5 mL移液管吸取5.0 mL時容量允差為±0.025 mL，容量允差包括體積校準(zhǔn)、充滿液體至移液器刻度的變動性(重復(fù)性)、人員讀數(shù)，取矩形分布：

2.3.1.2.1.2 溫度帶來的不確定度(假設(shè)3 ℃差異)。水的膨脹系數(shù)為2.1 ×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線測定結(jié)果

1 mL移液管帶來的相對合成不確定度：

5 mL移液管帶來的相對合成不確定度：

2.3.1.2.2 容量瓶體積帶來的不確定度評定

2.3.1.2.2.1 JJG196-2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20 ℃時100 mL容量瓶(A級)的容量允差為±0.10 mL，取矩形分布，則容量瓶體積帶來的不確定度評定：

2.3.1.2.2.2 溫度引起的不確定度評定。水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

2.3.1.2.2.3 定容過程引入的合成不確定度評定。定容過程中，容量允差和溫度引入的合成定度為：

定容引起的相對不確定度：

綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程中引入的相對不確定度為：

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線帶來的不確定度評定：標(biāo)準(zhǔn)曲線帶來的不確定度主要包括標(biāo)準(zhǔn)曲線測定、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合帶來的不確定度。

2.3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線測定帶來的不確定度評定。砷標(biāo)準(zhǔn)曲線制備：取25 mL容量瓶5個，依次準(zhǔn)確加入質(zhì)量濃度為0.5 μg/mL的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，各加(1+9)硫酸12.5 mL，質(zhì)量濃度為50 g/L的硫脲2.5 mL，補(bǔ)加水至刻度，混勻，測定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程中使用的玻璃量具，按照J(rèn)JG1996-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》規(guī)定，0.5 mL移液管、5 mL移液管、25 mL移液管、25 mL容量瓶的容量允差分別為±0.005 mL、±0.025 mL、± 0.10 mL、±0.003 mL，取矩形分布，則此帶來的不確定度分別為2.89 ×10-3mL、14.43×10-3mL、57.74×10-3mL、1.73×10-3mL；溫度引起的不確定度分別為0.16×10-3mL、1.61×10-3mL、8.05×10-3mL、8.05×10-3mL；相對不確定度urel(0.5)=5.78×10-3、urel(5)=2.90×10-3、urel(25)=2.33×10-3、urel(25)=0.33×10-3。

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合帶來的不確定度評定：標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的標(biāo)準(zhǔn)不確定度是通過對分別對標(biāo)準(zhǔn)系列測量獲得，標(biāo)準(zhǔn)曲線的測量結(jié)果見表1。標(biāo)準(zhǔn)曲線共5個點(diǎn)，用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性方程為y=230.6145；x-84.657，相關(guān)系數(shù)為r=0.9995。(截距a=-84.657，斜率b=230.6145)。

曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算公式為：

式中SR 為標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)信號殘差的標(biāo)準(zhǔn)差：

n1為樣品的測定次數(shù)，6；n2為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定次數(shù)，10；x為樣品中砷的平均質(zhì)量濃度，x=127 ng/g； 為標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度的平均值；xj參與擬合的每一標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度；yj為標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中對應(yīng)的不同溶液吸光值。

標(biāo)準(zhǔn)曲線帶來的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel(x，yi)=1.28 ng/127 ng=0.0101

2.3.3 稱量過程引入的不確定度評定：稱量準(zhǔn)確至0.0001 g，根據(jù)《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》，該準(zhǔn)確級的天平的最大允差是±0.0005 g，按均勻分布，則

稱取0.5 g五味丹草片由天平引起的相對不確定度為：

2.3.4 樣品處理操作過程產(chǎn)生的不確定度評定：樣品處理操作過程產(chǎn)生的不確定度主要包括樣品消化過程、重復(fù)性測量的不確定度。

2.3.4.1 樣品消化過程產(chǎn)生的不確定度評定：由于樣品消化不完全或消化過程中導(dǎo)致砷的損失或污染及消化液轉(zhuǎn)移過程中的損失等，使五味丹草片中砷不能100%進(jìn)入到測定液中，采用加標(biāo)回收的方法進(jìn)行測定，測得砷的加標(biāo)回收率分別為96.99%、97.06%、97.92%、96.51%、100.06%、101.7%，平均回收率為98.46%，RSD為2.19%。

樣品加標(biāo)回收率的不確定度按JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》計算：

2.3.4.2 重復(fù)性帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定：在重復(fù)性測定條件下，對五味丹草片進(jìn)行6次獨(dú)立測試，測得砷的質(zhì)量濃度分別為：0.13、0.12、0.13、0.14、0.12、0.12 μg/g，則砷的平均含量為0.127 μg/g。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel(A)=3.34×10-3/0.127=0.0263

2.3.5 定容過程產(chǎn)生的不確定度評定：定容過程產(chǎn)生的不確定度主要包括容量允差、溫度、定容過程引入的不確定度。

2.3.5.1 容量允差。JJG1996-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》規(guī)定，25 mL A級容量瓶在20 ℃時的容量允差為±0.030 mL(體積校準(zhǔn)、重復(fù)性、人員讀數(shù))。取矩形分布，則此帶來的不確定度為：

2.3.5.2 溫度引起的不確定度：水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，P=0.95，3 ℃差異，則溫度引起的不確定度：

2.3.5.3 定容過程引入的合成不確定度。定容過程中，容量允差和溫度引入的合成不確定度為：

定容引起的相對合成不確定度為：

2.4 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。根據(jù)計算公式合成各不確定度分量后，合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.5 擴(kuò)展不確定度：取包含因子k=2(95%置信概率)；Uc=2×urel(x)=0.0776

3 結(jié)論與討論

采用原子熒光分光光度計對五味丹草片中砷的含量進(jìn)行測定，當(dāng)稱樣量為0.5 g時，測得的含量為(0.127±0.0776)μg/g(k=2)。

結(jié)合測定過程中各引起不確定度的因素對總不確定度的影響，可以看出，不確定度主要來源于消化過程、重復(fù)性試驗、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程，樣品在消化過程對測量結(jié)果不確定度評價結(jié)果影響最大，其次是重復(fù)性檢測過程中的檢測引起的不確定度，稱量及定容過程帶來的不確定度可以忽略不計。

[1]宋洪強(qiáng),郝云杉,吳益春,等.原子熒光光度法中濕法消解、微波消解、干灰化前處理法測定水產(chǎn)品中總砷含量的比較[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,29(4):367-372.

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 16740-1997保健(功能)食品通用標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

[3]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示[S].北京:中國計量出版社,2012.

[4]國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心.JJF1135-2005化學(xué)分析測量不確定度評定[S].北京:中國計量出版社,2005.

[5]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.11-2003 食品中總砷及無機(jī)砷的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

R282.710.5

B

1671-8194（2015）05-0056-03

吉林省醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金項目(20130727086YY)

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