唐滿生，李治章，李文藝，吳雅麗，肖新生(湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，湘南優(yōu)勢植物資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 永州 425199)

不確定度[1-2]是測量方法最基本也是最重要的特性指標(biāo)之一，是測量方法可靠性的重要標(biāo)志。山茶油是我國南方地區(qū)常見的食用油，由于其脂肪酸組成中油酸的含量非常高，同時(shí)還富含植物甾醇、VD、VK、VE、類胡蘿卜素、茶多酚、山茶甙、角鯊烯和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，因此享有“東方橄欖油”的美譽(yù)[3-4]。盡管對于山茶油營養(yǎng)價(jià)值的研究已有很多報(bào)道[5-6]，但對于其鈣、銅、鋅含量的測定及測定方法不確定度研究較少[7]。鈣、銅、鋅是人體所需的重要金屬元素，其含量的高低也是評價(jià)山茶油品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)之一。因此對山茶油中此類金屬元素含量測定方法進(jìn)行不確定度分析和評定具有重要意義。

本研究采用火焰原子吸收光譜法測定山茶油中鈣、銅和鋅的含量，如實(shí)反映測定方法的置信度和準(zhǔn)確性，確定了影響測定不確定度的原因。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

山茶油(壓榨法生產(chǎn)，5 L/桶)購于超市；硝酸(分析純)、鹽酸(分析純)等試劑購于安耐吉；鈣、銅、鋅標(biāo)準(zhǔn)液均購于探索平臺(tái)。

TAS-986型原子吸收分光光度計(jì)；SX5-18型箱式電阻爐；AVY120型電子分析天平；DK-98-II-2kW型電爐。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)用具的準(zhǔn)備與處理

實(shí)驗(yàn)要用的燒杯、容量瓶、移液管、坩堝等參考文獻(xiàn)[8]進(jìn)行處理。

1.2.2 待測樣品的制備

分別向編號為1～7的坩堝加入1.998 9、2.033 2、2.002 0、2.036 2、2.029 8、2.014 0、2.034 3 g 山茶油。然后將坩堝置于電爐上均勻受熱，打開實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)口，小火炭化至無煙。冷卻后再轉(zhuǎn)移入電阻爐中500℃灰化3 h，充分冷卻后取出用0.2%硝酸將灰分溶解，將試樣消化液分別對應(yīng)轉(zhuǎn)移至已編號的25 mL容量瓶中，用0.2%硝酸多次洗滌坩堝，用二次蒸餾水定容至刻度，保存待用。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液：用2 mL移液管分別從500 μg/mL鈣儲(chǔ)備液中取0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL加入100 mL容量瓶，用蒸餾水定容，混勻，準(zhǔn)確配制質(zhì)量濃度分別為2、4、6、8、10 μg/mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，保存待用。

銅標(biāo)準(zhǔn)溶液：用1 mL移液管分別從100 μg/mL銅儲(chǔ)備液中取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL加入100 mL 容量瓶，用蒸餾水定容，混勻，準(zhǔn)確配制質(zhì)量濃度分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 μg/mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，保存待用。

鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液：先用5 mL移液管從500 μg/mL鋅儲(chǔ)備液中取5.0 mL加入100 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容，混勻，配成質(zhì)量濃度為25 μg/mL的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液。然后用2 mL移液管分別取0.8、1.6 mL，5.0 mL移液管分別取2.4、3.2、4.0、8.0、16 mL 的25 μg/mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液加入100 mL容量瓶，用蒸餾水定容，混勻，準(zhǔn)確配制質(zhì)量濃度分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0 μg/mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，保存待用。

1.2.4 原子吸收分光光度計(jì)工作條件設(shè)定(見表1)

表1 原子吸收分光光度計(jì)的工作條件

2 結(jié)果與討論

2.1 不確定度來源的分析

被測樣品中金屬元素含量的數(shù)學(xué)模型為：

(1)

式中：P為樣品中金屬元素的含量， mg/kg；c為測定樣品溶液中金屬元素的質(zhì)量濃度，μg/mL；V為樣品定容后的體積，mL；m為樣品的質(zhì)量，g。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和以上數(shù)學(xué)模型分析，測定不確定度的來源主要為：①樣品制備過程中產(chǎn)生的不確定度：包括樣品的稱量，稀釋過程的體積校準(zhǔn)；②標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋過程引入的不確定度；③最小二乘法擬合校準(zhǔn)曲線：得出樣品中金屬元素質(zhì)量濃度時(shí)所產(chǎn)生的不確定度；④重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度。

2.2 樣品制備過程中產(chǎn)生的不確定度

2.2.1 待測樣品稱量過程引入的不確定度

待測樣品稱量時(shí)需要稱量坩堝的質(zhì)量，還需要稱量坩堝和樣品的總質(zhì)量，即需要稱量2次，在計(jì)算不確定度時(shí)需乘系數(shù)2。

在一個(gè)稱量的窄的范圍內(nèi)，不同質(zhì)量是在同一個(gè)平衡上測得的，因此u(靈敏度)是可以忽略的。分析天平的線性校正范圍是±0.2 mg；分析天平的讀數(shù)分辨率是0.1 mg[9]。

稱量樣品質(zhì)量在2 g左右，現(xiàn)令m=2 g，得urel(m)=u(m)/m×100%=0.182 6/(2×1 000)×100%=0.009 13%，數(shù)值較小，可以忽略不計(jì)。

2.2.2 樣品稀釋過程的不確定度

容量瓶體積引入的不確定度：據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20℃時(shí)25 mL A級容量瓶的容量允差為±0.02 mL，取矩形分布,則由此帶來的不確定度為：

溫度引起的不確定度：已知水的膨脹系數(shù)a=2.1×10-4mL/℃，溫差為±4℃，置信概率為0.95，所以溫度引起的不確定度為：

0.012 1(mL)

由稀釋過程引入的相對不確定度urel(V稀)=u(V稀)/V1=0.016 7/25×100%=0.067%。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋過程引入的不確定度

2.3.1 移液管在稀釋過程引入的不確定度

移液管引入的不確定度：據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》規(guī)定，1 mL移液管最大允許誤差為 ±0.007 mL，取矩形分布，則該移液管引入的不確定度為：

2 mL移液管最大允許誤差為±0.010 mL，取矩形分布，則該移液管引入的不確定度為：

5 mL 移液管最大允許誤差為±0.020 mL，取矩形分布，則該移液管引入的不確定度為：

2.3.2 容量瓶在稀釋過程引入的不確定度

容量瓶體積引入的不確定度：據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20℃時(shí)100 mL A級容量瓶的容量允差為±0.10 mL，取矩形分布，則100 mL容量瓶體積帶來的不確定度為：

溫度引起的不確定度：已知水的膨脹系數(shù)a=2.1×10-4mL/℃，溫差為±4℃，置信概率為0.95，所以溫度引起的不確定度為：

由標(biāo)準(zhǔn)液稀釋定容過程中引入的相對不確定度urel(V容)=u(V容)/V3×100%=0.075 4/100×100%=0.075%。

2.3.3 鈣標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋過程引入的相對不確定度

2.3.4 銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋過程引入的相對不確定度

2.3.5 鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋過程引入的相對不確定度

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線最小二乘法帶來的不確定度

2.4.1 樣品溶液鈣質(zhì)量濃度測定中的不確定度評定

對上述鈣標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行3次重復(fù)測定[10]，分別在3次獨(dú)立開機(jī)條件下進(jìn)行(銅、鋅與之相同)，測定結(jié)果見表2。

表2 鈣標(biāo)準(zhǔn)系列溶液吸光度測定結(jié)果

(2)

(3)

2.4.2 樣品溶液銅質(zhì)量濃度測定中的不確定度評定

對上述銅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行3次重復(fù)測定，測定結(jié)果見表3。

表3 銅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液吸光度測定結(jié)果

2.4.3 樣品溶液鋅質(zhì)量濃度測定中的不確定度評定

對上述鋅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行3次重復(fù)測定，測定結(jié)果見表4。

表4 鋅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液吸光度測定結(jié)果

2.5 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度

對于重現(xiàn)性所產(chǎn)生的不確定度的計(jì)算，只需計(jì)算出其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)即可[6]。

2.5.1 鈣元素重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度

在重復(fù)條件下，對編號為1～7的樣品進(jìn)行了7次獨(dú)立測定，分別測得樣品溶液中鈣元素質(zhì)量濃度，再根據(jù)式(1)計(jì)算，各樣品中鈣含量依次為55.41、52.38、53.57、45.43、43.11、44.31、52.60 mg/kg。

則鈣元素單次測量的不確定度為：

樣品鈣含量均值的不確定度為：

2.5.2 銅元素重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度

在重復(fù)條件下，對編號為1～7的樣品進(jìn)行了7次獨(dú)立測定，分別測得樣品溶液中銅元素質(zhì)量濃度，再根據(jù)式(1)計(jì)算，各樣品中銅含量依次為1.126、0.984、0.749、0.859、0.862、0.869、1.352 mg/kg。

2.5.3 鋅元素重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度

在重復(fù)條件下，對編號為1～7的樣品進(jìn)行了7次獨(dú)立測定，分別測得樣品溶液中鋅元素質(zhì)量濃度，再根據(jù)式(1)計(jì)算，各樣品中鋅含量依次為33.14、35.54、35.09、38.67、35.84、32.65、44.12 mg/kg。

2.6 相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

山茶油中鈣、銅、鋅含量的測定在樣品制備過程中、標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋過程中、最小二乘法擬合校準(zhǔn)曲線、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度的分析結(jié)果見表5。

表5 鈣、銅、鋅元素各不確定度分析結(jié)果 %

2.7 擴(kuò)展不確定度

在沒有特殊要求下，按國際慣例，測得結(jié)果的擴(kuò)展不確定度包含因子k取2[12]。

3 結(jié) 論

通過原子吸收光譜法測定實(shí)際樣品，對山茶油中金屬元素鈣、銅、鋅含量測定的不確定度進(jìn)行分析，得出當(dāng)山茶油中鈣含量為49.54 mg/kg時(shí)，測定結(jié)果的不確定度為6.084 mg/kg；當(dāng)山茶油中銅含量為0.972 mg/kg時(shí)，測定結(jié)果的不確定度為0.331 4 mg/kg；當(dāng)山茶油中鋅含量為36.44 mg/kg時(shí)，測定結(jié)果的不確定度為3.097 4 mg/kg。其中最小二乘法擬合校準(zhǔn)曲線和重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度是不確定度的主要來源。

[1] 中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì). 化學(xué)分析中不確定度的評估指南[M]. 北京：中國計(jì)量出版社,2002.

[2] 陳維青，陳澤明. 用ISO《測量不確定度表達(dá)指南》評估ICP-AES法測定不確定度[J]. 理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2003，39(1)：28-32.

[3] 賴梅生，楊柳.茶油的藥理與臨床應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中醫(yī)外治雜志，2007，16(3)：6-7.

[4] 龍正梅，王道平. 油茶籽油與橄欖油化學(xué)成分研究[J]. 中國糧油學(xué)報(bào)，2008，23(2)：121-123.

[5] 柏云愛，宋大海，張富強(qiáng)，等. 油茶籽油與橄欖油營養(yǎng)價(jià)值的比較[J]. 中國油脂，2008，33(3)：39-41.

[6] 張東生，金青哲，薛雅琳，等. 油茶籽油的營養(yǎng)價(jià)值及摻偽鑒定研究進(jìn)展[J]. 中國油脂，2013，38(8)：47-50.

[7] 張規(guī)富，謝深喜，薛華. 油茶中金屬元素含量測定分析[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(8)：98-100.

[8] 王永華. 食品分析[M]. 2版. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2010.

[9] 顏曉麗，白燕，周艷暉. 原子吸收法測定維他奶中銅不確定度的評定[J]. 中國乳品工業(yè)，2005(7)：57-59.

[10] 楊錨，劉肅，錢永忠，等. ICP-AES法測定蔬菜、水果中鋅含量的不確定度評定[J]. 分析測試學(xué)報(bào)，2006，25(4)：104-107.

[11] 郭松年，徐馳，馮歆軼，等. ICP-MS法測定食用油中鉛含量的不確定度分析[J]. 微量元素與健康研究，2010(6)：24-26.

[12] 郭蘭典. 商品檢測不確定度評定實(shí)例[M]. 北京：中國計(jì)量出版社，2004.