閆順華，王秀霞，嚴婭，沙拉麥提·艾力

（新疆維吾爾自治區(qū)食品藥品檢驗所，新疆 烏魯木齊 830004）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對保健食品的需求日益增加，補鈣類保健食品原料多以海產(chǎn)動物鮮骨、水產(chǎn)貝殼等構(gòu)成，由于動物的飲食及海洋污染等原因，導(dǎo)致此類產(chǎn)品攝取、沉積重金屬較多，原材料的污染導(dǎo)致了其產(chǎn)品的重金屬元素超標，這些有毒有害元素被人體攝取后，會和體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合，影響人體正常代謝，最終傷害神經(jīng)、肝、腎等組織。測量不確定度是目前國際上普遍接受和推薦使用的定量說明檢測結(jié)果質(zhì)量的參數(shù)，能夠客觀地評價檢測結(jié)果的準確性和可靠性。在保健食品國家風(fēng)險監(jiān)測任務(wù)中，鉛、砷、汞是日常檢測指標，鉻、鎘檢測的相對較少。本試驗采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定鉛、砷、鉻、鎘4 種元素，能夠極大的提高檢驗效率，并依據(jù)JJF 1135-2005《化學(xué)分析測量不確定度評定》[1]和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[2]，按照國家新頒布的GB 5009.268-2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》[3]中的電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively couple plasma mass spectrometer，ICP-MS），分析檢測過程中影響不確定度的因素，并對不確定度進行評估，如實反映檢測結(jié)果的置信度和準確度[4-8]，為保健食品國家安全性評價提供有力的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

ICAP Q 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）：Thermo Fisher Scientific 公司；Mettler Toledo AE240 型萬分之一分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；Multiwave PRO 型微波消解儀：奧地利安東帕公司；DTK-型控溫電熱板：湖南金蓉園儀器設(shè)備有限公司；所用玻璃量器均為A 級。

ICP-MS 分析用多元素標準溶液：100 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸：優(yōu)級純，德國Merck 公司。

高鈣片：國家認監(jiān)委提供的能力驗證樣品。

1.2 標準溶液的配制

1.2.1 標準儲備液的配制

用1 mL 單標線吸量管準確吸取1.0 mL ICP-MS分析用多元素標準溶液于10 mL 容量瓶中，用3%的硝酸定容至刻度，得到濃度為10 μg/mL 的混合標準儲備液。

1.2.2 標準中間液的配制

用1 mL 單標線吸量管準確吸取1.0 mL 混合標準儲備液至100 mL 容量瓶中，用3%的硝酸定容至刻度，搖勻，得到濃度為100 ng/mL 的混合標準中間液。

1.2.3 標準工作液的配制

分別移取 0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL 和 5.00 mL標準中間液至6 個10 mL 容量瓶中，用3%的硝酸定容至刻度，搖勻，得到質(zhì)量濃度為 5.0、10.0、20.0、30.0、40.0 ng/mL 和50.0 ng/mL 的混合標準工作溶液系列。

1.3 樣品前處理

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）高鈣片樣品于微波消解管內(nèi)，加硝酸6.0 mL 浸泡過液；加2.0 mL 過氧化氫，然后將其放在微波消解儀中按微波消解程序（見表1）進行消解，直至消化液呈無色透明，冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將消解管放在控溫電熱板上于160 ℃加熱2 h 進行趕酸。放冷，用滴管將試樣消化液洗入25 mL 容量瓶中，用超純水少量多次洗滌消解管，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用，同時做試劑空白。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion program

1.4 加標樣品制備

平行稱取6 份陰性鈣片樣品，每份0.25 g（精確至0.000 1 g）置于25 mL 具塞磨口離心管中，分別加入35 μL 10 μg/mL 的混合標準中間液，其余步驟同1.3樣品前處理。

1.5 ICP-MS工作條件

射頻功率：1.55 kW；采樣深度：10 mm；等離子氣流量：15.0 L/min；載氣流速：0.8 L/min；霧化室溫度：2 ℃；氦碰撞模式：泵速 40 r/min；測量點數(shù)/峰：3；數(shù)據(jù)采樣模式：跳峰采集；重復(fù)次數(shù)：3。測定時選取的同位素為208Pb、75As、52Cr、111Cd，同時選用209Bi、72Ge、115In 作為內(nèi)標元素，并讓系統(tǒng)自動進行匹配待測元素，以監(jiān)控和校正信號的漂移，有效消除基體性干擾。

1.6 數(shù)學(xué)模型

標準工作溶液系列經(jīng)ICP-MS 分析，以待測元素的濃度（ng/mL）為橫坐標，離子強度響應(yīng)值（cps）為縱坐標繪制標準曲線。待測樣品用同樣的方法分析后，將樣品的離子強度響應(yīng)值代入標準曲線，計算得到樣品中各元素的濃度。計算公式為：

式中：X 為樣品中待測元素的含量，mg/kg；c 為樣品中待測元素的濃度，ng/mL；V 為樣品消化后的定容體積，mL；m 為樣品的稱取質(zhì)量，g。

1.7 不確定度的來源分析

從樣品的檢測過程，分析不確定度的來源，用圖1所示的因果圖表示如下。

圖1 ICP-MS 測定高鈣片中Pb、As、Cr 和Cd 含量的不確定來源因果圖Fig.1 Uncertainty sources for determination of Pb，As，Cr and Cd in high calcium tablets with ICP-MS

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品溶液制備及測量過程引入的不確定度分量

2.1.1 樣品稱量引入的相對標準不確定度u（rW樣）

查萬分之一天平的檢定證書，在10 mg≤m≤50 g 的稱量范圍內(nèi)，其最大允許誤差為0.5 mg（即0.000 5 g），假定為均勻分布實際稱取樣品質(zhì)量的平均值則：

相對標準不確定度為：

2.1.2 樣品溶液定容引入的相對標準不確定度ur（W樣）

25 mL 容量瓶（A 級）的不確定度主要由容量允差及溫度影響引入。查JJG196-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[9]得，A 級 25 mL 容量瓶的允差為±0.03 mL，按均勻分布估算，則：

實驗室溫度為25 ℃，容量瓶校準時溫度為20 ℃，由于液體的體積膨脹明顯大于容量瓶的體積膨脹，可只考慮液體的體積膨脹，認為供試液的體積膨脹系數(shù)與水近似，水的體積膨脹系數(shù)為0.000 21 ℃-1，因此產(chǎn)生體積變化的半寬為：25 mL×0.000 21 ℃-1×5 ℃=0.026 3 mL，假設(shè)體積變化為均勻分布，則：

2.1.3 ICP-MS 引入的相對標準不確定度ur（E）

查所使用ICP-MS 的校準證書，該儀器的測量重復(fù)性即相對標準偏差（relative standard deviation ，RSD）為1.1%，按均勻分布，則ICP-MS 引入的相對標準不確定度為：

按1.3 樣品前處理方法，平行制備10 份待測樣品溶液，測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果見表2。

表2 樣品溶液測量數(shù)據(jù)Table 2 Results for the determination of samples

續(xù)表2 樣品溶液測量數(shù)據(jù)Continue table 2 Results for the determination of samples

2.1.5 方法回收率引入的相對標準不確定度ur（R）

由于待測樣品在前處理過程中受樣品性質(zhì)和基質(zhì)效應(yīng)等的影響，會引起樣品中的待測元素不能100%的進入測定液中，該過程引入的不確定度可以通過加標回收試驗進行評估[10-12]。對1.4 制備的加標樣品進行測定，將平均回收率、標準偏差S（R）結(jié)果分別代入公式計算回收率引入的相對標準不確定度。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)t 方法檢驗，按公式計算，判斷偏差是否顯著。計算結(jié)果均見表3。

當置信度為95%，n-1=5，查t 值臨界值分布表，發(fā)現(xiàn)Pb、Cr 和Cd 的t 值均大于雙邊臨界值t（0.05，5）=2.571，回收率與100%具有顯著性，回收率需要帶入公式（1）修正這3 種元素的測量結(jié)果。

表3 加標回收率結(jié)果Table 3 Results of recovery

2.2 標準物質(zhì)溶液引入的不確定度分量

2.2.1 標準物質(zhì)引入的相對標準不確定度u（rP對）

查多元素標準溶液證書，知其擴展不確定為1.4 μg/mL，按均勻分布考慮，則標準溶液引入的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

2.2.2 標準溶液配制過程使用玻璃量器引入的相對標準不確定度ur（V對）

標準溶液配制過程中，用1 mL 和5 mL 刻度吸管分別移取 0.5 mL 和 4 mL 液體各 1 次，使用 1、2、3 mL和5 mL 單標線吸量管各1 次，100 mL 容量瓶1 次，10 mL 容量瓶6 次。根據(jù)JJG196-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》要求，按照均勻分布處理，則玻璃器具及溫度波動引入的不確定度如表4所示。

單標線吸量管則標準溶液配制過程中所使用的玻璃量器引入的相對標準不確定度為：

表4 標準系列溶液配制過程玻璃量器引入的不確定度Table 4 Relative standard uncertainty from working glass container in standard solution preparation

2.2.3 標準曲線擬合引入的不確定度ur（C）

用ICP-MS 分別對標準工作溶液系列進行測定，每個濃度重復(fù)測定2 次，對測定數(shù)據(jù)進行擬合得到形式Ai=aCi+b 的線性回歸方程，其中Ai為強度響應(yīng)值，Ci為相對應(yīng)的濃度值，a 為擬合曲線的斜率，b 為截距。4 種元素的線性回歸方程分別為Pb：A = 84 862.428 1C + 153 605.751 3，R2= 0.997 6；As：A = 6 611.580 7C + 7 345.714 7，R2= 0.999 4；Cr：A= 52 099.537 6C + 36 986.609 5，R2= 0.999 6；Cd：A = 76 274.748 7C+55 348.730 5，R2=0.996 7。標準工作溶液系列測定數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 標準曲線數(shù)據(jù)Table 5 Results of standard curves

根據(jù)表2測得的樣品溶液中 Pb、As、Cr 和 Cd 質(zhì)量濃度的平均值，計算由標準曲線擬合產(chǎn)生的標準不確定度為：

式中：SR 為標準溶液響應(yīng)強度值殘差的標準差，根據(jù)稀釋所得的系列標準溶液濃度C，利用標準曲線求得響應(yīng)強度值的理論值A(chǔ)i，計算實際測得的響應(yīng)強度值 A實i的殘差 A實i-Ai=A實i-（aCi+b），則SR=為標準溶液測定次數(shù)，n=2×6=12；a 為擬合曲線的斜率；P 為樣品溶液的重復(fù)測定次數(shù)，P=10；C實i為標準工作溶液系列的實測質(zhì)量濃度，ng/mL；為標準工作溶液系列質(zhì)量濃度的平均值為測得的樣品溶液質(zhì)量濃度的平均值，ng/mL。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（2），計算標準曲線引入的相對標準不確定如表6所示。

表6 標準曲線擬合引入的相對標準不確定度Table 6 Relative standard uncertainty from standard curve fitting

2.3 不確定度的合成

2.3.1 相對標準不確定度的合成

4 種元素的相對不確定分量見表7。

表7 各不確定度分量Table 7 The uncertainty values

2.3.2 擴展不確定度及結(jié)果表示

表8 不確定度評定結(jié)果Table 8 The uncertainty values

3 結(jié)論

試驗過程中，稱量、提取、儀器測定等過程均會引入不確定度。通過分析發(fā)現(xiàn)，標準溶液配制、標準曲線擬合、測量重復(fù)性對不確定度的貢獻比較大。本試驗中的元素測定屬于痕量分析，可以通過選擇合適的消解程序及趕酸條件、當儀器的靈敏度發(fā)生變化時要及時進行標準曲線的校正、保證樣品溶液和標準溶液的基體匹配、不斷提高檢測人員的操作水平和熟練程度等途徑降低方法的不確定度，保證測定結(jié)果的準確性[13-15]。