冉茂乾　李志　陳露　徐孟懷　游元丁　焦彥朝

摘要 [目的]對(duì)微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定刺梨果汁中鉛含量的不確定度進(jìn)行評(píng)定。[方法]考慮整個(gè)測(cè)定過(guò)程中的不確定度來(lái)源，對(duì)各因素影響結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)分析，建立微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定刺梨果汁中鉛的測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型。[結(jié)果]標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制、線性擬合求樣品的濃度以及回收率是影響該方法不確定度的主要因素。采用該方法測(cè)定刺梨汁中鉛含量的測(cè)定結(jié)果為（0.114±0.007）mg/L（k=2，P=95%）。[結(jié)論]該方法可用于微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定刺梨果汁中鉛的不確定度評(píng)定。

關(guān)鍵詞 微波消解-石墨爐原子吸收法;刺梨汁;鉛;不確定度

中圖分類號(hào) TS207.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）21-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.059

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Uncertainty Evaluation for Determination of Lead in Rosa roxburghii tratt Juice by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry with Microwave Digestion

RAN Maoqian1，2，LI Zhi1，2，CHEN Lu1，2 et al

（1.Liupanshui Mountainfeatured Ecological Product Research Center， Liupanshui， Guizhou 553000;2.State Key Inspection Laboratory of Fruit and Vegetable Products （Liupanshui），Liupanshui，Guizhou 553000）

Abstract [Objective]The uncertainty of determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice by microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry was evaluated.[Method]The sources of the measurement uncertainty were analyzed and the effects of some factors on the uncertianty were discussed.And then the mathematical model of uncertainty for determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice was established.[Result]The main sources of the measurement uncertainty were the preparation of standard solution，the recoveries and the method of linear fitting for sample concentration.The result of the determination of Pb in Rosa roxburghii tratt juice was （0.114±0.007） mg/L （k=2，P=95%）. [Conclusion]This method is applicable to the uncertainty evaluation during determination of the content of Pb in Rosa roxburghii tratt juice by microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry.

Key words Microwave digestiongraphite furnace atomic absorption spectrometry;Rosa roxburghii tratt juice;Lead;Uncertainty;Microwave digestion

基金項(xiàng)目 海關(guān)總署科研計(jì)劃項(xiàng)目（2018IK053）。

作者簡(jiǎn)介 冉茂乾（1989-），男，貴州遵義人，助理工程師，碩士，從事食品農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢疫研究。通信作者，研究員，碩士，從事動(dòng)植物食品檢驗(yàn)檢疫研究。

收稿日期 2019-06-11

刺梨是薔薇科野生植物[1]，其果實(shí)含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，有水果中的“維生素C之王”之稱，是藥食兩用的水果，是極具開發(fā)價(jià)值的第三代特色水果[2-3]。刺梨鮮果通過(guò)提取濃縮后制成的刺梨汁不僅保留了刺梨獨(dú)特風(fēng)味和大部分的營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)也是制備刺梨飲料的原料。鉛（Pb）是一種蓄積性的重金屬元素，對(duì)人體大腦、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)有損害作用，使機(jī)體的抵抗力下降[4]，除此之外鉛還有致癌、致胎兒畸以及致基因突變作用[5]。測(cè)量不確定度與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)，是根據(jù)所用到的信息，表征合理地賦予被測(cè)量之值分散性的非負(fù)參數(shù)[6-8]，是對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和有效性的科學(xué)評(píng)價(jià)。筆者采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法檢測(cè)鉛（Pb） 含量，原理為刺梨汁中鉛離子被石墨爐原子化后，在特征吸收波長(zhǎng)283.3 nm 處測(cè)定吸光度，一定濃度范圍內(nèi)其吸光度與鉛的含量成正比，符合Lambert-Beer定律[9]。根據(jù)該原理，對(duì)被測(cè)樣品中鉛濃度進(jìn)行檢測(cè)，找出不確定度的影響因素并進(jìn)行評(píng)估，保證檢測(cè)結(jié)果的置信度和準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 刺梨果汁。石墨爐原子吸收光譜儀，島津AA-7000;微波消解儀，麥爾斯通 Ethos UP-MAXI;超純水系統(tǒng)，熱電UV/UF。優(yōu)級(jí)純硝酸、高氯酸;鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 μg/mL，有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，GSB 04-1742—2004;高純氬氣。

試驗(yàn)所用器皿均用20%硝酸溶液浸泡24 h，洗凈后去離子水沖洗晾干待用。

1.2 試驗(yàn)方法 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.12—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》[9]對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，方法有所改動(dòng)。準(zhǔn)確量取5 mL刺梨汁于微波消解罐中，加入8 mL優(yōu)級(jí)純硝酸和1 mL優(yōu)級(jí)純高氯酸，常溫下預(yù)消解4 h后，按設(shè)定的微波消解程序?qū)悠愤M(jìn)行消解，待消解完成后冷卻，卸壓，取出消解罐，于170 ℃趕酸儀中趕酸至剩余體積0.5～1.0 mL，冷卻，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，定容待測(cè)。

1.3 數(shù)學(xué)模型

測(cè)量不確定度參照 JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》[7] 的方法評(píng)定。通過(guò)測(cè)定鉛標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度與濃度關(guān)系，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。將刺梨汁樣品測(cè)定的吸光度帶入曲線方程求得鉛元素濃度。樣品中鉛含量計(jì)算公式為：

X=（C×V）/（V0×1 000）

式中，X為樣品中鉛的含量（mg/L）;C為供試樣品待測(cè)液中測(cè)定值扣除空白后鉛的濃度（μg/L）;V為供試樣品的稀釋體積（mL）;V0為供試樣品的體積（mL）。

1.4 不確定度來(lái)源分析

根據(jù)被測(cè)量 X（Pb）的數(shù)學(xué)模型分析，測(cè)定刺梨果汁中鉛含量的不確定度來(lái)源包括：配置標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度分量urel（1）、樣品測(cè)定引入的不確定分量[（包括標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量 urel（2）、回收率的不確定度分量urel（3）、校準(zhǔn)儀器的不確定分量urel（4）和重復(fù)性的不確定度分量urel（5）]、試樣量取的不確定度分量urel（6）和試液定容的不確定度分量urel（7），最后合為一個(gè)總試驗(yàn)分量urel（total）。其因果關(guān)系如圖 1。

2 結(jié)果與分析

2.1 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度分量urel（1） 由鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液按逐級(jí)稀釋的方法配制標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液。配制所用的移液管、容量瓶及環(huán)境溫度如表1所示。

2.1.1 鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液的不確定度分量。

鉛貯備液由國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心提供，批號(hào)為GSB 04-1742—2004，貯備液標(biāo)準(zhǔn)值為1 000 μg/mL，給定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.7%，則urel（C）=0.007。

2.1.2 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引起的不確定度各分量。

100 mL A 級(jí)容量瓶的最大允許誤差為 0.1 mL;1 mL A 級(jí)移液管的

最大允許誤差為 0.008? mL;2 mL A 級(jí)移液管的最大允許誤差為 0.012? mL;5 mL A 級(jí)移液管的最大允許誤差為0.025 mL;10 mL A 級(jí)移液管的最大允許誤差為 0.05? mL。配制標(biāo)準(zhǔn)工作液系列過(guò)程中共用了100 mL A 級(jí)容量瓶8個(gè)、1 mL A 級(jí)移液管4支、2 mL A 級(jí)移液管1支、5 mL A 級(jí)移液管1支、10 mL A 級(jí)移液管2支;水的體積膨脹系數(shù)按2.1×10-4 mL/℃，按均勻分布，k=3。據(jù)《JJG 196—2006常用玻璃器皿》規(guī)定，容量瓶和移液管屬于B類不確定度評(píng)定，按三角分布，k=6，則容量瓶和移液管的相對(duì)不確定度見(jiàn)表2。

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列配制引入的合成相對(duì)不確定度分量為：

urel（1）=0.0072+8×0.000 4082+3×0.002 042+0.002 452+4×0.003 272+8×0.000 4852=0.010 6

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量 urel（2）

標(biāo)準(zhǔn)溶液共配制6個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)測(cè)3組數(shù)據(jù)，取平均值。根據(jù)6個(gè)點(diǎn)的平均測(cè)試數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合線性回歸方程y=B1x+B0進(jìn)行計(jì)算：y=0.002 518 2x+0.007 646。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖2所示。

對(duì)樣品溶液重復(fù)測(cè)定6次，測(cè)定值分別為21.682 1、22.586 4、23.324 7、22.443 8、21.780 6和24.627 6 μg/L，平均測(cè)定值為22.741 0? μg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）為1.009 3，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為4.44%。刺梨汁中鉛含量為0.114 mg/L。

根據(jù)CNAS-GL006—2018化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南[6]，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)不確定度按下式計(jì)算：

μ（2）=SRB11p+1n+（X-）2Sxx

Sxx=ni（C-）2

SR=ni[Ai-（CB1+B0）]2/（n-2）

式中，B1=0.002 518 2，B0=0.007 646，SR為標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度;p為樣品的測(cè)量次數(shù);n為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量次數(shù);Sxx為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度殘差的平方和。

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的測(cè)量次數(shù)n為18次，樣品的測(cè)量次數(shù)p為6次，標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度為35 μg/L，標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差SR為0.02，樣品的溶液濃度為22.741 μg/L，根據(jù)上述公式計(jì)算得urel（2）=0.017 6。

2.3 回收率產(chǎn)生的不確定度分量urel（3）

試驗(yàn)過(guò)程中分析方法的偏差通過(guò)加標(biāo)試驗(yàn)來(lái)確定，即回收率的測(cè)定。樣品在消解過(guò)程中因溶液中剩余酸量的不一致，導(dǎo)致待測(cè)樣液的基質(zhì)背景存在一定差異，同時(shí)樣品在前處理過(guò)程中各項(xiàng)操作也不可能完全保持一致，從而導(dǎo)致回收率存在一定偏差。該試驗(yàn)通過(guò)0.10、0.15和0.22 mg/L 3組加標(biāo)，每組2次平行共測(cè)得6組數(shù)據(jù)，計(jì)算加標(biāo)回收率為88.0%～101.4%，平均回收率為94.2%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.8%（表3）。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度按平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算：u（R）=S/n=0.048/6=0.019 6。

設(shè)k為在計(jì)算測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度時(shí)所使用的包含因子，假設(shè)測(cè)量結(jié)果服從正態(tài)分布，在 95%置信概率下 k=1.96。設(shè)t=（1-）/u（R），當(dāng)t

間不存在顯著性差異;當(dāng) t>k，那么認(rèn)為實(shí)際回收率與1之間存在顯著性差異。計(jì)算t=（1-）/u（R）=（1-0.942）/（0.019 6）=2.96>k。因此實(shí)際回收率與1之間存在顯著性差異，必須考慮由回收率引起的不確定度[10]，則回收率相對(duì)不確定度為：urel（3）=u（R）/=0.019 6/0.942=0.020 8。

2.4 校準(zhǔn)儀器所引起的不確定度分量urel（4） 校準(zhǔn)儀器所引起的不確定度由貴州省計(jì)量測(cè)試院根據(jù)JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[7]對(duì)此次試驗(yàn)用石墨爐原子吸收光譜儀所出計(jì)量證書，此次試驗(yàn)用石墨爐原子吸收光譜儀的擴(kuò)展不確定度為1%，k=2，則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel（4）=0.01/2=0.005。

2.5 重復(fù)性試驗(yàn)不確定分量 urel（5） ?重復(fù)6次測(cè)定樣品中鉛含量，待測(cè)樣品中鉛含量為22.741 μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差S為4.44%，則重復(fù)性試驗(yàn)不確定分量為：μ（R）=Sn=0.044 46=0.018 1、urel（5）=u（R）=0.018 122.741=0.000 8。

2.6 試樣量取不確定度分量 urel（6）

量取樣品 5.0 mL用5 mL 的A級(jí)分度吸量管，最大允差為0.025? mL，k=6;水的體積膨脹系數(shù)按2.1×10-4 mL/℃，

k=6。因此，u（V）=0.025/6=0.010 21;urel（V）=u（V）/V=0.010 21/5=0.002 042;u（t）=4×5×0.000 21/3=0.002 425;urel（t）=u（t）/V=0.002 425/5=0.000 485 0。

試樣量取產(chǎn)生的不確定度分量：

urel（6）=urel（V）2+urel（t）2=0.002 0422+0.000 485 02=0.002 10。

2.7 樣品待測(cè)液定容不確定度分量 urel（7）

試樣定容 50 mL A 級(jí)容量瓶，根據(jù)校準(zhǔn)證書查得 50 mL A 級(jí)容量瓶的最大允差為 0.05? mL，k=6;水的體積膨脹系數(shù)按2.1×10-4 mL/℃，k=3，因此，

u（V50）=0.05/6=0.020 41、urel（7）=u（V50）/V=0.020 41/50=0.000 41。

2.8 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（total） 將測(cè)量結(jié)果的各影響因素的不確定度分量及數(shù)值列于表4。根據(jù)JJF 1059《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算方法，當(dāng)每個(gè)不確定度分量不相關(guān)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度計(jì)算公式為：urel（y）=Ni=1u2i（y）。因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.9 相對(duì)擴(kuò)展不確定度

不確定度各分量按正態(tài)分布處理，取k=2，置信水平p=95%，則擴(kuò)展不確定度為：urel=k×urel（total）=2×2.97%=5.94%，因此UX=urel×X=0.006 8 mg/L，則刺梨果汁中鉛含量的分析檢測(cè)結(jié)果為X=（0.114±0.007）mg/L，k=2。

3 結(jié)論與討論

石墨爐原子吸收法測(cè)定刺梨果汁中鉛含量的不確定度的評(píng)定最終結(jié)果為（0.114±0.007）mg/L。從不確定度的來(lái)源來(lái)看，回收率urel（3） 、標(biāo)準(zhǔn)系列擬合直線求樣品濃urel（2）及標(biāo)準(zhǔn)溶液配制urel（1）引起的不確定度影響最大，是該試驗(yàn)結(jié)果的控制關(guān)鍵，其他來(lái)源的不確定度影響因素較小，可以忽略。因此，在今后的檢測(cè)過(guò)程中，為了提高檢驗(yàn)檢測(cè)水平，獲得具有較小不確定度的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這3個(gè)方面的質(zhì)量控制，以保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和符合性。

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