李夢怡 胡 越 董 喆 李云鳳 曹 進

(中國食品藥品檢定研究院，北京 100050)

重金屬進入環(huán)境后，經(jīng)食物鏈傳遞?？稍谏矬w富集、吸收，并在體內(nèi)沉積。長期從食物中攝取含鎘物質(zhì)，或可引起“骨痛病”。大米是我國重要的傳統(tǒng)主食之一。2013年的“鎘大米”事件，引起了公眾對大米中鎘金屬殘留的廣泛關(guān)注。

CNAS—GL29《標準物質(zhì)/標準樣品定值的一般原則和統(tǒng)計方法》定義的標準物質(zhì)/標準樣品(RM)，是一種或多種規(guī)定特性足夠均勻和穩(wěn)定的材料，已被確定其符合測量過程的預(yù)期用途的。上述用途可包括測量系統(tǒng)校準、測量程序評估、給其他材料賦值和質(zhì)量控制。在分析質(zhì)量控制領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用。食品安全國家抽檢工作中，承檢機構(gòu)被要求每一次檢驗均隨行檢測相應(yīng)基質(zhì)的標準物質(zhì)，作為內(nèi)部質(zhì)量控制，以保證檢測結(jié)果的可靠性。

而基質(zhì)標準物質(zhì)均一、穩(wěn)定的特性，注定了它們的研制周期長，無法量產(chǎn)。市場上出售的食品基質(zhì)標準物質(zhì)的種類暫且無法滿足檢驗需求。且產(chǎn)品售罄后，補貨需要重新制備、定值、評估、申報，供貨周期不穩(wěn)定。食品基質(zhì)標準物質(zhì)市場長期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。已有有能力的實驗室，按照標準物質(zhì)生產(chǎn)流程，自制標準物質(zhì)使用。

食品基質(zhì)標準物質(zhì)按檢測對象可分為營養(yǎng)物質(zhì)基質(zhì)標物和污染物基質(zhì)標準物質(zhì)。由于營養(yǎng)物質(zhì)為食物本身固有的成分，可直接將食物處理混勻后定值。如水稻粉中的粗蛋白、粗淀粉及多種氨基酸[1]；西紅花中的西紅花苷Ⅰ、西紅花苷Ⅱ[2]；三七總皂苷中的三七皂苷Rg1、Rb1等多種三七皂苷[3]。污染物基質(zhì)標準物質(zhì)的生產(chǎn)工藝則更加復(fù)雜，需自行制備匹配的食品基質(zhì)，然后另行添加污染物,混勻的方式生產(chǎn)。丁藝等[4]調(diào)研了減肥類保健食品的常用基質(zhì)，自行制備了有代表性的保健食品基質(zhì)后添加減肥類非法添加藥物。最終經(jīng)過均勻性、穩(wěn)定性考察，多加單位協(xié)作定值，制成了減肥類保健食品中多種非法添加藥物的標準物質(zhì)。時文春等[5]采用飼喂的方式，給鯉魚食用添加了氯霉素的飼料，制成氯霉素陽性鯉魚肉樣品。之后對生產(chǎn)的魚肉樣品考察合格后定值。

本研究采用含鎘大米的陽性樣品，借鑒了食品中營養(yǎng)物質(zhì)標準物質(zhì)較簡單的生產(chǎn)方式，研制了大米中污染物鎘元素的食品基質(zhì)標準物質(zhì)。為大米中重金屬鎘的日常檢測和質(zhì)量控制提供參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器

iCap-Q電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀，MARS-express微波消解儀。

1.2 試劑

鎘單元素標準溶液(CGCD1， 1 000 mg/L)、銠單元素標準溶液(CGGHN1， 1 000 mg/L)、硝酸(優(yōu)級純)；水為超純水。

1.3 材料

大米粉為實驗室自制，采用鎘元素陽性大米制成，無需另行添加。

將大米研磨后過18目篩，放入烘箱70 ℃烘干。以過篩的方式將整批大米粉混合6次，控制操作間相對濕度低于60%?；旌虾?，分裝入棕色玻璃瓶，每瓶10 g。

2 方法與結(jié)果

2.1 實驗部分

2.1.1 對照品溶液的制備

精密移取鎘標準溶液1 mL至100 mL容量瓶，以5%硝酸溶液定容至刻度，為標準溶液儲備液。將鎘儲備液用5%硝酸溶液逐級稀釋，配制成含鎘1.00、5.00、10.0、50.0、100 μg/L的五個濃度梯度對照品溶液。

2.1.2 供試品溶液的制備

稱取試樣約0.5 g于聚四氟乙烯內(nèi)罐，加硝酸5 mL，置于趕酸器上100 ℃預(yù)消解30 min。冷卻后蓋好內(nèi)蓋，旋緊塞子，放入微波消解儀中。室溫～180 ℃保持30 min，冷卻。用超純水將消解液洗入25 mL容量瓶中，少量多次洗滌罐，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。

2.1.3 儀器檢測

采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜檢測(以下簡稱ICP-MS)。儀器條件：射頻功率：1 550 W；等離子體氬氣流速：14 L/min；霧化器氬氣流速：1 mL/min；采樣深度：5 mm；霧化器：Barbinton；霧化室溫度：4 ℃；采樣錐與截取錐類型：鎳錐；掃描模式：碰撞反應(yīng)模式。

將2.1.1、2.1.2中溶液依次引入ICP-MS進行檢測。鎘定量同位素m/z為111。采用內(nèi)標法進行實時校正，內(nèi)標溶液為10 μg/L銠(103 Rh)溶液。

2.2 均勻性檢驗及結(jié)果

從樣品分裝的最小包裝樣品中，各隨機抽取15份樣品進行檢測。每個樣品采用2.1中方法平行制備兩個樣品溶液，并對其進行含量測定。每個平行樣品溶液檢測2次取平均值。

采用單因素方差分析方法對樣品測定結(jié)果進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計[6]。樣品的F0.05(14,15)值均小于查表值。表明樣品均勻性良好。具體鎘含量測定結(jié)果如表1所示，F(xiàn)檢驗分析結(jié)果如表2所示。

表1 米粉樣品中鎘含量測定結(jié)果

表2 米粉樣品中鎘含量測定方差分析結(jié)果

2.3 長期穩(wěn)定性檢驗及結(jié)果

將樣品室溫密封放置6、12、22個月。各從分裝到最小包裝的樣品中隨機抽取3份樣品。每個樣品按照2.1中方法平行制備兩個樣品溶液，每個平行樣品檢測兩次。

將樣品均勻性檢驗結(jié)果作為穩(wěn)定性0月(見表1)，與穩(wěn)定性3個月次的檢測結(jié)果(見表3)以時間-濃度做線性擬合，并做回歸方差分析[6]。在95%的置信水平，斜率的P值>0.05，說明樣品在考察期限內(nèi)穩(wěn)定性良好，結(jié)果見表4。

表3 長期穩(wěn)定性檢測結(jié)果

表4 長期穩(wěn)定性檢測回歸方差分析

2.4 協(xié)作定值[7-9]

2.4.1 定值的過程

發(fā)放樣品至另7家具有資質(zhì)的實驗室進行協(xié)作定值。其中2家為國家級檢驗機構(gòu)，3家為省級食品藥品監(jiān)管系統(tǒng)的檢驗實驗室，2家為地市級食品藥品監(jiān)管系統(tǒng)的檢驗實驗室，均具有CNAS實驗室認可。每家單位共發(fā)放8批待測樣品，要求每批樣品平行測定兩次，計算樣品的平均含量。各實驗室可任選常規(guī)檢測方法，并提供結(jié)果報告和實驗原始記錄。

2.4.2 檢測結(jié)果分析

采用格拉布斯(Grubb’s)檢驗，對8個定值單位(7家協(xié)作定值單位，和樣品制備方)的實驗室內(nèi)檢測結(jié)果進行離群值檢驗。采用狄克森(Dixon)檢驗對實驗室間檢驗結(jié)果的一致性進行評價[2，3]。在95%的置信水平，均無離群值。計算各協(xié)作定值單位結(jié)果的中位值，并對各協(xié)作定值單位中位值結(jié)果做二次中位值計算，作為指定值。最終協(xié)作定值結(jié)果為0.241 mg/kg。

2.5 定值不確定度的計算

2.5.1 指定值的不確定度計算

計算各協(xié)作定值單位結(jié)果的中位值，記為Ni。以這些中位值的中位值作為指定值，記為X。計算N1，N2…Ni于X之差的絕對值，記為Qi。Q1，Q2…Qi的中位值記為MAD。各定值實驗室結(jié)果及統(tǒng)計見表5。協(xié)作定值的不確定度按式(1)計算，結(jié)果見表6。

表5 大米粉中鎘協(xié)作定值結(jié)果計算

(1)

式中：uchar為協(xié)作標定的不確定度；n為協(xié)作標定的實驗室個數(shù)；MADe為正態(tài)分布的標準偏差，其值為MADe =MAD/0.674。

協(xié)作定值的相對不確定度按式(2)計算，結(jié)果見表6。

(2)

式中：μchar，rel為協(xié)作標定的相對不確定度；uchar為協(xié)作標定的不確定度；X為各實驗室中位值的中位值。

2.5.2 均勻性的不確定度計算

均勻性的不確定度及相對不確定度分別按式(3)、式(4)計算，結(jié)果見表6。

(3)

式中：ubb為均勻性的不確定度值；n為每個樣品平行測定的次數(shù)；MSwithin為組內(nèi)的均方差；υmswithin為組內(nèi)的自由度。

(4)

式中：ubb,rel為均勻性的相對不確定度值；ubb為均勻性的不確定度值；m為均勻性實驗結(jié)果的平均值。

2.5.3 長期穩(wěn)定性的不確定度計算

將穩(wěn)定性檢驗結(jié)果按時間-濃度做線性擬合，計算擬合直線殘差為斜率不確定度，如式(5)。按式(6)、式(7)分別計算長期穩(wěn)定性的不確定度和相對不確定度，結(jié)果見表6。

(5)

式中：S(b1)為斜率b1的不確定度；S為回歸直線殘留平均標準偏差。

ults=S(b1)·t

(6)

式中：ults為穩(wěn)定性的不確定度；S(b1)為穩(wěn)定性考察各點直線擬合斜率的不確定度；t為質(zhì)控樣的有效期。

(7)

式中：ults，rel為穩(wěn)定性的相對不確定度；ults為穩(wěn)定性的不確定度；m為所有穩(wěn)定性結(jié)果平均值。

2.5.4 合成不確定度計算

以定值、均勻性、穩(wěn)定性不確定度合成標準物質(zhì)的合成相對不確定度，按式(7)計算。按式(8)計算標準物質(zhì)的合成不確定度，結(jié)果見表6。

表6 不確定度計算結(jié)果

(7)

uCRM=uCRM,rel×X

(8)

式中：X為協(xié)作定值的指定值。

按95%的置信區(qū)間，取k=2，按式(9)計算標準物質(zhì)的擴展不確定度，結(jié)果為0.044。

UCRM=k×uCRM

(9)

式中：uCRM為樣品的不確定度；UCRM為樣品的擴展不確定度；k為包含因子。

2.6 大米粉標準物質(zhì)的定值結(jié)果

經(jīng)過均勻性檢驗，22個月內(nèi)的3個月次的長期穩(wěn)定性檢驗和8家實驗室協(xié)作定值，最終確定大米粉標準物質(zhì)中鎘的定值結(jié)果為(0.241±0.044) mg/kg。

3 討論

本次制備的大米粉中鎘標準物質(zhì)均勻性良好，在22個月內(nèi)穩(wěn)定，共有8家實驗室參與協(xié)作定值工作，并對定值不確定度進行評估。本標準物質(zhì)具備做大米中鎘檢測基體參考物質(zhì)的使用條件。

為使標準物質(zhì)定值符合日常檢測的需要，本次協(xié)作定值要求參加實驗室采用日常檢測方法檢測，而非特定的檢測方法檢測。參與本次定值的8家實驗室，3家采用原子吸收分光光度法，4家采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法，1家采用同位素稀釋質(zhì)譜法進行檢測。涵蓋了目前通用的元素檢測方法。從結(jié)果來看，各實驗室結(jié)果組間并無顯著性差異。根據(jù)多家機構(gòu)組織的歷次能力驗證活動結(jié)果來看[10]，上述3種元素的儀器檢驗方法所得結(jié)果亦無顯著性差異。本次定值樣品可供日常檢測方法的內(nèi)控使用。

4 結(jié)論

本研究采用陽性樣品研磨混勻的方式制備出了大米粉中鎘標準物質(zhì)。然后采用微波消解-電感耦合等離子體-質(zhì)譜法對樣品中鎘含量進行檢測，并評價其均勻性和穩(wěn)定性。結(jié)果樣品的均勻性和穩(wěn)定性滿足標準物質(zhì)制備的要求。經(jīng)8家實驗室協(xié)作定值和定值的不確定度評估，最終確定該樣品中鎘含量結(jié)果為(0.241±0.044) mg/kg。