賀璐，鄭靜

（浙江宏正檢測有限公司，浙江寧波 315100）

測量不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。測量過程會存在許多影響因素，為了更加科學(xué)地表達測量結(jié)果，需要對測量不確定度進行評定[1-3]。鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳均屬于礦物質(zhì)，是維持人體正常生理功能所必需的無機化學(xué)元素[4]。其中，鈣、磷是骨骼和牙齒的主要成分，缺乏易發(fā)生軟骨病或佝僂??；鎂是能量代謝、組織形成和骨骼發(fā)育的重要成分，缺乏可致鈣代謝異常，影響心臟、骨骼及胃腸道等器官功能；鐵對血紅蛋白的產(chǎn)生是必需的，缺乏可導(dǎo)致貧血和生長發(fā)育遲緩；鋅是兒童生長發(fā)育的必需元素，缺乏易引起食欲不振、生長緩慢、智力低下、免疫功能下降；錳可改善機體的造血功能，缺乏易引起神經(jīng)衰弱綜合癥，影響智力發(fā)育[5]。食品是礦物質(zhì)元素攝入的主要來源，而過量攝入則會導(dǎo)致元素中毒，因此，測定食品中鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳的含量，并分析和評定其不確定度的來源，可以保證檢驗結(jié)果的準確性和可靠性，為控制日常飲食攝入提供一定的參考依據(jù)。

目前，食品中鈣、鎂、鐵、鋅、錳含量的測定方法主要有火焰原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法；磷含量的測定方法主要有分光光度法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。其中，火焰原子吸收光譜法測定不同元素時需要更換元素?zé)暨M行分別測定；分光光度法操作繁瑣，耗時較長；電感耦合等離子體質(zhì)譜法雖然可以實現(xiàn)多元素同時分析，但價格昂貴，對環(huán)境人員均要求較高。故選取線性范圍寬、靈敏度高、精密度高的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。筆者按照GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》中第二法電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)測定食品中鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳的含量[6]，根據(jù)CNAS-GL006《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[7]、JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[8]，對食品中鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳含量進行測定，并評定了測定結(jié)果的不確定度。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：Optima 2100DV型，美國珀金埃爾默儀器有限公司。

電子天平：BSA323S型，感量1 mg，德國賽多利斯股份公司。

馬弗爐：BF51731C-1 型，美國賽默飛世爾科技公司。

鈣、鎂、鐵、鋅、錳標準物質(zhì)：標準物質(zhì)編號分別為GSB G 62012—90、GSB G 62005—90、GSB G 62020—90、GSB G 62025—90、GSB G 62019—90，質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，國家鋼鐵材料測試中心。

磷標準物質(zhì)：標準物質(zhì)編號為GSB 04-1741—2004，1 000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

食品樣品：豬肉干，市售。

硝酸：優(yōu)級純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 溶液配制

鐵、鋅、錳混合標準溶液：分別取鐵、鋅、錳標準物質(zhì)適量，用硝酸溶液(5+95)逐級稀釋，得到鐵質(zhì)量濃度為50 μg/mL、鋅質(zhì)量濃度為50 μg/mL、錳質(zhì)量濃度為5 μg/mL的混合標準溶液。

鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳系列混合標準工作溶液：分別準確吸取鈣標準物質(zhì)、鎂標準物質(zhì)、磷標準物質(zhì)、鐵-鋅-錳混合標準溶液0.00、0.50、2.00、5.00、8.00、10.0 mL 于100 mL 容量瓶中，用硝酸溶液(5+95)定容，搖勻。最終得到鈣、鎂、磷濃度為0.00、5.00、20.0、50.0、80.0、100 mg/L，鐵、鋅濃度為0.00、0.250、1.00、2.50、4.00、5.00 mg/L，錳濃度為0.00、0.025 0、0.100、0.250、0.400、0.500 mg/L 的混合標準工作溶液。

1.3 樣品處理

準確稱取1 g(精確至0.001 g)食品樣品于坩堝中，置于馬弗爐中于500～550 ℃灰化5～8 h，冷卻。若灰化不徹底有黑色炭粒，則冷卻后滴加少許硝酸濕潤，在電熱板上干燥后，移入馬弗爐中繼續(xù)灰化成白色灰燼，冷卻后取出。加入10 mL硝酸溶液溶解，并用水定容至25 mL，混勻備用。同時做空白試驗。

1.4 儀器工作條件

觀測方式：鈣、鎂、磷采用徑向觀測方式，鐵、鋅、錳采用軸向觀測方式；功率：1 150 W；等離子體氣流量：15 L/min；輔助氣流量：0.5 L/min；霧化氣流量：0.65 L/min；分析泵速：50 r/min；分析譜線波長：鈣315.887 nm，鎂279.077 nm，磷213.617 nm，鐵239.562 nm，鋅206.200 nm，錳257.610 nm。

1.5 實驗方法

將鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳系列混合標準工作溶液注入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀中，測定目標元素分析譜線的強度信號響應(yīng)值，以目標元素的濃度為橫坐標、分析譜線強度響應(yīng)值為縱坐標，繪制標準曲線。將空白溶液和樣品溶液分別注入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀中，測定目標元素分析譜線強度的信號響應(yīng)值，根據(jù)標準工作曲線得到消解液中待測元素的濃度。

2 數(shù)學(xué)模型

樣品中目標元素的含量按式（1）計算：

式中：X—樣品中目標元素質(zhì)量分數(shù)，mg/kg；

ρ—樣品溶液中目標元素質(zhì)量濃度，mg/L；

ρ0—空白樣品中目標元素質(zhì)量濃度，mg/L；

V—樣品溶液定容體積，mL；

m—樣品質(zhì)量，g。

3 不確定度來源

根據(jù)測量過程，測定結(jié)果的不確定度來源主要有：樣品重復(fù)測定引入的相對標準不確定度urel(R)(A類)；標準物質(zhì)引入的相對標準不確定度urel(S)(包括標準物質(zhì)量值及標準溶液稀釋過程引入的不確定度)(B 類)；標準工作曲線擬合引入的相對標準不確定度urel(L)(B類)；樣品稱量、定容引入的相對標準不確定度urel(m)、urel(V)(B類)[9-16]。

4 不確定度評定

4.1 樣品重復(fù)測定引入的相對標準不確定度urel(R)

樣品在相同條件下重復(fù)測定11次，根據(jù)貝塞爾公式計算重復(fù)性測定引入的不確定度[15]，結(jié)果見表1。

表1 食品樣品中各目標元素測定結(jié)果及不確定度

4.2 標準物質(zhì)量值及標準溶液配制過程引入的相對標準不確定度urel(S)

4.2.1 標準物質(zhì)量值引入的相對標準不確定度urel(S1)

根據(jù)標準物質(zhì)證書提供的信息，鈣、鎂、鐵、鋅、錳標準溶液的質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，擴展不確定度為4 μg/mL，擴展因子k=2；磷標準溶液質(zhì)量濃度為1 000 μg/mL，相對擴展不確定度為0.7%，k=2；則鈣、鎂、鐵、鋅、錳標準溶液量值引入的相對標準不確定度見表2。

表2 標準溶液量值引入的相對標準不確定度(k=2)

4.2.2 標準溶液稀釋引入的相對標準不確定度urel(S2)

標準溶液稀釋主要使用吸量管和容量瓶兩種玻璃器具，而玻璃器具引入的不確定度urel(VC)主要來源于兩個方面[17]：(1)玻璃器具校準引入的相對不確定度urel(V1)。根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量具檢定規(guī)程》給出的玻璃器具的容量誤差，按均勻分布處理，k= 3，計算不確定度分量。(2)溫度變化引入的相對不確定度urel(V2)。實驗室溫度一般為(20±5)℃，玻璃器具的校準溫度為20 ℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，按均勻分布處理，k= 3，計算不確定度分量。以上兩項不確定度分量及其合成相對標準不確定度urel(VC)計算結(jié)果見表3。

表3 玻璃器具校準和溫度變化引入的相對標準不確定

鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳標準溶液稀釋時使用不同規(guī)格的吸量管和容量瓶，引入的相對標準不確定度由對應(yīng)吸量管和容量瓶的相對標準不確定度合成得到，合成后的數(shù)值見表4。

表4 各元素標準溶液稀釋引入的相對標準不確定度

將urel(S1)與urel(S2)合成，得各元素標準物質(zhì)引入的相對標準不確定度urel(S)，結(jié)果列于表5。

表5 各元素標準物質(zhì)引入的相對標準不確定度

4.3 標準工作曲線擬合引入的相對標準不確定度urel(L)

配制鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳系列混合標準工作溶液，每種元素每一質(zhì)量濃度的溶液平行測定3次，采用最小二乘法進行擬合，按式(2)計算：

標準曲線各濃度點響應(yīng)值、線性方程、相關(guān)系數(shù)及線性擬合引入的相對標準不確定度見表6。

表6 標準曲線各濃度點響應(yīng)值、線性方程、相關(guān)系數(shù)和線性擬合引入的相對標準不確定度urel(L)

4.4 樣品稱量引入的相對標準不確定度urel(m)

稱取1.0 g(精確到0.001 g)樣品。查詢稱量使用的電子天平檢定證書，其最大允許誤差為0.5 mg，重復(fù)性誤差0.2 mg，采用矩形分布，k= 3，則相對標準不確定度：

4.5 樣品溶液定容引入的相對標準不確定度urel(V)

樣品干法消解后定容至25 mL 容量瓶中，定容引入的相對標準不確定度為9.20×10-4。

4.6 合成標準不確定度

實驗過程中影響測定結(jié)果的各因素引入的相對標準不確定度分量相對獨立，合成得測定結(jié)果的總相對標準不確定度：

各不確定度分類及合成相對標準不確定度結(jié)果見表7。

表7 各影響因素引入的相對標準不確定度

4.7 擴展不確定度和測量結(jié)果表述

取包含因子k=2，擴展不確定度為：

將上述數(shù)據(jù)代入計算可得結(jié)果。

干法消解電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定食品中鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳含量的結(jié)果為：鈣(772+22)mg/kg，k=2；鎂(269+14) mg/kg，k=2；磷(902+26)mg/kg，k=2；鐵(13.0+0.62) mg/kg，k=2；鋅(9.73+0.38)mg/kg，k=2；錳(8.36+0.19)mg/kg，k=2。

5 結(jié)語

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定食品中鈣、鎂、磷、鐵、鋅、錳，并對各不確定度分量進行評定，其中標準曲線擬合對不確定度的影響最大，在實際檢測中應(yīng)當加以控制，特別是控制標準曲線的線性范圍，使樣品的檢測濃度位于標準曲線中間，進一步提高檢測質(zhì)量。