林舒憶,賈彥博,陳麗芳,王馨遠,陳美春

(1.杭州市食品藥品檢驗研究院,浙江 杭州 310022;2.浙江省市場監(jiān)管乳及乳制品監(jiān)管技術(shù)重點實驗室(培育),浙江 杭州 310022)

碘是生命元素之一,是人體必需的微量元素,被稱為“智力元素”。健康成人體內(nèi)碘的總量一般為30 mg(20～50 mg),國家規(guī)定在食鹽中添加碘的標準為20～30 mg/kg。碘是維持人體甲狀腺正常功能的必需元素,當人體內(nèi)缺乏碘時就會導(dǎo)致甲狀腺腫。值得注意的是,人體攝入過量的碘也會有危害,同樣日常飲食中碘過量會引起“甲亢”[1]。而特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品,是指為滿足消化吸收障礙、進食受限、代謝紊亂或者特定疾病狀態(tài)人群對營養(yǎng)素或者膳食的特殊需要,專門加工配制而成的配方食品。因此,對為特殊人群準備的特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中碘元素的檢測顯得尤為重要。目前,食品中碘的主要測定方法有氧化還原滴定法、砷鈰催化分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(簡稱ICP-MS)以及氣相色譜法[2]。根據(jù)GB 5009.267—2020《食品安全國家標準 食品中碘的測定》[3]中的范圍規(guī)定,氧化還原滴定法只適用于藻類及其制品,氣相色譜法不適用于特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品及特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品。而砷鈰催化分光光度法中試樣前處理及標準曲線測定過程繁瑣,人為因素參與過多,不利于實驗控制,故采用ICP-MS測定特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中的碘元素為最佳選擇[2,4-6]。該方法以碘元素和內(nèi)標元素質(zhì)譜信號的強度比值與碘元素的濃度成正比進行定量,以達到測量目的。

筆者根據(jù)GB 5009.267—2020《食品安全國家標準 食品中碘的測定》第一法對特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中碘元素進行了檢測分析,為說明檢測結(jié)果的可信度,保證檢測數(shù)據(jù)的準確可靠[7-14],通過建立不確定度評估數(shù)學(xué)模型,對ICP-MS法測定特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中碘元素的不確定度進行了評定,分析了不確定度的主要來源,計算出不確定度的各主要分量,得出合成不確定度和擴展不確定度,以期為特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中碘元素的不確定度評估提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器和試劑

ICP-MS 7700,安捷倫(中國);Neofuge 15R型離心機,上海力申產(chǎn)品;電子分析天平(分辨率0.000 1 g),梅特勒-托利多產(chǎn)品;恒溫干燥箱,上海一恒科學(xué);渦旋儀,艾卡。

10 mL移液槍;5 mL移液槍;1 mL移液槍;50 mL離心管;100 mL容量瓶;異丙醇,德國MERCK;25%四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]水溶液(TMAH),上海麥克林;標準物質(zhì)碘元素(1 000±1) mg/L,壇墨質(zhì)檢。

1.2 儀器條件

RF功率為1 550 W;霧化器為玻璃同心;采樣深度為8 mm;載氣為1.05 L/min;分析同位素為127I;采集模式為He模式,4.5 mL/min;蠕動泵轉(zhuǎn)速為0.3 r/s;霧化室溫度為2 ℃;矩管為石英炬管。

1.3 檢測方法

1.3.1 樣品前處理

首先稱取試樣0.65 g置于50 mL的玻璃離心管中,加入提取液(5%的TMAH)5 mL,渦旋1 min,使樣品分散均勻,旋緊蓋子,置于85 ℃的恒溫干燥箱中,提取3 h(每隔半小時取出振搖),冷卻;然后用水定容至50 mL,并以大于3 000 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),離心10 min;接著取上層清液,用0.45 μm過濾膜過濾,備用,同時做試劑空白;最后用ICP-MS檢測,與標準系列溶液比較后定量。

1.3.2 標準溶液配制

首先準確吸取碘元素標準物質(zhì)原液((1 000±1) mg/L)1 mL置于100 mL容量瓶中,用稀釋液定容,得碘元素標準物質(zhì)儲備液10 mg/L;然后分別準確吸取10 mL和1 mL碘元素標準物質(zhì)儲備液(10 mg/L)置于100 mL容量瓶中,稀釋液定容,得質(zhì)量濃度分別為1 000 μg/L和100 μg/L的碘元素標準物質(zhì)中間液;接著從碘標準物質(zhì)中間液(100 μg/L)分別移取0.1,1,5 mL置于100 mL容量瓶中,從碘標準溶液中間液(1 000 μg/L)分別移取1,2,5 mL置于100 mL容量瓶中;最后用0.5% TMAH定容至刻度,搖勻得含碘分別為0.1,1,5,10,20,50 μg/L的標準物質(zhì)使用溶液[2]。

1.3.3 上機測定

依據(jù)儀器條件設(shè)置參數(shù),在儀器穩(wěn)定后,依次檢測標準物質(zhì)使用溶液,每個溶液重復(fù)進行3次測量;縱坐標是比率,橫坐標是質(zhì)量分數(shù),在此基礎(chǔ)上,利用最小二乘法對其進行了擬合,得出了工作曲線的線性回歸方程Y=a+bC(其中Y為比率,a為截距,b為斜率,C為碘元素質(zhì)量濃度)和相關(guān)系數(shù)R;再對空白和試樣進行測量,利用工作曲線的線性回歸公式,求出碘的質(zhì)量分數(shù)。

1.3.4 結(jié)果計算

標準物質(zhì)線性擬合及碘元素的計算都可由軟件(儀器自帶)進行自動計算分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)文獻[3]中的計算公式,得試樣中碘元素質(zhì)量分數(shù)及數(shù)學(xué)模型為

式中:X為樣品中碘元素的質(zhì)量分數(shù),mg/kg;C1為根據(jù)標準曲線得出的消解液中碘元素的質(zhì)量濃度,μg/L;C0為空白中碘元素的質(zhì)量濃度,μg/L;V為定容體積,mL;M為質(zhì)量,g。

2.2 來源分析

根據(jù)檢測方法和數(shù)學(xué)模型,不確定度影響因素有:試樣稱量時所產(chǎn)生的不確定性UrelM;試樣的定容不確定性UrelV;碘標準物質(zhì)的不確定性及系列溶液配制的不確定性UrelB;通過對標準曲線進行擬合,得到的不確定性UrelY;試樣測量重復(fù)率的不確定性UrelX[15-16]。

2.2.1 樣品稱量過程引入的不確定度UrelM

2.2.2 樣品溶液定容引入的不確定度UrelV

稱取樣品后,加入5 mL提取液,經(jīng)提取后,用水定容至50 mL離心管中,不確定度影響因素的因素有:移液槍(5 mL)的不確定度;50 mL離心管的不確定度;溫度所引入的不確定度等。

1) 經(jīng)檢定證書[17](移液槍)查得其擴展不確定度為0.1%,包含因子k=2,移液槍所引起的標準不確定度u1V=0.002 5 mL。

2) 由溫度所引起的不確定度u2V、膨脹系數(shù)(水)2.1×10-4和溫差±4 ℃,按95%的置信概率(k=1.96),故溫度所引起的標準不確定度u2V=0.002 14 mL。

5) 由溫度所引起的不確定度u5V、膨脹系數(shù)(水)2.1×10-4和溫差±4 ℃,按95%的置信概率(k=1.96),故溫度所引起的標準不確定度u5V=0.002 14 mL。

2.2.3 碘元素標準物質(zhì)引入的不確定度UrelI

查證書可得(碘元素質(zhì)量濃度為1 000 mg/L),擴展不確定度為±1 mg/L,包含因子k=2,相對不確定度UrelI=0.000 5 mg/L。

2.2.4 標準物質(zhì)溶液配制引入的不確定度

準確吸取碘標準物質(zhì)((1 000±1) mg/L)1 mL到容量瓶100 mL中,用0.5%的TMAH定容至刻度,得碘標準物質(zhì)儲備液10 mg/L;分別準確吸取10 mL和1 mL碘標準物質(zhì)儲備液(10 mg/L)到容量瓶100 mL中,用0.5%的TMAH定容至刻度,分別得到1 000 μg/L和100 μg/L的碘標準物質(zhì)中間液;從碘標準物質(zhì)中間液(100 μg/L)中分別取0.1,1,5 mL到容量瓶100 mL中,從碘標準物質(zhì)中間液(1 000 μg/L)中分別取1,2,5 mL到容量瓶100 mL中,用0.5%的TMAH定容至刻度,搖勻得含碘質(zhì)量濃度分別為0.1,1,5,10,20,50 μg/L的標準使用溶液。其中容量瓶(10 mL)的不確定度和移液槍的不確定度為不確定度因素。

1) 查證書(移液槍檢定證書)得0.02～0.2 mL移液槍在使用0.1 mL量程時的擴展不確定度為0.5%,k=2(包含因子),故移液槍引起的標準不確定度u1Q1=0.000 25 mL。

膨脹系數(shù)(水)為2.1×10-4,溫差為±4 ℃,按95%的置信概率(k=1.96),故由溫度引起的標準不確定u2Q1=0.000 042 9 mL。

2) 查證書(移液槍)得0.1～1 mL移液槍在使用1 mL量程時的擴展不確定度為0.2%,k=2(包含因子),故移液槍引起的標準不確定度u1Q2=0.001 mL。

膨脹系數(shù)(水)為2.1×10-4,溫差為±4 ℃,按95%置信概率(k=1.96),故由溫度引起的標準不確定u2Q2=0.000 429 mL。

3) 查證書(移液槍)得0.5～5 mL移液槍在使用5 mL量程時的擴展不確定度為0.1%,k=2(包含因子),故移液槍引起的標準不確定度u1Q3=0.002 50 mL。

膨脹系數(shù)(水)為2.1×10-4,溫差為±4 ℃,按95%的置信概率(k=1.96),故由溫度引起的標準不確定u2Q3=0.002 14 mL。

4) 查證書(移液槍)得1～10 mL移液槍在使用10 mL量程時的擴展不確定度為0.1%,k=2(包含因子),故移液槍產(chǎn)生的標準不確定度u1Q4=0.005 mL。

膨脹系數(shù)(水)為2.1×10-4,溫差為±4 ℃,按95%的置信概率(k=1.96),故由溫度引起的標準不確定u2Q4=0.004 29 mL。

溫度引入的不確定度u2P,膨脹系數(shù)(水)為2.1×10-4,溫差為±4 ℃,按95%的置信概率(k=1.96),故由溫度引起的標準不確定度u2P=0.042 9 mL。

綜上所述,標準物質(zhì)產(chǎn)生的不確定度為

式中:urelI=0.005;urelQ1=0.002 54;urelQ2=0.001 09;urelQ3=0.000 658;urelQ4=0.000 659;urelP=0.000 719。由計算可得UrelB=0.005 83。

2.2.5 標準曲線擬合引入的不確定度UrelY

依據(jù)儀器條件設(shè)置參數(shù),在儀器穩(wěn)定后,依次檢測標準物質(zhì)使用溶液,每個溶液重復(fù)進行3次測量,具體結(jié)果如表1所示。由軟件(儀器自帶)對其進行了擬合,得到比率Y=bC+a的標準曲線。各具體數(shù)值及結(jié)果如表1所示,根據(jù)對該數(shù)據(jù)的擬合,得b=7.680 5×10-4,a=6.803 3×10-5,相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。用A型不確定度評價法,可得標準工作曲線進行擬合時碘產(chǎn)生的相對標準不確定度。標定曲線的擬合公式Y(jié)=7.68×10-4C+6.803 3×10-5。

表1 標準系列溶液測定結(jié)果

(1)

(2)

2.2.6 測定樣品重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度UrelX

使用7次測定3個平行試樣,結(jié)果記錄如表2所示。稱取試樣0.65 g置于50 mL的玻璃離心管中,加入提取液5 mL,1 min渦旋,蓋子旋緊,85 ℃干燥箱提取3 h,冷卻,用水定容至50 mL,并以大于3 000 r/min的轉(zhuǎn)速,離心10 min,取上層清液過濾(0.45 μm濾膜過濾),待用,同時做試劑空白。用ICP-MS測定,與標準溶液比較,定量。

表2 樣品測定結(jié)果

2.3 結(jié)果表示

樣品測量最終的相對合成標準不確定度為

式中:UrelM=0.000 446 mg/kg,UrelV=0.005 84 mg/kg,UrelB=0.005 83 mg/kg,UrelY=0.014 6 mg/kg,UrelX=0.000 069 mg/kg。故Urel=0.016 78 mg/kg。

根據(jù)以上不確定度評定的結(jié)果,采用ICP-MS法測定特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中碘元素的質(zhì)量分數(shù)X=(1.521±0.051) mg/kg(k=2)。

3 結(jié) 論

按照JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》的要求,通過采用MS法對特殊醫(yī)學(xué)配方食品中碘元素質(zhì)量分數(shù)進行多次測定,得到碘元素質(zhì)量分數(shù)范圍為(1.521±0.051) mg/kg。結(jié)果表明:在測定過程中,實驗結(jié)果影響最大的分量分別為標準溶液擬合、樣品定容標準曲線的配制、樣品的稱樣及重復(fù)性實驗的測定等,其中不確定度影響最大的分量為標準曲線的擬合。重復(fù)性實驗中的稱樣量、定容標準和曲線梯度配制等均為可準確把控的因素,在不同時間下測定碘元素,儀器條件、溫度和濕度等都要保持相同的條件,可最大程度上維持實驗的穩(wěn)定性,使不確定評定結(jié)果可用,以提高實驗數(shù)據(jù)的準確性。故在實際檢測中,選擇適合的標準曲線質(zhì)量濃度和樣品定容器皿,可以減小數(shù)據(jù)的不確定度,保障檢測的準確性,進而提升檢測質(zhì)量。