周晶 吳靈敏 徐成辰 李靜

摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品及食品質(zhì)量安全問題備受社會關(guān)注，從而使農(nóng)產(chǎn)品、食品檢測工作變得尤其關(guān)鍵。在現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品和食品質(zhì)量安全檢驗檢測中，元素分析是重要的內(nèi)容之一，包括營養(yǎng)成分及有毒有害物質(zhì)是否存在、含量有多少。監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品及食品中的元素水平有助于評價其營養(yǎng)價值、了解被污染狀況以及提高綠色、安全生產(chǎn)管理水平。現(xiàn)如今，檢測手段越來越精準，檢測技術(shù)要求也愈來愈高。標準品作為分析測量的“器具”，與檢測技術(shù)密不可分。標準品的管理水平是檢測實驗室的能力體現(xiàn)之一，它的使用是保證分析測量可靠性的重要手段。本文從農(nóng)產(chǎn)品及食品元素分析使用標準品的研制、管理程序包括采購、驗收、貯存與使用、期間核查以及廢棄物處置等方面以及發(fā)展趨勢進行探討，對標準品管理中的關(guān)鍵點提出了相關(guān)的建議與對策，以期為農(nóng)產(chǎn)品與食品標準品的研制、發(fā)展和實驗室質(zhì)量控制管理與能力建設(shè)提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品；食品；元素；標準品；管理

中圖分類號：TS207? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）24-0218-05

元素分析是農(nóng)產(chǎn)品與食品質(zhì)量安全與營養(yǎng)成分評價的重要內(nèi)容之一，常見的有對有毒有害重金屬元素的監(jiān)測以及對營養(yǎng)成分大量、中量、微量元素含量的檢測。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、城市工業(yè)化、現(xiàn)代化的加快推進，重金屬以“工業(yè)三廢”等方式不斷排入到生產(chǎn)生活環(huán)境中，長期以往，重金屬勢必會在種植的農(nóng)產(chǎn)品體內(nèi)富集進而影響到人類健康［1-4］。長期食用被污染的食品會對人類身體造成不可挽回的傷害，如在日本發(fā)生的食用被有機汞污染的海產(chǎn)品而導致的水俁?。?-6］。在我國，“鎘大米”污染的問題也給社會造成了較大的負面影響［7-8］。因此，我國食品安全標準GB 2762—2022《食品安全國家標準 食品中污染物限量》對初級農(nóng)產(chǎn)品、食品中重金屬如鉛、鎘、汞、砷、鉻、錫、鎳等含量限值做了嚴格規(guī)定。同時，隨著人們對食品安全意識的提高以及對健康生活的追求，越來越多的人會關(guān)注食品包裝袋上標注的營養(yǎng)成分含量，比如嬰幼兒米粉中鐵的含量、牛奶中鈣的含量、食鹽中鈉的含量、富硒食品中硒的含量等等，這些均和元素分析緊密相關(guān)。元素分析已成為現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品與食品監(jiān)測中越來越重要的內(nèi)容，而監(jiān)測結(jié)果的準確性與可靠性除了與檢測人員的能力水平、檢測設(shè)備的先進性有關(guān)外，標準品的合理應(yīng)用也是影響檢測結(jié)果至關(guān)重要的因素之一。本研究就農(nóng)產(chǎn)品及食品元素分析使用的標準品的研制和實驗室管理現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與對策建議進行歸納總結(jié)，以期為其發(fā)展及管理提供有價值的參考。

1 農(nóng)產(chǎn)品及食品元素分析使用的標準品發(fā)展現(xiàn)狀

目前，農(nóng)產(chǎn)品及食品元素分析中通常使用的標準品分為兩大類：一類是依照檢測標準市購的標準溶液，另一類是用于檢測過程質(zhì)量控制所使用的不同基質(zhì)標準品。基質(zhì)標準品是將檢測目標物與各類基質(zhì)如糧食、茶葉等相結(jié)合，使基質(zhì)與真實樣品一致，從而有效避免基質(zhì)效應(yīng)對檢測結(jié)果的影響，幫助工作人員發(fā)現(xiàn)試驗中的系統(tǒng)誤差，保證檢測結(jié)果的準確性［9-13］。單元素或多元素溶液標準物質(zhì)研制相對簡單，一般以經(jīng)確認純度的高純物質(zhì)和溶解介質(zhì)為原料采用重量法和容量法準確制備而成。相較于標準溶液的基體組成單一、簡單，基質(zhì)標準品基體和工藝尤為復雜。基質(zhì)標準品的研制一般包括：確定研制對象、制備樣品、定值測量、評估均勻性和穩(wěn)定性、確定特性值和評估不確定度、編制文件、監(jiān)測穩(wěn)定性等步驟［14-16］，研制周期長，量產(chǎn)困難［17］。

1.1 國內(nèi)外研制現(xiàn)狀

國外研制元素分析用標準品的機構(gòu)主要有美國國家標準技術(shù)研究院（NIST）、英國政府化學所（LGC）、比利時標準物質(zhì)與測量標準物質(zhì)研究院、日本計量院（NMIJ） 、加拿大國家研究院 （NRC）等。食品無機成分標準物質(zhì)是國外最早開展研制的標準物質(zhì)，可追溯到1964年英國的鮑恩以甘藍粉為原料制備了生物材料標準品。該標準物質(zhì)由21個實驗室采用11種分析方法對甘藍粉中的51種元素進行測定，并把樣品分發(fā)給各國研究者使用［18］。1969年日本厚生省公共衛(wèi)生研究院為了查明大米中金屬鎘的污染造成的骨通病的分布情況，制備了專為大米鎘污染調(diào)查使用的鎘大米標準品。20世紀80年代，食品標準品的研制隨著標準品在世界范圍內(nèi)的普遍推廣使用而得到了進一步的發(fā)展。進入20世紀90年代后，食品標準品研究的重點已經(jīng)從食品有害標準品轉(zhuǎn)向食品營養(yǎng)成分標準品，從產(chǎn)品檢驗轉(zhuǎn)向從原料、生產(chǎn)、包裝以及銷售過程中的每個環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制。所有這些標準品的研制，極大地豐富了食品標準品的品種。目前食品相關(guān)標準物質(zhì)共有384種，涉及的基質(zhì)有乳粉、糧食及其制品、蔬菜等［19-20］。 我國自20世紀80年代初開始研制農(nóng)產(chǎn)品及食品基質(zhì)標準品，經(jīng)過努力已經(jīng)研制出不少該類產(chǎn)品，如大米粉、小麥粉、甘藍粉、茶葉，并于90年代研制了農(nóng)產(chǎn)品、食品營養(yǎng)成分標準品［18］。隨著我國對農(nóng)產(chǎn)品及食品安全的日益重視和化工行業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品及食品類標準品的需求及相關(guān)研究也隨之快速增長［21-23］，國內(nèi)出現(xiàn)中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所、中國計量科學研究院、壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司等一批標準品生產(chǎn)單位，國內(nèi)標準物質(zhì)研制在2017—2021 年發(fā)展迅速，其中食品領(lǐng)域標準物質(zhì)增長較快，增加數(shù)量超500余種，增量占該領(lǐng)域標準物質(zhì)總量（截至2021年底）的30%以上［24］，涉及到的基質(zhì)有糧食、蔬菜、水果、茶葉、奶制品、畜禽水產(chǎn)品、海產(chǎn)品、堅/干果、菌菇等，其中最為常見的是小麥粉和大米粉，存在較多重復研制現(xiàn)象［25-27］。另外，我國農(nóng)產(chǎn)品、食品元素分析用基體標準品還存在標準品特性值單一、標準品生產(chǎn)研制技術(shù)與國際水平相比有一定差距等問題［28］。

1.2 我國實驗室管理現(xiàn)狀

我國農(nóng)產(chǎn)品及食品元素分析用標準品實驗室管理現(xiàn)狀及存在的不足：一是部分實驗室缺少標準品規(guī)范管理體系及相關(guān)制度。RB/T 214—2017《檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定能力評價 檢驗檢測機構(gòu)通用要求》4.4.6中規(guī)定：檢驗檢測機構(gòu)應(yīng)建立和保持標準物質(zhì)管理程序。管理體系包括質(zhì)量手冊、程序文件、作業(yè)指導書及相關(guān)的管理制度，應(yīng)涵蓋標準物質(zhì)從購入到處置整個管理程序，這是保證標準品在有效期內(nèi)特性值準確的重要手段。二是部分管理環(huán)節(jié)存在管理混亂、權(quán)責不明、技術(shù)問題不清晰等現(xiàn)象。如標準溶液配制過程不記錄，導致檢測過程無法溯源。只針對購買的標準品進行期間核查，而對自配的溶液標準物質(zhì)，無相關(guān)的檢查工作。標準品出入庫、使用情況不及時記錄，導致部分標準品登記余量與事實情況不一致。低濃度元素溶液用標準物質(zhì)，如低于1 μg/mL的標準溶液，其有效期沒有參考的規(guī)定。三是存在浪費現(xiàn)象。部分實驗室在選擇購買標準物質(zhì)時，不綜合考慮使用目的、標準物質(zhì)的不確定度、有效期等，導致存在標準物質(zhì)的浪費現(xiàn)象。根據(jù)實際需求，開展低要求的檢測工作，可以使用相對價廉的二級標準物質(zhì)。標準物質(zhì)的不確定度并不是越小越好，要考慮分析結(jié)果。當分析結(jié)果的不確定度很大時，可以選用不確定度較大的標準物質(zhì)，以降低分析成本［29］。選擇生產(chǎn)日期更近的標準物質(zhì)，無形中就加長了使用期限。針對過期時間短、性質(zhì)穩(wěn)定的過期標準物質(zhì)，尤其是基質(zhì)標準品，不直接放棄，而是降級處理重新利用。

2 標準品發(fā)展趨勢

盡管市售標準品種類比以往豐富很多，但仍滿足不了實驗室的需求，且產(chǎn)品售罄后，補貨周期長，該類產(chǎn)品常處于供不應(yīng)求的狀態(tài)［17］。各國計量院研討結(jié)果顯示，食品標準品領(lǐng)域中，無機元素是研究的一大熱點［30］。從國際物質(zhì)量咨詢委員會（CCQM）發(fā)布的2021—2030戰(zhàn)略文件中也可看到，食品安全領(lǐng)域作為計量挑戰(zhàn)與需求的九大方面之一，其重金屬污染物、形態(tài)分析是未來標準品工作的重點［31］。對標準品研制（生產(chǎn)）單位來說，這既是機遇也是挑戰(zhàn)。未來元素分析用標準品的發(fā)展將有以下幾個特點：一是隨著儀器設(shè)備、檢測技術(shù)愈先進，市場需要更多痕量、超痕量基體標準品；二是隨著社會現(xiàn)代化、工業(yè)化發(fā)展，與多學科尤其是生物、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域結(jié)合，會形成諸多跨行業(yè)的“食品基體標準物質(zhì)”，如食品中放射性檢測標準物質(zhì)；三是為取得檢測量值的國際等效性，標準物質(zhì)的聯(lián)合研制將成為食品標準物質(zhì)發(fā)展的主要趨勢［18］。

3 我國標準品發(fā)展路徑與管理對策

3.1 標準品發(fā)展路徑

根據(jù)國際發(fā)展趨勢及我國研制水平現(xiàn)狀，我國標準品發(fā)展應(yīng)從3個方面加強：一是政府加大包括法律法規(guī)及相關(guān)政策、資金、技術(shù)等方面對標準品生產(chǎn)商的支持力度，讓越來越多有實力的企業(yè)加入到標準品行業(yè)中。二是標準品生產(chǎn)者要強化社會責任意識，加強專業(yè)人才隊伍培養(yǎng)，持續(xù)增加研發(fā)成本，加強科研技術(shù)攻關(guān)能力，提高自主創(chuàng)新能力，提高標準品研制能力，努力成長為國際知名的標準品品牌，生產(chǎn)出參數(shù)更全、品種更豐富的標準品，充實COMAR庫。三是加強學習和借鑒歐美等國家經(jīng)驗，緊跟世界農(nóng)產(chǎn)品、食品元素分析用標準物質(zhì)的發(fā)展潮流，讓中國標準品獲得國內(nèi)外市場的廣泛認可，在國際舞臺上擁有更多的話語權(quán)。

3.2 標準品實驗室管理對策

根據(jù)我國元素分析用標準品實驗室管理，針對標準品規(guī)范化管理程序中標準品的選用、貯存、使用、期間核查以及廢棄物處置等方面應(yīng)注意的關(guān)鍵點以及常見問題的解決策略進行以下綜述。

3.2.1 標準品的選用 在選擇標準品時一般考慮以下因素：（1）用途。標準品購買前宜首先考慮其使用目的。根據(jù)不同的目的選擇國家一級或二級標準物質(zhì)。除給其他材料賦值以外，都可以選擇相對價廉的二級標準物質(zhì)，以節(jié)約檢測成本。（2）水平。標準品應(yīng)具有與測量過程相適應(yīng)的濃度或含量水平。（3）基質(zhì)。標準品宜與待測物具有盡可能相近的基體以消除基體效應(yīng)引入的系統(tǒng)誤差。但是在實際工作中這一點很難實現(xiàn)。上文中我們也已討論到農(nóng)產(chǎn)品及食品種類成千上萬，但是市面上有的農(nóng)產(chǎn)品、食品基體標準品品種就是常見的幾類，所以關(guān)于這一點，有些情況要退而求其次選擇基體相近的標準品。（4）不確定度。根據(jù)日常檢測要求或者與適用的標準相匹配選擇不同級別的標準品。標準品量值的不確定度（URM，包含概率95%） 與被測樣品的不確定度（U，包含概率95%） 最好能夠滿足：URM≤1/3 U［32］。（5）用量。標準品采購應(yīng)滿足整個試驗計劃的用量，必要時還要預留一定的量。（6）有效期。標準品要在有效期內(nèi)使用。對于有效期短的標準品，盡可能購買生產(chǎn)日期近的產(chǎn)品。

3.2.2 標準品的貯存 標準品應(yīng)存放在固定場所，且儲存環(huán)境、設(shè)施符合有關(guān)要求，同時記錄貯存的環(huán)境條件，如溫濕度。有毒有害、有腐蝕性的標準品存放應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定，安全隔離，如金屬鉈標準溶液存放應(yīng)注意安全問題。標準品貯存前應(yīng)認真閱讀標準品證書，嚴格按照證書要求進行儲存，包括儲存溫度、濕度、避光性，尤其是對于可多次使用的標準品，應(yīng)確保其包裝有適合的嚴密性，這是保證標準品有效性的必要條件。在某些情況下，有必要根據(jù)證書要求，對剩余的物質(zhì)進行重新密封包裝。

3.2.3 標準品的使用 為正確使用標準品，標準品使用前應(yīng)仔細閱讀標準品證書上的使用說明，注意使用環(huán)境、最小取樣量、安全性等。最小取樣量是保證提供的樣品對于預期用途來說是足夠均勻的。標準品使用應(yīng)有記錄。同時，標準溶液的配制、標定也應(yīng)有記錄，以保證結(jié)果可溯源。根據(jù)國家標準GB 27404—2008《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》中附錄C的要求，元素標準溶液一般配制成濃度為100 μg/mL的標準儲備液，保存在0～5 ℃冰箱中，有效期為6個月；稀釋成濃度為1～10 μg/mL 或適當濃度的標準工作液，保存在0～5 ℃ 冰箱中，有效期為1個月。在實際元素分析中使用標準品，還要注重以下問題的解決。

（1）有效使用不確定度。完全按照特性值及不確定度來判斷檢測結(jié)果的準確性有時不易實現(xiàn)，尤其在大批量樣品檢測時，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法（ICP-MS）或者等離子體光譜儀法（ICP-OES）進行多元素分析，若想每一個元素均在證書給定的不確定度范圍內(nèi)并不容易。此時實驗室可以制訂有針對性的內(nèi)部質(zhì)量控制，對標準品結(jié)果判定可采取相對誤差計算法或準確度控制圖繪制法來執(zhí)行。此處引用2017年環(huán)境保護部辦公廳發(fā)布的《農(nóng)用地土壤污染狀況詳查質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)定》（環(huán)辦土壤函［2017］1332號）中對農(nóng)產(chǎn)品元素分析項目準確度的要求（表1），供大家參考。

（2）科學配制標準溶液。標準溶液配制時應(yīng)考慮標準溶液性質(zhì)、配制介質(zhì)、配制溫度等。不穩(wěn)定的標準品或濃度低的標準溶液需現(xiàn)用現(xiàn)配。某些介質(zhì)（溶劑）的種類和濃度對標準工作液的穩(wěn)定性有影響的，應(yīng)尤其關(guān)注，如配制汞標準溶液需用汞穩(wěn)定劑。冷藏或冷凍的標準品常對使用溫度有要求。標準品證書上通常會有最佳使用溫度。如果環(huán)境不易達到規(guī)定的溫度，應(yīng)按照GB/T 601—2016《化學試劑 標準滴定溶液的制備》附錄A進行溫度校正。某些標準溶液的配制對儲存器皿有特殊要求，應(yīng)注意儲存容器的選擇。如玻璃材質(zhì)含有硼、硅等元素，因此，儲存該元素標準溶液宜采用聚乙烯或聚四氟乙烯的塑料瓶［33］。

（3）標準品稱量防污染。元素分析過程中，樣品稱量應(yīng)避免金屬勺的使用。取樣時應(yīng)采取防沾污的措施。同時，提倡節(jié)約，用多少取多少。用剩的標準品不再倒回原包裝，否則可能帶來污染。

（4）儀器設(shè)備須經(jīng)計量校準。標準品稱量、稀釋過程中使用的計量器具，如天平、吸量管、容量瓶等，均應(yīng)經(jīng)校準或檢定確保符合精度和準確度要求。

（5）注意查看標準品原料。針對同樣的單元素溶液標準物質(zhì)，不同研制單位可能使用不同的原料，由此可能導致標準物質(zhì)的成分有所不同。例如，同樣濃度為1 000 μg/mL砷單元素溶液標準物質(zhì)，中國計量科學研究院研制的編號為GBW08611，原料為基準試劑三氧化二砷，標準溶液主要為三價態(tài)的元素砷；國家有色金屬及電子材料分析測試中心研制的編號為GSB 04-1714-2004，原料為高純物質(zhì)金屬砷，標準溶液中是不同價態(tài)的砷元素。故采用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法進行總砷含量的檢測時，使用編號GBW08611的單元素砷標準溶液配制標準曲線不同濃度點，可不加入硫脲及抗壞血酸進行還原，直接用稀釋液定容。

3.2.4 標準品的期間核查 標準品期間核查是實驗室保證標準品特性值處于穩(wěn)定狀態(tài)的重要措施。從反饋的實驗室認可評審中發(fā)現(xiàn)，因未規(guī)范開展標準品期間核查所開具的不符合項較多［34］，因此做好標準品期間核查應(yīng)引起大家的關(guān)注。為做好標準品期間核查，實驗室首先要制定“標準品期間核查程序”，明確核查計劃、核查方法、核查結(jié)果評價等相關(guān)內(nèi)容。其次，依據(jù)該程序和現(xiàn)有的標準品清單，實驗室編制年度標準品期間核查計劃，確定核查對象、核查次數(shù)、核查方式、人員安排、結(jié)果判定及核查結(jié)論的出具等［35-36］，作為實驗室管理質(zhì)控計劃內(nèi)容之一。未開封的有證標準品期間核查時建議按照證書要求，對包裝、物理性狀、儲存條件、有效期等進行期間核查。一般來說，農(nóng)產(chǎn)品及食品元素分析用標準品較為穩(wěn)定，有效期較長，如 1 000 μg/mL 元素標準溶液有效期常為2年，基質(zhì)標準品有效期可長達5年。已開封可多次使用的，除對以上信息進行核查外，還要關(guān)注其密封性，以確保標準品不霉變、不變色、不黏結(jié)、不污染，必要時進行技術(shù)核查［37-38］。核查人員及時記錄標準品期間核查情況。若發(fā)現(xiàn)標準品特性值發(fā)生變化，應(yīng)立即停止使用，并按相關(guān)文件追溯使用該標準品出具的檢測結(jié)果。

3.2.5 廢棄物處置 實驗室應(yīng)熟知一些常見廢棄物的處置方法，如含汞廢液的處理可按標準GB/T 601—2016《化學試劑 標準滴定溶液的制備》附錄E進行。無法在檢測機構(gòu)妥善處理的標準品、標準溶液應(yīng)由專業(yè)單位統(tǒng)一處理，并做好處置記錄。

4 結(jié)語

綜上所述，盡管目前國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品、食品分析用標準品的研制和管理水平有了較大的提升，但與國際高水平相比還存在不少問題，比如特性值單一、研制技術(shù)不足等等。亟須加強農(nóng)產(chǎn)品、食品分析用標準品的規(guī)劃、研究、生產(chǎn)和管理水平提升，帶動農(nóng)產(chǎn)品及食品分析量值溯源體系的建立，促進標準品的可持續(xù)發(fā)展，可為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)服務(wù)。

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