樊青青,陳丹丹,胡 雨

南通市食品藥品監(jiān)督檢驗中心 (南通 226000)

鎘元素是一種在自然界中廣泛存在,含量微少的金屬元素。因近年來土壤環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重,動植物含鎘量增加。鎘可以在食物鏈富積,尤其是水生生物極易富積鎘。鎘元素在體內(nèi)的富集會導(dǎo)致人急性或慢性中毒,對腎臟、骨骼等造成損傷,對動物和人體有一定致畸、致癌和致突變作用[1-2]。近年來動物性海產(chǎn)品中,甲殼類海產(chǎn)品(蝦蛄、梭子蟹等)中鎘含量超標(biāo)嚴(yán)重,甲殼類的鎘污染程度大于貝類、魚類[3-6]。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)鎘主要蓄積在肝胰腺部位,蟹黃、蟹膏中鎘含量大于胸肌、腿肌,這些部位的鎘富集增加了梭子蟹可食用部位安全風(fēng)險[7-8]。因此,梭子蟹中重金屬鎘的檢測對相關(guān)食品安全風(fēng)險監(jiān)測意義重大。

不確定度是用于體現(xiàn)測量結(jié)果可靠性程度的相關(guān)參數(shù),其數(shù)值體現(xiàn)了檢驗水平的高低,是反映食品檢驗檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的最重要依據(jù)[9-10]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01—G003:2018《測量不確定度的要求》[11],實驗室可采用評定和應(yīng)用測量不確定度機(jī)制,維護(hù)測量不確定度有效性。實驗室需要有豐富經(jīng)驗的的檢測人員來正確評估測量不確定度,以提高食品檢驗質(zhì)量管控能力和管理水平[12-16]。根據(jù)GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[17]規(guī)定的甲殼類水產(chǎn)動物中鎘含量不超過0.5 mg/kg的技術(shù)要求,選取鎘含量超標(biāo)的梭子蟹,根據(jù)JJF 1059.1—2012[18]中不確定度評定方法,使用GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測定》[19]中的石墨爐原子吸收分光光度法對梭子蟹中鎘含量進(jìn)行測量不確定度評定。通過此不確定度評定掌握影響檢測不合格梭子蟹中鎘不確定度的主要因素,并加以控制,提高檢驗水平。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

PinAAcle 900 T型石墨爐原子吸收分光光度計,鉑金埃爾默股份有限公司;BSA224S型電子天平,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;MARS6型微波消解儀,美國CEM公司;JB30L型石墨消解儀,奧譜勒科技集團(tuán)(成都)有限公司;Transferpette型移液槍,德國普蘭德公司;T25DS25型勻漿機(jī),德國IKA集團(tuán);玻璃儀器,A級,用硝酸溶液(20%)浸泡48 h以上,用去離子水反復(fù)沖洗至干凈。

1.2 試劑與材料

硝酸,UP級,蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司;30%過氧化氫,優(yōu)級純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;超純水,H2OBASIC-T,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液,1 000 μg/mL,中國計量科學(xué)研究院;梭子蟹,取自江蘇省南通市啟東市農(nóng)批市場。

1.3 試驗方法

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

10 mg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液:吸取1.00 mL濃度為1 000 mg/L的鎘標(biāo)液至100 mL容量瓶中,用硝酸溶液定容至刻度。

100 μg/L標(biāo)準(zhǔn)使用液:吸取1.00 mL標(biāo)準(zhǔn)中間液至100 mL容量瓶中,用硝酸溶液定容至刻度。

3 μg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液:吸取1.5 mL標(biāo)準(zhǔn)使用液至50 mL容量瓶中,用硝酸溶液定容至刻度。

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中使用到的硝酸溶液為體積比是1∶99的硝酸水溶液。上機(jī)檢測時儀器可自動稀釋3 μg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液,得到一條標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度梯度為:0 、0.6 、1.2、1.8、2.4 、3.0 μg/L。

1.3.2樣品前處理

準(zhǔn)確稱取勻漿均勻的梭子蟹試樣約1 g(精確到0.01 g)置于微波消解罐中,加5 mL硝酸和2 mL 30%過氧化氫。微波消化程序根據(jù)儀器型號調(diào)至最佳條件。消解完畢,等消解罐冷卻后打開,放入石墨消解儀中趕酸,在140 ℃溫度下加熱至溶液呈黃豆粒大小,冷卻至室溫后將溶液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中,用少量1%硝酸溶液沖洗消解罐至少3次,至流出溶液變?yōu)闊o色。最后用1%硝酸溶液定容至刻度,混勻備用。根據(jù)樣品實際濃度,將樣品溶液稀釋40倍進(jìn)樣;同時做試劑空白試驗。

1.3.3原子吸收檢驗條件

(1)儀器參數(shù)

氣體為氬氣;狹縫0.7 nm;燈電流5 mA;背景校正,塞曼效應(yīng)。

(2)測量條件

波長228.8 nm;升溫程序,干燥溫度150 ℃保持30 s,灰化溫度250 ℃保持15 s,原子化溫度1 500 ℃保持4 s,除殘溫度2 500 ℃保持5 s。

1.3.4數(shù)學(xué)模型

根據(jù)GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測定》,梭子蟹中的鎘含量測定不確定度數(shù)學(xué)模型為公式(1)。

(1)

式中:X為試樣中鎘含量,mg/kg;c為試樣被測液中鎘測定濃度(已扣除試劑空白),μg/L;V為試樣消化液總體積,mL;f為稀釋倍數(shù);m為試樣質(zhì)量,g。

1.3.5不確定度來源

根據(jù)GB 5009.15—2014中鎘的檢測步驟和含量的計算公式,梭子蟹中鎘殘留量的測量不確定度的來源主要有6個部分,具體見表1。

表1 梭子蟹中鎘不確定度來源

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品稱量產(chǎn)生的不確定度urel(m)

從電子分析天平的檢定證書可知,稱量1 g樣品的最大允許誤差為±0.000 5 g,則分析天平引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

樣品稱樣量為1 g時,產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算:

2.2 試樣消解液定容過程產(chǎn)生的不確定度urel(V)

2.2.1容量瓶體積校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u1(25)

樣品溶液定容于25 mL的容量瓶中,根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》[20]表6查詢知容積為25 mL的容量瓶(A級)的容量允差為±0.03 mL,按照矩形分布原則,置信因子k取。則由25 mL容量瓶體積校準(zhǔn)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.2.2由溫度校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u2(25)

2.2.325 mL容量瓶合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(25)

經(jīng)計算,25 mL容量瓶相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(25)為:

2.2.4 樣品溶液稀釋過程中移液器相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(移1)

樣品溶液定容至25 mL容量瓶后,根據(jù)樣品溶液的實際濃度稀釋40倍上機(jī),用移液槍移取0.625 mL于另一25 mL容量瓶中,用1%硝酸溶液定容至刻度。移液槍擴(kuò)展不確定度(k=2)為±0.25%(500 μL)。

2.2.5 樣品溶液定容過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

2.3 配制標(biāo)準(zhǔn)工作液過程產(chǎn)生的不確定度urel(S)

2.3.1鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的不確定度urel(S1)

查閱鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液證書得到,1 000 μg/mL的鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液拓展不確定度為2 μg/mL(k=2),則從標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的不確定度計算:

鎘標(biāo)液產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S1):

2.3.2由標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋過程產(chǎn)生的不確定度urel(S2)

2.3.2.1 玻璃量器體積校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u1

2.3.2.2 溫度產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2

2.3.2.3 各容量瓶和移液管的合成不確定度

各容量瓶和移液管的合成不確定度為:

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

urel(100)=0.083 7 mL/100 mL=0.000 837

urel(50)=0.041 9 mL/50 mL=0.000 838

urel(移2)=0.004 09 mL/1 mL=0.004 09

urel(移3)=0.006 99 mL/1.5 mL=0.004 66

2.3.2.4 由標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋過程產(chǎn)生的合成不確定度urel(S2)

標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程中使用了 100 mL 容量瓶2次,50 mL容量瓶1次,1 mL移液器2次,2 mL移液器1次,則標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.3.3標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合產(chǎn)生的不確定度urel(I)

上機(jī)時用濃度為3 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液儀器自動稀釋,標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度梯度為:0、0.6、1.2、1.8、2.4、3.0 μg/L。每個濃度平行測定2個,檢測結(jié)果見表2。根據(jù)最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線,標(biāo)曲為y=0.046 81x+0.000 69,相關(guān)系數(shù)為0.999 116。

表2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液測定結(jié)果

工作曲線變動性的標(biāo)準(zhǔn)差為公式(2):

(2)

式中:Ai為實際測定的吸光度值;m為校準(zhǔn)曲線的斜率;t為校準(zhǔn)曲線的截距;ci為建立校準(zhǔn)曲線用標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中鎘的質(zhì)量濃度,μg/L;n為標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)點測量次數(shù);SR為工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)差。

樣品溶液中鎘的吸光值及對應(yīng)濃度見表3。

表3 樣品溶液鎘的吸光值及對應(yīng)濃度

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為公式(3):

(3)

則曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算:

2.5 樣品測量重復(fù)性引入的不確定度urel(X)

樣品溶液上機(jī)進(jìn)行6次平行測定,檢測結(jié)果見表4。

表4 樣品溶液平行測定結(jié)果

由表4可知,樣品測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為公式(4):

(4)

樣品測定結(jié)果的平均值標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

樣品測定結(jié)果的平均值相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.6 系統(tǒng)偏差產(chǎn)生的不確定度urel(P)

鑒于樣品前處理過程復(fù)雜,含有微波消解、趕酸、轉(zhuǎn)移定容等步驟,引入誤差無法精確計算,因此通過檢測回收率的方式來評定前處理過程的不確定度。添加水平為1 mg/kg,進(jìn)行3平行加標(biāo)回收率試驗,回收率結(jié)果見表5。

表5 梭子蟹樣品加標(biāo)回收試驗測定結(jié)果

系統(tǒng)偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.7 不確定度的計算

根據(jù)以上計算,將各相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果統(tǒng)計見表6。

表6 梭子蟹中鎘不確定度來源

合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.8 擴(kuò)展不確定度的評定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u=urel×X=0.019 4×2.324=0.0451 mg/kg

取擴(kuò)展因子k=2(95%置信率),則擴(kuò)展不確定度為:

U=2u=0.090 2 mg/kg

2.9 結(jié)果報告

石墨爐原子吸收分光光度法測梭子蟹中鎘含量的結(jié)果為:X=2.324±0.090 mg/kg(k=2)。

3 結(jié)論

在使用石墨爐原子吸收光譜法測定梭子蟹中鎘的含量時,由標(biāo)準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度對結(jié)果影響最大,對結(jié)果影響最大,其次為系統(tǒng)偏差和配制標(biāo)準(zhǔn)溶液導(dǎo)致的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)品純度、定容過程及稱量過程引入的不確定度相對來說較小。在鎘測定的前處理操作中時,鎘損耗主要體現(xiàn)在趕酸和轉(zhuǎn)移定容中,趕酸時應(yīng)注意趕酸溫度及消解罐內(nèi)壁的損耗,盡可能減少試樣定容轉(zhuǎn)移過程中的損失。配制溶液時使用的移液器、容量瓶等盡量使用同一規(guī)格型號,并盡量減少稀釋過程。運行儀器前應(yīng)熟悉儀器狀態(tài)和操作手冊,實驗人員需規(guī)范操作設(shè)備,需要時可采用加標(biāo)法或檢測質(zhì)控樣法監(jiān)控實驗準(zhǔn)確度,提高結(jié)果可信度。