FAAS法测定海带中微量元素的不确定度评定_刘兰英_.pdf

食品工业 2023 年第44卷第 1 期 320 分析检测FAAS法测定海带中微量元素的不确定度评定刘兰英，吕新，李莹，罗土炎，上官亮，李玥仁*1.福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所（福州 350003）；2.福建省农产品质量安全重点实验室（福州 350003）摘要为提高实验室火焰原子吸收光谱法测定海带中微量元素含量的准确性,采用火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定海带样品中铁、锌含量,结合试验过程和数学模型,分析不确定度来源,量化每个潜在来源所产生的不确定度,并将其合成,得到合成标准不确定度和扩展不确定度。结果表明:海带样品中铁含量252 mg/kg时,其扩展不确定度为14 mg/kg(k=2);锌含量15.9 mg/kg时,其扩展不确定度为2.6 mg/kg(k=2)。对海带中铁、锌测量结果影响最大的不确定度来源是样品溶液质量浓度,其次是方法回收率和测量重复性。可通过优化标准溶液配制过程、调整校准曲线浓度范围、优化样品前处理方法等措施降低不确定度,确保检测结果的准确性。关键词火焰原子吸收光谱法(FAAS);微量元素;不确定度;海带;标准溶液Uncertainty Evaluation of Trace Elements Content in Kelp(Laminaria japonica)by FAASLIU Lanying,L Xin,LI Ying,LUO Tuyan,SHANGGUAN Liang,LI Yueren*1.Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology Research,Fujian Academy of Agricultural Science(Fuzhou 350003);2.Fujian Key Laboratory of Agro-products Quality&Safety(Fuzhou 350003)Abstract To improve the accuracy of the results of Fe and Zn contents in kelp by flame atomic absorption spectrometry(FAAS),the concentrations of Fe and Zn elements in kelp sample were measured by using FAAS.Combining with the experimental process and mathematical model,the sources of measurement uncertainty were firstly analyzed,then the uncertainties generated by each potential source were quantified and synthesized,and the combined standard uncertainty and expanded uncertainty were obtained.The results showed that when the value of Fe concentration in kelp was 252 mg/kg,the expanded uncertainty was 14 mg/kg(k=2);The value of Zn concentration was 15.9 mg/kg,the expanded uncertainty was 2.6 mg/kg(k=2).The uncertainty introduced by the elements concentration of sample solution has the greatest influence on the measurement results of Fe and Zn in kelp,followed by the method recovery rate and measurement repeatability.In order to ensure the accuracy of the result,the measurement uncertainty could be reduced by optimizing standard solution preparation process,selecting suitable calibration curve range,and optimizing sample pretreatment method.Keywords flame atomic absorption spectrometry(FAAS);trace elements;uncertainty;kelp;standard solution*通 信 作 者；基 金 项 目：福 建 省 公 益 类 科 研 院 所 专 项（2020R1022002），福建省农业科学院科技创新团队建设项目（CXTD2021011-1），福建省“5511”协同创新工程项目（XTCXGC2021020）海带中含有丰富的膳食纤维、多糖、多酚等功能性物质，具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗病毒及提高免疫力等多种药理活性1-2，是一种经济价值很高的海藻养殖品种。同时海带还含有极丰富的微量元素，微量元素在维持生命及人体正常新陈代谢中发挥重要作用，其含量与海带的营养价值密切相关3-4。因此，开展海带中微量元素的检测分析对于评估其营养价值具有重要意义。测量不确定度是表征合理地赋予被测量值分散性的非负参数5，将测量不确定度引入海带微量元素的检测过程中，对于测量结果可信程度的评价很有必要。现有方法主要是利用火焰原子吸收光谱法（FAAS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定食品中微量元素的含量。其中，关于FAAS法测定食品中微量元素的不确定度评定主要集中在饮用水6-7、粮食8-9、酒类10-11、奶粉12-13等方面。如：赵立群等9对小麦粉中锌的不确定度评定结果表明，测量不确定度主要来源于方法回收率，其次是校准曲线拟合和测量重复性；彭珍华等10对葡萄酒中铁的不确定度评定结果表明，测量不确定度主要来源于标准工作溶液配制和校准曲线拟合；钟加成等13对婴儿配方乳粉中锌的不确定度评定结果表明，测量不确定度主要来源于样品溶液中锌浓度的测定和测量重复性。然而在众多研究中，关于海带中微量元素测量不确定度的报道还比较欠缺。试验以GB 5009.902016食品安全国家标准 食品中铁的测定和GB 5009.142017食品安全国家标准 食品中锌的测定为检测依据，采用FAAS法对海带中铁、锌2个微量元素进行测定，参照JJF1059.1食品工业 2023 年第44卷第 1 期 321 分析检测2012测量不确定度评定与表示和CNAS GL006：2019化学分析中不确定度的评估指南的要求和规定，对测量不确定度进行相应分析，以期为海带中微量元素含量检测的质量控制提供理论依据。1材料与方法1.1主要材料与试剂海带样品（取自福州市连江县某海带养殖区）。硝酸（优级纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；铁、锌标准储备液（1 000 g/mL：国家有色金属及电子材料分析测试中心）。1.2主要仪器与设备AA-6880原子吸收光谱仪（日本岛津公司）；G-400智能控温电加热器、TOPEX微波消解仪（上海屹尧仪器科技发展有限公司）；AL204电子天平（梅特勒公司）。1.3样品前处理将海带样品烘干、粉碎混合均匀后，称取0.3 g左右（精确至0.000 1 g）于微波消解内罐中。加入5.0 mL硝酸溶液，置于微波消解仪中进行消解，消解升温程序：120 保持5 min，160 保持10 min，190 保持20 min。消解结束后冷却至室温，取出消解内罐，置于配套电加热器中赶酸至1.0 mL左右，冷却后将消解液转移至25 mL容量瓶中，定容至刻度，混匀备用。同时做试剂空白试验。1.4标准溶液配制准确吸取适量铁、锌标准储备液（1 000 g/mL），用1%硝酸溶液稀释配成质量浓度均为10 g/mL的标准中间液；吸取适量此标准中间液，配成铁的质量浓度分别为0.0，0.05，0.1，0.2，0.4和0.6 g/mL以及锌的质量浓度分别为0.0，0.1，0.2，0.4，0.8和1.0 g/mL的标准系列工作液。1.5样品测定仪器预热至稳定后，将铁、锌标准系列工作液按质量浓度由低到高的顺序分别注入火焰原子化器，测定其吸光度，得到标准曲线，再分别测定空白样液和样品溶液的吸光度，通过校准曲线得到消解液中铁、锌的质量浓度。1.6数学模型海带样品中待测元素的数学模型见式（1）。X=（Vf）/m （1）式中：X为试样中待测元素含量，mg/kg；为试样溶液中待测元素的质量浓度减去空白溶液中待测元素的质量浓度，g/mL；V为试样消化液定容体积，mL；f为试样稀释倍数；m为试样质量，g。2结果与分析2.1测量结果对海带样品进行12次测定，测定结果如表1所示。表1海带样品中铁、锌的测定结果样品编号铁质量浓度/(gmL-1)铁含量/(mgkg-1)锌质量浓度/(gmL-1)锌含量/(mgkg-1)Y10.3202640.19415.9Y20.2982440.19416.0Y30.3032480.19315.8Y40.2942390.18915.4Y50.3202640.19616.1Y60.3182630.19115.8Y70.3142590.19416.0Y80.3072520.18815.4Y90.3092540.19516.0Y100.3072510.20516.7Y110.2992470.18615.3Y120.2952430.20016.4平均值0.307 252 0.194 15.9 2.2测量不确定度来源识别根据检测过程和数学模型，采用基本因果图分析测量不确定度的来源（图1）。海带中铁、锌的测量不确定度分量主要来源有样品质量（m）、样品消解液定容体积（V）、样品溶液质量浓度（）、消化液稀释因子（f）、样品测量重复性（Rep）和方法回收率（Rec）。其中，测量重复性（Rep）包括样品测定过程中称量、定容等操作的重复性，为总试验的一个合成重复性分量。图1海带中铁、锌测量不确定度评定因果关系图食品工业 2023 年第44卷第 1 期 322 分析检测2.3测量不确定度分量的量化2.3.1样品质量（m）引入的不确定度样品称量过程产生的不确定度主要由天平校准和重复性2个分量组成，由于引入已确定的合成重复性，因此没有必要考虑称量的重复性。试验样品称量所使用的天平为特种准确度等级，从校准证书上获得，测量范围在050 g时，天平的最大允许误差为0.5 mg，该不确定度分量需计算2次（皮重1次、毛重1次）。假设服从均匀分布，取包含因子3，则样品称量过程产生的标准不确定度u(m)=2 =0.408 2 mg。30.5mc2试验海带平均质量为m=0.304 5 g，即304.5 mg，则样品质量引入的相对标准不确定度urel(m)=0.408 2/304.5=0.001 34。2.3.2样品消解液定容体积（V）引入的不确定度样品消解液定容过程产生的不确定度主要由容量瓶校准、温度效应和体积重复性3个分量组成，同样这里不考虑体积重复性。2.3.2.1容量瓶校准所产生的不确定度试验海带样品消解后使用25 mL容量瓶定容，所用容量瓶经计量校准均为合格，依据JJG1962006常用玻璃量器标准规定，25 mL容量瓶（A级）的容量允差为0.03 mL。按照CNAS GL006：2019推荐，玻璃器皿假定为三角分布，取包含因子6，得到由容量瓶校准所产生的标准不确定度u1(V25)=0.012 25 mL。0.0362.3.2.2温度效应所