微波消解-HG-AFS法测定乳粉中硒的不确定度评定*

唐 琼，陈思伊，庞 洁，黄艳桃

(南宁市疾病预防控制中心，广西 南宁 530023)

测量不确定度是评定测量结果质量的一个重要指标。1963年，原美国标准局(NBS)的数理统计专家埃森哈特在研究“仪器校准系统的精密度和准确度估计”时提出了采用测量不确定度的概念，受到国际上的普遍关注[1]。1993年，七个国际组织联合发布了《测量不确定度表示指南》(简称GUM)。1999年，我国发布了JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范，该规范等同采用GUM，其基本术语以及测量不确定度的评定与表示方法与GUM完全一致，成为我国进行测量不确定度评定与表示的理论基础，目前标准更新至JJF1059.1-2012《测定不确定度的评定与表示》。

硒是人体必需微量元素之一，它是多种蛋白质和酶的必要组成部分，具有抗氧化，抗炎和调节甲状腺激素等功能[2]。研究表明硒对新生儿，尤其是早产儿的健康和发育有至关重要的作用[3]。婴儿食用含硒量低的乳粉可能会引起硒缺乏，对婴儿健康有重大影响，近年一些婴幼儿配方奶粉中有强化加硒的倾向[4-5]，因此准确的测定婴幼儿配方乳粉中硒含量非常重要，甚至硒的形态含量分析也逐渐成为研究重点[6-7]。目前国内HG-AFS测硒的方法因其具有检出限低，灵敏度高，干扰少等优点在各领域已被广泛研究[8-9]。实验依据GB 5009.93-2017标准[10]，采用微波消解样品，氢化物原子荧光光谱法测试了两种婴幼儿配方乳粉标准分析物质中的硒含量，分析测定结果的不确定度，采用GSB的硒标准溶液和6次平行试验的方法，找出影响测定结果不确定的因素[11-12]，对不确定度进行评估，以其为食品中硒检测结果的科学评定提供参考。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

仪器及工作条件：AFS-8230原子荧光光度计，北京吉天有限公司；硒空心阴极灯(工作条件：负高压250 V，灯电流8 mA，原子化器高度8 mm，载气流量300 mL/min，屏蔽气流量800 mL/min，读数时间10 s，延时迟时间1 s)，国家有色金属。

试剂：硒标准储备液(ρ(Se)=1000 μg/mL)，北京坛墨质检科技有限公司；硒标准工作溶液(ρ(Se)=0.1000 μg/mL)由硒标准储备液逐级稀释得到。盐酸、硼氢化钾、氢氧化钠、铁氰化钾、硝酸、高氯酸均为优级纯，实验用水为电阻率18.30 MΩ·cm的去离子超纯水。

样品来源：GBW10115和GBW10118国家计量科学研究院，编号分别为1#和2#。

1.2 样品处理方法

称取试样0.5 g(精确至0.001 g)，置于消化管中，加8 mL硝酸于100 ℃ 预消解1 h后，置于微波消解仪中进行消解(消解程序见表1)。冷却后取出内罐，将消化液转移置锥形瓶中，加入几粒玻璃珠于电热板上加热至近干，冷却，再加入5 mL盐酸溶液(1+1)，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现。然后转移至10 mL容量瓶中，加入1.0 mL铁氰化钾溶液(100 g/L)，用7%盐酸定容，混匀待测，同时做试剂空白试验。

表1 微波消解程序

1.3 建立数学模型

乳粉中硒含量按式(1)计算

(1)

式中C0为样品测试液中硒的含量，μg/L；V为样品定容总体积，mL；m为称样量，g；1000为μg换算成mg的系数。

观察数学模型可知，各项参数相互独立，由式(1)结合JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[13]得出合成标准不确定度计算公式为：

(2)

1.4 测量不确定度的来源分析

婴幼儿乳粉中硒含量测定不确定度的主要来源有：试样称量质量引入的不确定度、定容体积引入的不确定度、标准物质和配制过程引入的不确定度、标准曲线拟合引入的不确定度、重复性实验引入的不确定度。详见表2。

表2 不确定度来源和类型

2 结果与讨论

2.1 样品称样量产生的不确定度u rel(m)

2.1.1 天平校准产生的不确定度

根据天平检定证书给出的扩展不确定度为2.2 mg，置信因子k=2，则天平校准的不确定度为：u1(m)=0.0022/2=0.0011 g。

2.1.2 天平重复性称量变动性产生的不确定度

用砝码进行9次称量，求得极差R=0.001 g，观测列是正态分布，查表得极差系数C=2.97，由极差法[13]公式计算可得实验标准偏差s(m)=R/C=0.001/2.97=0.00034 g。

试样重复称量产生的不确定度为：

两次称量后(即一次去皮，一次净质量)引入的标准不确定分量为：

称量0.500 g样品引入的相对标准不确定度为：

2.2 用10 mL容量瓶定容消解液产生的不确定度urel (V)

2.2.1 容量瓶校正不确定度

2.2.2 容量瓶重复性称量变动性产生的不确定度

将容量瓶充盈，通过10次重复测量，其变动性标准偏差为：

2.2.3 温度引起的体积不确定度

样品消化液定容体积引入的不确定为：

定容消化液产生的相对标准不确定为：

2.3 消化液中硒的浓度C0产生的不确定度urel(C0 )

此不确定主要由3个方面组成，即标准溶液配制过程中产生的不确定、标准曲线拟合时产生的不确定度、重复测量硒浓度产生的不确定度。

2.3.1 标准溶液配制过程产生的不确定度urel(sd)

(1)硒标准储备液1000 μg/mL由北京坛墨质检科技有限公司研制，查证书得其扩展不确定为1%，k=2，则标准不确定为：1/2=0.5 μg/mL。

其相对标准不确定为u1(sd)=0.5/1000=0.00050。

(2)标准曲线配制引入的不确定度u2(sd)

硒标准使用液ρ(Se)=0.1000 μg/mL由标准储备液ρ(Se)=1000 μg/mL逐级稀释制成，整个过程用到了10，10，1 mL单标线吸量管和100 mL单标线容量瓶。再分别用1 mL分度吸管和5 mL分度吸管吸取0.1000 μg/mL硒标准溶液0.10，0.30，0.50，1.0，3.0 mL，分别置于10 mL容量瓶中，加入铁氰化钾溶液100 g/L 1.0 mL，再用7%盐酸稀释至刻度，混匀。使硒的标准系列浓度分别为1.000，3.000，5.000，10.000，30.000 μg/L。按照JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和JJG 196-2006《常用玻璃量具检定规程》的要求，计算不确定度如表3所示。

表3 各玻璃量具的不确定

根据表2硒标准工作液ρ(Se)=0.1000 μg/mL配制过程引入的不确定度为：

标准曲线配制过程中引入的不确定为：

所以标准溶液配制过程产生的相对标准偏差为：

2.3.2 标准曲线拟合引起的不确定urel(A)

对5个浓度的标准溶液，分别测定3次，得到测定的荧光强度值yij，设y=b×C+a，根据测量数据和最小二乘法拟合得到标准曲线线性回归方程为y=73.337C+15.513，方程的线性相关系数r=0.9998。具体测量结果如表3所示。

表4 对标准溶液进行3次平行测定的结果

利用excel表格[15]计算实际荧光强度与理论荧光强度的残差uj=yij-(73.337C+15.513)，按公式(3)计算残差的标准偏差sR=18.68：

(3)

对1#、2#样品中硒浓度分别进行6次测定，由荧光强度通过直线方程求得C0的标准不确定度按公式(4)计算得到，数据详见表5。

(4)

表5 样品测试数据

2.3.3 测量重复性引起的不确定urel(rep)

根据贝塞尔法则，n=6次独立测定中硒含量按公式(1)计算平均值分别为0.3379 mg/kg和0.4211 mg/kg，单次测量标准偏差分别为0.0072 mg/kg和0.0114 mg/kg，平均值的标准偏差分别为0.0029 mg/kg和0.0047 mg/kg，数据详见表6。

表6 重复测量结果

浓度测量过程中产生的不确定度合成按公式(5)计算，数据如表7所示。

(5)

表7 浓度测量过程引起的不确定度计算表

2.4 合成不确定度

根据上述分析和计算结果，列出不确定分量表，结果见表8，由式(2)可得试样的合成不确定度结果如表8所示。

表8 不确定度分量一览表

2.5 计算扩展不确定度

在95%置信概率下取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=k×WSe×urel(WSe)

(6)

测试结果的表示如表9所示。

表9HG-AFS-Se结果的表示汇总表

3 结 论

采用微波消解原子荧光光谱法测定了婴幼儿配方乳粉分析标准物质中的总硒含量，测定结果与标准值相比较结果在质控范围内，由表5可知测量精密度(RSD)分别为2.1%和2.7%，符合一般标准方法的要求。从表8可以看出，测量重复性、标准溶液配制、标准曲线拟合是引起不确定度的三大主要因素，三者均为浓度测量过程的引入的不确定度因素。因此在实际分析测量过程中，检测人员在整体规范操作、提高检测技能的基础上，应特别注重标准溶液配制的操作规范以及关注仪器的使用性能，建立合理适用的标准曲线线性范围，将仪器调整至最佳工作状态进行测试，以便降低不确定度，提高检测准确度。