大米中重金属镉检测的质量控制因素探讨

洪 玲，沈 娜，李滑滑，曾奎杰

(湖南省粮油产品质量监测中心//稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南 长沙 410201)

近年来，稻谷重金属污染有增无减，受到社会的广泛关注。镉污染对环境和人群健康的危害也越来越大,已是一个全球性的安全卫生问题。镉威胁食品安全已经引起了高度重视,而测定结果的准确可靠是实现对重金属污染防治的前提[1-2]。目前，国际食品法典委员会、欧盟、美国和中国均对粮食中包括镉、铅、汞、砷在内的几种主要重金属规定了限量标准[3]。为保证本实验室测定结果准确可靠和为社会提供准确数据的粮食检测机构检测能力，提高检验人员的检测能力与水平，加强实验室质量控制势在必行[4-6]。实验室质量控制活动可分为外部质量控制和内部质量控制，外部质量控制是通过实验室间的比对实验、能力验证和测量审核来进行，而内部质量控制是在相同的实验室环境条件下，通过人员比对、标准物质检测、质控样品分析、校准曲线核查、回收率实验等方法展开[7-11,15-17]。

本研究建立微波消解-原子吸收光谱法，通过15名检测人员对大米粉中镉测定的全过程进行人员比对，并采用z比分数和双试验相对标准偏差对其实验室内部质量控制进行评价。为本实验室的质量控制提供可靠的数据与依据，也可为其他相关实验室的质量控制建设给予参考。

1 材料与方法

1.1 实验计划

按质量控制要求制定比对实验计划，确定比对实验的时间、人员安排、质量监督、检验依据和评价方法。

1.2 仪器与试剂

AA-7000型原子吸收分光光度计(附石墨炉及镉空心阴极灯)，日本岛津；ETHOS UP型微波消解仪，意大利迈尔斯通；Direct-Q 8UV-R型超纯水机，德国密理博公司；可调温式电炉，北京莱伯泰科技术有限公司。

镉标准物质(1 000 μg/ml)，北京钢铁研究总院；硝酸(优级纯)，国药集团；大米粉中镉的质控样品：0.32±0.04 mg/kg，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究院；0.482±0.028 mg/kg，国家粮食局科学研究院；大米粉中镉的比对样品：0.48±0.02 mg/kg(GBW(E)100353)和0.62±0.03 mg/kg(GBW(E)100358)，钢铁研究总院分析测试研究所。

1.3 试样提取

称取试样0.2～0.5 g(精确到0.000 1 g)，置于微波消解罐中，加入6.0 ml硝酸，盖上密封盖，放入微波消解仪中，微波消解仪功率和加热时间调至最佳程序(见表1)，消解结束后，将聚四氟乙烯消解罐置于赶酸仪上，调节赶酸温度至160℃，将酸液赶至近干，停止赶酸，冷却至室温，加入1%的硝酸润洗消解罐内壁后，将消解液转移至40 ml容量瓶中，用1%的硝酸冲洗消化罐内壁3次以上，合并至容量瓶中，用1%的硝酸定容至刻度，混匀，待测。同时做试剂空白实验。

表1 微波消解仪设置条件

1.4 仪器条件

原子吸收分光光度计(附石墨炉及镉空心阴极灯)测定条件如下：波长228.8 nm，狭缝0.7 nm，灯电流5 mA，干燥温度120℃，干燥时间 20 s；灰化温度450℃，灰化时间20 s；原子化温度1 700℃，原子化时间3 s；背景校正为氘灯；样体积：10 μl。

1.5 标准溶液配制

由浓度为1 000 μg/ml镉标准溶液，加入1%硝酸溶液定容，依次稀释成浓度为0、0.40、0.80、1.60、3.20、4.00 ng/ml的镉标准工作液。

1.6 结果统计与评价

比对实验结果须符合GB 5009.15—2014 《食品安全国家标准食品中镉的测定》中相应方法标准规定要求[12]，并以《能力验证结果的统计处理和能力评价指南CNAS—GL02:2018》和《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法GB/T 28043—2019》为依据[13-14]，利用z比分数作为性能统计量评价各参考人员的结果满意度。

式中，xi为测定值，xpt为指定值，σpt为能力评定标准差。

(1)指定值：本次比对考核采用国家有证标准物质，指定值xpt即为标准物质标准值。

(2)能力评定标准差：采用GB/T 28043—2019中8.3的方法，并结合GB 5009.15—2014中再现性允许差确定。

(3)当指定值的标准不确定度u(xpt)远大于能力验证中能力评定使用的标准差σpt，即u(xpt)>0.3σpt时，指定值的标准不确定度不能忽略，需使用校正的比分数z'对结果进行评定。

式中，u(xpt)为包含因子k=2时指定值xpt的扩展有确定度。

(4)z值评价：若∣z∣≤1，表明“优秀”，1<∣z∣≤2，表明“满意”，无需采取进一步措施；2<∣z∣≤3，表明“有问题”，应给予警戒信号；∣z∣>3，表明“不满意”，需要采取措施。

2 结果与讨论

2.1 线性关系、检出限和定量限

以1 000 μg/ml镉标准溶液稀释所得的镉标准工作液(0.80～4.00 ng/ml)，在确定的仪器条件下进行测定。以吸收度为纵坐标、质量浓度(ng/ml)为横坐标绘制标准曲线。实验结果表明，15位比对人员独立绘制的镉含量在0.80～4.00 ng/ml的范围内线性关系良好，其相关系数均大于0.997。以3倍11次空白样品的标准偏差与标准曲线斜率的比值(s0/k)确定方法的检出限，结果表明，检出限均小于0.002 3 mg/kg，完全能满足粮食中镉的测定需求。

各比对人员大米粉中镉的线性方程、相关系数、检出限见表2。

表2 各比对人员大米粉中镉的线性方程、相关系数、检出限

2.2 准确性和重复性

由长期从事该项目检测的检验人员(15号)，选取两个质控样品和不含镉的大米粉样品进行加标和重复性实验。准确称取样品0.200 0 g，在其中添加不同浓度的标准溶液(3个浓度水平，添加量相当于镉含量0.20、0.40、0.80 mg/kg)后，放置60 min，使待测成分与样品基体成分相互作用达到平衡，再应用前文中前处理方法进行操作，其回收率和相对标准偏差结果见表3。

表3 大米粉中镉的质控样品和加标回收率及相对标准偏差(n=6)

由表3可见，3个浓度水平加标回收率为95.3%～101.5%，3次重复测定的相对标准偏差为1.0% ～5.4%，且两份质控样品的值均符合参考值。

2.3 人员比对结果统计与评价

为了开展大米粉中重金属镉检测人员比对考核项目，通过钢铁研究总院分析测试研究所购得2个浓度的大米粉镉质控样品作为本次比对样品，将其每个浓度的样品均匀的分装成8份，随机分发给15名参加本次比对的人员。在相同的实验室条件下，15名人员分别单独完成实验，其统计结果见表4。

表4 大米粉中镉的检测结果统计表

由表4可见，本次大米粉中重金属镉检测人员比对的检测结果双试验相对标准偏差(RSD)均小于等于8.2%，远低于GB 5009.14—2014 中再现性允许差小于等于20%的要求；利用z比分数评价，全部∣z∣≤1，表明“优秀”。这充分表明本实验室的检测过程是受控的、可信的、有效的，检测结果是准确的、可靠的。

2.4 实验操作关键点分析

参加本次实验比对的15名人员，均熟悉镉检测标准内容，熟练各个样品前处理步骤关键点，有效控制不利的影响因素，在该项检测上具有一致的水平和能力。我们结合本次人员比对实验和长期从事镉元素检测所获经验，认为在镉元素检测中应当把握以下4个实验操作关键点：

(1)标准系列储备液的配置。由于受到试剂的纯度、移取溶液的精度以及个人操作等因素的影响,所配标准液的浓度与实际浓度之间存在着差异,由此使测定结果产生难以控制的正或负偏倚的趋势,使实验室的分析数据不能真实的反应样品的组成，故稀释标准溶液的倍数不能过大，使用移液器的操作一定要准确、熟练。

(2)称量质量控制对检测结果有着一定的影响。如果样品的量相对较大，那么会导致镉的含量相对较多，导致检测时超出曲线范围，最终的检测效果不能满足标准要求。所以，在检测研究期间控制样品的量是十分必要的，需要精确到0.000 1 g。

(3)样品加入消解液后，应先小心的手动摇晃，将粉末在消解液中散开，再置于微波消解仪中，确保样品中镉元素的完全提取并释放出来；消解溶液定容，需准确、熟练。

(4)待测溶液上机测定时，溶液必须摇匀，且样品杯中的样品一定要足够，否则容易造成测定时待测溶液进样体积不够，导致结果产生误差。

3 结论

开展大米粉中镉元素测定的全过程人员比对实验，能较好的判定检验人员的检测操作能力与水平，也能加强实验室对检测结果的质量控制及有效监控，提升实验室检测水平。本实验通过人员比对的检测结果分析以及实验操作过程的观察，发现影响检测工作准确性的因素有很多，要有效控制实验室的内部质量，在同一实验室人员比对实验的基础上，还需参加上级或外部机构组织的实验室间的能力验证活动，才能了解自己在该检测项目中的真实水平；发现问题，采取措施，及时纠正和整改。