石墨炉原子吸收光谱法测定食用植物油中铅含量的不确定度评定

陈霄 董宇 张丽娇

摘 要：目的：对石墨炉原子吸收光谱法测定食用植物油中铅的不确定度进行评定。方法：根据测定过程，建立数学模型，对由测量重复性、样品称量、试样定容、标准溶液配制、标准曲线拟合、样品回收率等方面引入的测量不确定度进行计算。结果：食用植物油样品铅含量为0.042 76 mg·kg-1，扩展不确定度为0.008 24 mg·kg-1（k=2），测量结果可表示为（0.042 76±0.008 24）mg·kg-1。结论：测量过程中校准曲线的拟合引起的不确定度影响最大，评定得到的不确定度可以定量反映测定结果的准确度，从而更好地指导实验室的内部质量控制。

关键词：石墨炉原子吸收光谱法；食用植物油；铅；不确定度

Uncertainty Evaluation of Lead in Edible Vegetable Oil by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry

CHEN Xiao， DONG Yu， ZHANG Lijiao

（Kaifeng Food and Drug Inspection Institute， Kaifeng 475000， China）

Abstract： Objective： To evaluate the uncertainty of determination of lead in edible vegetable oil by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Method： According to the measurement process， a mathematical model was established to calculate the uncertainty of measurement from the aspects of measurement repeatability， sample weighing， sample volume， standard solution preparation， standard curve fitting and sample recovery， etc. Result： The lead content of edible vegetable oil sample was 0.042 76 mg·kg-1， the extended uncertainty was 0.008 24 mg·kg-1 （k=2）， and the measured result could be expressed as （0.042 76±0.008 24） mg·kg-1. Conclusion： In the measurement process， the uncertainty caused by the standard curve fitting has the greatest influence. The uncertainty obtained from the evaluation can reflect the accuracy of the measurement results quantitatively， so as to better guide the internal quality control of the laboratory.

Keywords： graphite furnace atomic absorption spectrometry; edible vegetable oil; lead; uncertainty

食用植物油在我國食用油脂结构中占比较大，其质量安全也得到了全社会的重视。我国把食用植物油列为高风险产品进行监管[1]，铅作为一项重要的食用植物油安全监管指标，检测结果是否准确尤其重要。随着研究的不断深入，我国对食品中铅的限量标准也在不断修订中，依次经过GB 2762—2005[2]（未规定油脂及其制品铅限量）、GB 2762—2012[3]（油脂及其制品铅限量为≤0.1 mg·kg-1）、GB 2762—2017[4]（与GB 2762—2012油脂及其制品铅限量一致）和GB 2762—2022[5]（油脂及其制品铅限量为≤

0.08 mg·kg-1）的改变。铅具有蓄积性、多亲和性和不可逆性，铅进入体内不断累积，会使人发生慢性中毒[6-9]，对人体肝、肾功能以及中枢神经系统等造成伤害。因此，准确检验食用植物油中的铅并对其测量不确定度进行合理评定，对于保障食品安全十分重要且有意义。

测量不确定度应用于实验室质量管理和控制的各个方面[10]，不确定度的评定工作也伴随食品检测的整个过程，可以真实反映检测结果的准确性和有效性，在检验过程中要尽量减小测量不确定度并合理地评定不确定度，确保检测结果的权威与公正[11-12]。本研究依据GB 5009.12—2017[13]中第一法来测定食用植物油中铅含量，根据CNAS-GLOO6：2019[10]、JJF 1059.1—2012[14]、GB/T 27418—2017[15]、

JJG 196—2006[16]和JJG 646—2006[17]等的规定和要求对测定过程中的不确定度进行评定，为提高检测结果准确度、合理使用检测数据提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

原子吸收光谱仪（ZEEnit 700P，德国耶拿分析仪器股份公司）；微波消解仪（Mars 6，美国CEM公司）；分析天平（CPA225D，德国Sartorius集团）；电热消解仪（EHD-24，北京东航科仪仪器有限公司）；容量瓶（A级，10 mL、50 mL、100 mL，天津天玻玻璃仪器有限公司）；移液枪（20～200 μL，100～1 000 μL，德国sartorius集团）。

铅单元素溶液标准物质（GBW 08619，1 000 μg·mL-1，中国计量科学研究院）；硝酸溶液（65%，AR，德国Merck公司）；磷酸二氢铵（GR，国药集团化学试剂有限公司）；过氧化氢（30%，GR，天津市科密欧化学试剂有限公司）；食用植物油（市售）；水（去离子水，电阻率为18.25 MΩ·cm）。

1.2 仪器工作条件

铅空心阴极灯电流：2.5 mA；波长：283 nm；狭缝宽度：0.2 nm；测定方法：石墨炉（升温程序参考表1）；基改：2%磷酸二氢铵3 μL。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液配制

准确移取1 mL质量浓度为1 000 μg·mL-1的铅单元素溶液标准物质于100 mL容量瓶中，加硝酸溶液（5+95）定容至刻度，混匀，作为铅标准储备液

（10 μg·mL-1）；准确移取0.1 mL铅标准储备液于

50 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5+95）定容至刻度，混匀，作为铅标准使用液（20 ng·mL-1）。采用原子吸收光谱仪的在线稀释功能，将铅标准使用液自动配制成质量浓度分别为0 ng·mL-1、2 ng·mL-1、6 ng·mL-1、10 ng·mL-1、14 ng·mL-1、18 ng·mL-1和20 ng·mL-1的铅标准系列溶液。

1.3.2 样品处理

参考GB 5009.12—2017[13]，称取食用植物油试样0.3 g（精确到0.1 mg）于消解罐中，加入65%硝酸溶液8 mL，30%过氧化氢2 mL于电热消解仪中

100 ℃进行预消解，待赶尽黄色氮氧化物后冒白烟时取下，然后进行微波消解（升温程序参考表2）。微波消解完成后再放回电热消解仪中140 ℃赶酸至消化液约1 mL，冷却后转至10 mL容量瓶中，用水洗涤消解罐一并转至其中，定容，混匀，同时做空白试验。

1.4 数学模型

试样中铅含量计算公式为

（1）

式中：X为试样中铅含量，mg·kg-1；ρ为扣除空白后试样中铅的质量浓度，ng·mL-1；V为试样消化液定容总体积，mL；m为试样称样量，g；1 000为换算系数。

2 结果与分析

2.1 测量不确定度的来源

根据测量过程和数学模型，分析食用植物油中铅含量测量的不确定度来源为测量重复性、样品称量、试样定容、标准溶液配制、标准曲线拟合和样品回收率。

2.1.1 测量重复性引入的相对标准不确定度urel（S）

准确称取食用植物油样品6个，分别在重复性条件下测定其铅含量，结果见表3。根据A类评定，食用植物油样品6次重复性测量引入的相对标准不确定度为

由于每次重复的测量过程都会影响测量结果的不确定度，为方便计算，将天平称量、定容体积等重复性引入的不确定度用测定结果的重复性表示。

2.1.2 样品称量引入的相对标准不确定度urel（m）

样品称量引入的不确定度主要来源于天平的最大允许误差、天平分辨力和天平称量操作的重复性，天平称量操作的重复性引入的不确定度已包含在测量重复性中。根据检定证书，本实验所使用的分析天平其最大允许误差为±0.000 5 g，概率分布均匀，取k=，则最大允许误差引入的标准不确定度为

g

由检定证书可知，所用分析天平的最小分度值为0.1 mg，根据B类评定，取k=，天平分辨力引入的标准不确定度为

g

实验过程中分析天平引入的标准不确定度为

g

样品称量是由去皮和称样两步完成，两步称量相互独立。6次平行测定的平均取样量为0.302 8 g，故由样品称量引入的相对标准不确定度为

2.1.3 试样定容引入的相对标准不确定度urel（V）

试样定容引入的不确定度主要来源于容量瓶的容量允差、室温变化和定容体积重复性，其中定容体积重复性引入的不确定度已包含在测量重复性引入的不确定度中。根据JJG 196—2006[16]可知，10 mL A级容量瓶在标准温度20 ℃时的容量允差为±0.020 mL，按均匀分布，容量允差引入的标准不确定度为

实验室温度变化在±3 ℃以内，在标准温度

20 ℃时，水的膨胀系数为α=2.1×10-4/℃。概率分布均勻，室温变化引入的标准不确定度为

由试样定容引入的相对标准不确定度为

2.1.4 标准溶液配制引入的相对标准不确定度urel（B）

标准溶液配制过程中产生的不确定度来源于标准物质本身和标准溶液稀释过程。根据标准物质证书，铅单元素溶液标准物质（CCRM：1 000 μg·mL-1）的扩展不确定度为2 μg·mL-1（k=2），则标准不确定度为1 μg·mL-1，相对标准不确定度为

由于采用原子吸收光谱仪在线自动稀释质量浓度为20 ng·mL-1的铅标准使用液来配制铅标准系列溶液，自动稀释过程产生的不确定度可忽略。因此，标准溶液稀释过程中的不确定度主要由容量瓶和移液器引入的不确定度构成。标准溶液稀释过程中使用了100 mL、50 mL容量瓶和量程为100～

1 000 μL、20～200 μL的移液器。JJG 196—2006[16]规定，100 mL、50 mL A级容量瓶在标准温度20 ℃时的容量允差分别为±0.10 mL、±0.05 mL。概率分布均匀，取k=，容量瓶容量允差引入的不确定度为

JJG 646—2006[17]规定，在标准温度20 ℃时，量程为100～1 000 μL的移液器在1 000 μL时的容量允许误差为±1.0%，量程为20～200 μL的移液器在100 μL时的容量允许误差为±2.0%。概率分布均匀，移液器容量允许误差引入的不确定度为

实验室温度变化在±3 ℃以内，在标准温度

20 ℃时，水的膨胀系数为α=2.1×10-4/℃。概率分布均匀，室温变化引入的不确定度为

100 mL、50 mL容量瓶引入的相对标准不确定度为

量程为100～1 000 μL、20～200 μL的移液器分别在1 000 μL、100 μL容量时引入的相对标准不确定度为

标准溶液稀释过程中的相对标准不确定度为

综上可知，标准溶液配制过程产生的相对标准不确定度为

2.1.5 标准曲线拟合引入的相对标准不确定度urel（C）

对铅标准系列溶液进行重复性测定，每个浓度点测定3次，结果见表4。以铅浓度（c）为自变量，对应的吸光度值（A）为因变量，线性拟合得到线性回归方程A=bc+a=0.004 6c+0.002 6，相关系数r=0.999 5。

由2.1.1可知，本实验在重复性条件下对食用植物油样品中的铅含量进行了6次测定，平均浓度c0=

1.295 ng·mL-1。根据贝塞尔公式，标准曲线拟合引入的不确定度计算公式为

（2）

（3）

式中：s为拟合曲线的标准偏差；b为拟合曲线的斜率；n为标准溶液测定总次数，n=21；p为试样重复性测定次数，p=6；c0为试样重复性测定的平均浓度，c0=1.295 ng·mL-1；c为标准溶液的平均浓度，c=10 ng·mL-1；Ai为标准溶液吸光度值；ci为标准溶液浓度，ng·mL-1。

计算得到u（C）=0.123 ng·mL-1，则相对标准不确定度为urel（C）==0.095 0。

2.1.6 样品回收率引入的相对标准不确定度urel（R）

样品前处理过程中可能会出现铅的损失或污染，导致样品中的铅不能完全进入待测液中，因此需做样品加标回收实验。准确称取食用植物油样品6份，每份样品中加入质量浓度为20 ng·mL-1的铅标准使用液200 μL，按1.3.2的步骤处理样品。

由2.1.1可知，样品本底铅含量均值为

0.042 76 mg·kg-1。测得加标回收样品铅含量，结果见表5，回收率平均值R为98.8%。按均匀分布，样品回收率R引入的标准不确定度为

其中b+=101.1%-100%=1.1%，b-=100%-97.7%=2.3%。计算t值，判断平均回收率与1偏差是否显著，t==1.22，小于双边临界值t（0.95，5）=2.57。因此，由回收率引入的不确定度不需进行修饰，相对标准不确定度为

2.2 合成标准不确定度

根据以上分析计算，将引入的各不确定度分量汇总，见表6，则食用植物油铅含量的相对合成标准不确定度为

铅平均含量X=0.042 76 mg·kg-1，合成标准不确定度u（X）=X×urel（X）=0.004 12 mg·kg-1。

2.3 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度U=k×

u（X）=0.008 24 mg·kg-1。

3 结论

本文对石墨炉原子吸收光谱法测定食用植物油中铅的不确定度进行了评定，食用植物油中铅含量表示为X=（0.042 76±0.008 24）mg·kg-1（k=2）。通过本次不确定度分析，可以发现当样品中铅含量较低时，校准曲线的拟合引入的不确定度最大，是该试验结果的关键控制点，其次是标准溶液配制，测量重复性、样品称量、试样定容和样品回收率引入的不确定度较小，可忽略。

参考文献

[1]田洪芸，陆垣宏，李恒，等.我国食用植物油质量安全状况及监管现状分析[J].食品安全质量检测学報，2019，10（16）：5271-5275.

[2]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.食品中污染物限量：GB 2762—2005[S].北京：中国标准出版社，2005.

[3]国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中污染物限量：GB 2762—2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[4]国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中污染物限量：GB 2762—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[5] 国家卫生健康委员会，国家市场监督管理总局.食品安全国家标准 食品中污染物限量：GB 2762—2022[S].北京：中国标准出版社，2022.

[6]蒋晓红.铅的毒性和致癌性研究进展[J].职业卫生与应急救援，2003（3）：122-124.

[7]董喆，李梦怡，张会亮，等.原子吸收法测定泡菜中铅含量的不确定度评定[J].食品安全质量检测学报，2016，7（3）：1011-1017.

[8]龚纯，刘小辉.石墨炉-原子吸收法测定饮用纯净水中铅含量的不确定度[J].食品安全质量检测学报，2016，7（7）：2781-2784.

[9]程明焱，刘和连.电感耦合等离子体质谱法测定食用植物油中重金属元素的不确定度评定[J].食品安全质量检测学报，2021，12（4）：1456-1462.

[10]中国合格评定国家认可委员会.化学分析中的不确定度评估指南：CNAS-GLOO6-2019[S].北京：中国合格评定国家认可委员会，2019.

[11]胡曙光，苏祖俭，蔡文华，等.石墨炉原子吸收光谱法测定皂树皮提取物中铅的不确定度评定[J].中国食品添加剂，2017（8）：182-187.

[12]苏祖俭，胡曙光，蔡文华等.高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定大米中无机砷的不确定度评定[J].食品安全质量检测学报，2018，9（14）：3603-3610.

[13]国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中铅的测定：

GB 5009.12—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[14]国家质量监督检验检疫总局.测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[15]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化委员会.测量不确定度评定和表示：GB 27418—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[16]国家质量监督检验检疫总局.常用玻璃量器检定规程：JJG 196—2006[S].北京：中国计量出版社，2006.

[17]国家质量监督检验检疫总局.移液器检定规程：JJG 646—2006[S].北京：中国计量出版社，2006.