食品檢驗中測定質控樣糙米粉無機砷含量的不確定度評定

劉慧敏 章麗麗 陳雪琪

（江蘇澄信檢驗檢測認證股份有限公司，江陰 214434）

1. 引言

砷是一種高毒性常見的非金屬元素，其在自然界中的存在形式多是化合物，按其性質可分為有機砷和無機砷（統稱為總砷）[1,2]；有機砷主要包含砷甜菜堿、砷膽堿、一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）和砷糖等，無機砷主要包含亞砷酸鹽[As（Ⅲ）] 和[As（Ⅴ）][3,4]。研究表明無機砷和有機砷均具有毒性，而且無機砷比有機砷的毒性高很多，其中As（Ⅲ）的毒性是As（Ⅴ）的60 倍[5]。大米及其他農作物相比易積累砷元素，稻米累積無機砷的量甚至超過大、小麥的10倍，隨著食物鏈進入人體，經人體消化吸收，隨血液與血紅蛋白結合，累積在各個器官，造成異變[6,7]。在GB2762—2022 中規定，稻谷中無機砷（以糙米計）的限量為0.35 mg/kg[8]，所以準確分析稻谷中無機砷含量對評價無機砷攝入風險具有重要的意義。

檢測過程中，在各種因素的作用下產生許多不確定因素，使得測量值與真實值存在一定的偏差。測量不確定度在定量分析結果中是不可缺少的組成部分，是現代誤差理論的重要內容。本文參考GB 5009.11-2014[9]第二篇食品中無機砷的測定中第一法液相色譜-原子熒光光譜（LC-AFS）法對米粉中的無機砷含量進行測定，根據CNASCL01-G003:2021《測量不確定度的要求》[10]和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[11]，對糙米粉中無機砷含量的測量不確定度進行評估，分析評價了影響測量結果的主要因素，為日后的檢測活動提供相應的不確定度報告。

2. 材料與方法

2.1 材料與試劑

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2.2 儀器與設備

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2.3 實驗方法

根據GB 5009.11-2014 第二篇第一法液相色譜-原子熒光光譜（LC-AFS）法[9]處理樣品。

2.4 標準溶液的配制

（1）混合標準使用溶液配制。準確稱取1.4294 g 砷形態混合溶液標準物質和0.3370 g 亞砷酸根溶液標準物質于25 mL 的容量瓶中，用0.15 mol/L 稀硝酸溶液定容至刻度，得到五價和三價砷濃度分別為1000 ng/mL、1020 ng/mL。

（2）混合標準系列溶液的配制。吸取適量混合標準使用溶液，得到五價砷的濃度為 1.00 ng/mL、5.00 ng/mL、10.00 ng/mL、15.00 ng/mL、20.00 ng/mL 和30.00 ng/mL，三價砷的濃度為1.01 ng/mL、5.10 ng/mL、10.20 ng/mL、15.30 ng/mL、20.40 ng/mL 和30.60 ng/mL 的混合標準溶液。

2.5 儀器條件

液相色譜條件：色譜柱：As Spec Guard + Fast（50 mm×4.0 mm）；流動相：A：50 mmol/L 三水合磷酸氫二鉀溶液（pH=10.9），B：450 mmol/L三水合磷酸氫二鉀溶液（pH=9.2）；洗脫方式：梯度洗脫，洗脫程序見表1；流速：1.2 mL/min；進樣體積：100 μL。

表1 洗脫程序Table 1 Elution procedure

原子熒光光度計條件：負高壓285 V；燈電流為50 mA；載氣流量為400 mL/min；屏蔽氣流量為900 mL/min；載流為5%鹽酸；還原劑為1%硼氫化鉀和0.5%氫氧化鉀。

3. 結果與分析

3.1 數學模型

無機砷含量計算的數學模型為：

式中：X——樣品中無機砷的含量（以As 計），單位為毫克每千克（mg/kg）；

C——測定溶液中無機砷化合物濃度，單位為納克每毫克（ng/mL）；

C0——空白溶液中無機砷化合物濃度，單位為納克每毫克（ng/mL）；

V——試樣消化液體積，單位為毫升（mL）；

m——試樣的質量，單位為克（g）；

1000——換算系數。

3.2 測量不確定度來源分析

參考文獻[2,12-20]并根據試驗經驗，確認不確定度主要來自幾個方面，見表2。

表2 不確定度來源分析Table 2 Analysis of sources of uncertainty

3.3 無機砷不確定度各分量評定

3.3.1 樣品稱量及前處理過程中引入的不確定度

（1）樣品稱量引入的不確定度

使用的萬分之一電子天平，稱取約1.0 g（精確至0.001 g）的試樣，天平檢定證書表示其誤差最大為±0.5 mg。當取k=時，樣品稱量過程中天平引入的相對標準不確定度為：

（2）樣品前處理引入的不確定度

用10 mL 的移液槍吸取20 mL 的0.15 mol/L的稀硝酸溶液于離心管中。10 mL 的移液槍允差為±0.06 mL，按照均勻分布（k=）計算，使用一次10 mL 移液槍產生的不確定度為：

（3）溫度引入的不確定度

隨著溫度的變化，樣品中溶出物的含量隨之變化。本實驗的操作溫度是（20±5）℃，在20℃時液體的膨脹系數遠大于槍頭的膨脹系數，由此只考慮液體的膨脹體積。提取液為0.15 mol/L 的稀硝酸，其體積膨脹造成的影響可忽略不計。20℃超純水的膨脹系數已知，為2.1×10-4/℃，所以由樣品提取液受溫度影響帶入的相對不確定度為：

（4）樣品前處理引入的合成相對標準不確定度

綜上，樣品的稱量、前處理引入的合成相對不確定度為：

3.3.2 配制標準溶液帶入的不確定度

（1）標準溶液自身引入的不確定度

使用亞砷酸根As（Ⅲ）標準物質溶液，證書給出的質量濃度以砷（As）計，為75.7 μg/g，擴展不確定度為1.2 μg/g（k=2）；砷形態（Ⅴ）標準物質溶液質量濃度：以砷（As）計，為17.5 μg/g擴展不確定度為0.4 μg/g，（k=2），因此由三價砷標準物質溶液自身引入的相對標準不確定度為：

由標準溶液自身不確定性引入的相對標準不確定度為：

（2）稱量標準溶液引入的不確定度

分別稱取1.4294 g 砷酸根標準物質及0.3370 g 亞砷酸根標準物質，本實驗室天平檢定證書給出的最大允許誤差為±0.05 mg。按照均勻分布（k=），則稱量三價砷和五價砷標準物質溶液引入的相對標準不確定度分別為：

由標準物質溶液的稱量引入的相對標準不確定度為：

（3）標準物質稀釋過程中引入的不確定度

在稀釋標準物質溶液、配制標準系列溶液過程中，依據JJG196-2006[21]確定用到的器具容量允許誤差，其中25 mL 的塑料容量瓶允差為±0.040 mL，按照三角分布（k=）計算，25 mL塑料容量瓶刻度產生的不確定度為：U1=0.04/=0.01633；10 mL 塑料容量瓶允差為±0.040 mL，按三角分布（k=）計算，10 mL 塑料容量瓶刻度產生的不確定度為U2=0.04/=0.01633；0.05 mL 移液槍的允差為±0.0015 mL，按照均勻分布（k=）計算，使用一次0.05 mL 移液槍產生的不確定度為U3=0.0015/=0.000866；0.1 mL 移液槍的允差為±0.002 mL，按照均勻分布（k=）計算，使用一次0.1 mL 移液槍產生的不確定度為U4=0.002/=0.001155；0.2mL 移液槍的允差為±0.003 mL，按照均勻分布（k=）計算，使用一次0.2 mL 移液槍產生的不確定度為U5=0.003/=0.001732。

綜上，在標準溶液配制過程中，由計量器具引入的不確定度為：

（4）擬合標準曲線過程中帶入的不確定度

分別對標準系列溶液進行測定，每個點測1次，以無機砷的濃度為橫坐標，響應值為縱坐標，通過線性擬合三價砷與五價砷的回歸方程曲線，分別為Y=3498.2156C-1775.2046，R2=0.9998 和Y=2481.3712C+1073.8512，R2=0.9994。其測定結果分別見表3 和表4。

表3 三價砷標準曲線測定結果Table 3 Results of standard curve determination of arsenic trivalent

樣品溶液測定2 次，三價砷和五價砷的平均濃度分別為5.397 ng/mL、2.3509 ng/mL，無機砷的平均含量為0.1456 mg/kg。由標準曲線擬合引入的不確定度計算公式為：

式中，n 代表樣品的測定次數，n=2；p 代表標液測定的總次數，p=6；Cj代表各標液三價砷、五價砷的濃度，ng/mL；為標液的平均濃度值，ng/mL；為實測樣品溶液的平均濃度值，ng/mL；a 為標曲的截距；b 為標曲的斜率。

計算得，Sy（As3+）=816.2，Sy（As5+）=929.5 ng/mL；Scc（As3+）=580.3，Scc（As5+）=557.5。

由此得三價砷、五價砷曲線擬合過程引入的相對不確定度分別為：

無機砷含量測定中由曲線擬合過程引入的相對標準不確定度為：

（5）配制標準溶液帶入的不確定度

配制標準溶液帶入的合成相對標準不確定度為：

3.3.3 回收率引入的不確定度分析

以無機砷濃度為0.5 mg/kg 標準溶液加標方式作為樣品中無機砷進行重復性試驗。測定結果見表5。

表5 回收率測定結果Table 5 Recovery test result

表3 可知，上機前處理引入的不確定度為：

3.3.4 重復測量引入的不確定度

對某一濃度加標樣品重復測定7 次，結果見表5，由此得到樣品重復測量引入的不確定度為：

則重復測量引入的相對標準不確定度為：

3.4 合成不確定度

將以上各項相對標準不確定度用方和根法合成，得到合成相對不確定度，結果為：

3.5 擴展不確定度

根據JJF 1059.1-2012[11]，在95%置信區間，包含因子k=2 時，樣品無機砷含量平均值為0.15 mg/kg，樣品中無機砷測定值的擴展不確定度為：U=ρ ×Ur=0.15×0.094=0.014 mg/kg。

3.6 不確定度報告

液相色譜-原子熒光光譜法測定無機砷含量為（0.15±0.014）mg/kg，k=2。

4. 結論

本試驗糙米粉中無機砷的測量結果在k=2 時為（0.15±0.014）mg/kg。對糙米粉中無機砷含量的不確定度進行評估，得到其不確定度為0.014 mg/kg，通過以上討論并建立數學模型，進行一系列分析可以得出擬合標準曲線是此方法不確定度的主要來源，其次是重復測量?？梢酝ㄟ^減少工作溶液的濃度梯度數量、重復測量次數、規范試驗人員的操作等來降低引入的不確定度，提高檢驗結果的準確性。