微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定油条中铝残留量的不确定度评定

摘 要：采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）测定油条中铝的残留量，对测定方法的不确定度进行了评定，构建了不确定度评定数学模型，分析了不确定度的主要来源，计算了各分量引入的不确定度，并将各分量进行合成。结果表明，当铝含量为273 mg·kg-1时，扩展不确定度为21 mg·kg-1（k=2）。该方法适用于初始样品浓度超出标准曲线范围，需要稀释得到准确结果的不确定评定，为检测结果的质量控制提供参考依据。

关键词：不确定度；电感耦合等离子体质谱；油条；铝

Determination of Aluminium Residues in Oil Strips by Microwave Dissolution-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

MA Chenghong1，2， CHEN Xiaojia1，2， WU Jialing1，2， HE Wenqian3， LI Ming1，2， ZHOU Fangmei1，2

（1.Guangdong Food Quality Supervision and Inspection Station， Guangzhou 510000， China;

2.Guangdong Food Industry Institute Co.， Ltd.， Guangzhou 510000， China;

3.Jiangsu Guanghai Inspection and Testing Co.， Ltd.， Nantong 226121， China）

Abstract： The microwave digestion inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） was used to determine the residual amount of aluminum in deep-fried dough sticks. We evaluated the uncertainty of the measurement method， constructed a mathematical model for uncertainty evaluation， analyzed the main sources of uncertainty， calculated the uncertainty introduced by each component， and synthesized each component. The results indicate that， when the aluminum content is 273 mg·kg-1， the expanded uncertainty is 21 mg·kg-1 （k=2）. This method is suitable for uncertainty assessment when the initial sample concentration exceeds the range of the standard curve and requires dilution to obtain accurate results， providing a reference basis for quality control of detection results.

Keywords： uncertainty; inductively coupled plasma mass spectrometry; fritters; aluminum

油条是我国传统早餐食品，以其独特的金黄色和酥脆的口感广受人们喜爱。其主要成分包括小麦粉、水和膨松剂。在制作过程中，复合膨松剂中的硫酸铝钾与碳酸氢盐受热发生反应，生成CO2气体，进而形成面团内部的多孔组织，赋予油条外皮特有的酥松、酥脆特质[1]。明矾，即十二水硫酸钾铝，作为传统的膨松剂，具有成本较低的优势，被商家广泛使用。然而，此举可能导致油条成品中铝的残留[2]，为了吸引顾客，某些商家可能会过量使用膨松剂来增强油条的色泽及口感，这会导致油条中铝的残留量超标。

《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》

（GB 2760—2014）[3]对于硫酸铝钾和硫酸铝铵在油炸面制品、焙烤食品等不同类型食品中的使用有着严格限制，铝的残留量不得大于100 mg·kg-1，因为铝是一种非必需元素，过量摄入会对人体各个系统造成不同程度的损伤[4-7]。

本研究依据《食品安全国家标准 食品中铝的测定》（GB 5009.182—2017），参考《测量不确定度的要求》（CNAS-CL01-G003：2021）、《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012）、《化学分析中不确定度的评估指南》（CNAS-GL006：2019），采用电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）测定油条中铝的残留量，并构建不确定度评定的数学模型，对于检测过程中每个步骤中引入的不确定度进行独立评定，确定对实验结果影响较大的因素，以便工作人员根据实际情况采取相应的措施以减小其对最终测量结果的干扰。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

油条样品，市面采购。65%硝酸（优级纯）；铝（Al）标准溶液（1 000 μg·mL-1），国家有色金属及电子材料分析测试中心；多元素内标液（10 μg·mL-1），美国Agilent公司。

1.2 仪器与耗材

安捷伦7700电感耦合等离子体质谱仪；MileStone超级微波消解平台；万分之一电子天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司。

10.00 mL容量瓶、25.00 mL容量瓶、50.00 mL容量瓶、100.00 mL容量瓶、移液器（10～100 μL）、移液器（0.100～1.000 mL）、移液器（0.50～5.00 mL）。

1.3 仪器参数

射频功率1 550 W；等离子气体流量15 L·min-1；载气流量0.79 L·min-1；辅助气流量0.8 L·min-1；采样深度10 mm；氦气流量4.4 L·min-1；雾化室温度

2.0 ℃；蠕动泵0.3 r·s-1。测定时选取的同位素为27Al，选取45Sc作为在线内标元素。

1.4 检验方法

1.4.1 样品处理

将油条样品粉碎均匀后，取30 g样品，将其放置在85 ℃的恒温干燥箱中干燥4 h，冷却至室温，备用。称取固体试样0.5 g（精确至0.001 g），置于微波消解管中，加入65%硝酸5 mL盖上内罐盖，然后旋紧外盖置于超级微波消解平台中。待微波平台消解完成并赶酸结束后，等待其降至室温。随后取出消解管，使用纯水少量多次洗涤消化管，并将洗涤液合并转移至25 mL容量瓶中，定容至刻度，混合均匀，等待测量。同时进行试剂空白试验。

1.4.2 标准溶液的制备

移取铝标准溶液2.0 mL至100 mL容量瓶，用2%硝酸溶液稀释至刻度线，配制成标准曲线储备液浓度为20 μg·mL-1。

1.4.3 标准曲线溶液制备

分别移取0 mL、0.010 mL、0.025 mL储备液于50 mL容量瓶中，以2%硝酸溶液配制成0 μg·L-1、

4.00 μg·L-1、10.00 μg·L-1的铝元素标准溶液；分别移取0.010 mL、0.050 mL、0.100 mL、0.200 mL、0.500 mL

储备液于10 mL容量瓶中，以2%硝酸溶液配制成20.00 μg·L-1、100.00 μg·L-1、200.00 μg·L-1、

400.00 μg·L-1、1 000.00 μg·L-1的铝元素标准溶液。内标选用45Sc，内标溶液浓度为500 μg·L-1。

1.5 测量数学模型的建立

通过对测量过程进行分析，油条中铝的含量计算公式为

（1）

式中：X为油条试样中铝的含量，mg·kg-1；C1为样品测试液中铝的浓度，µg·L-1；C0为样品空白测试液中铝的浓度，µg·L-1，f为样品测试液稀释倍数；V为油条试样的定容体积，mL；m为油条试样质量，g。

2 不确定度来源分析

根据公式（1）绘制不确定度来源分析图（图1）。

按检验步骤，分析获得不确定度来源包括：样品称量过程引入的不确定度；样品定容、稀释过程引入的不确定度；标准溶液配制过程引入的不确定度（包括基准试剂的纯度以及稀释过程中引入的不确定度）；标准曲线拟合引入的不确定度；测量重复性引入的不确定度。

3 测量不确定度的计算

3.1 样品称量引入的相对标准不确定度urel（m）

本次称取样品平均值m=0.570 8 g。根据电子天平计量检定证书给出的扩展不确定度为U天平=

0.000 2 g（k天平=2）。电子分析天平校准的不确定度为。样品称量引入的相对标准不确定度为

3.2 样品消解液定容、稀释引入的相对标准不确定度

3.2.1 样品消解液定容引入的相对标准不确定度urel（v）

本次实验样品定容所用为50 mL容量瓶，查阅检定证书得50 mL容量瓶的扩展不确定度U50=

0.03 mL，k=2；50 mL容量瓶校准引入的相对

标准不确定度为。同时，实验室温度范围控制在（20±3）℃时，可以忽略容量瓶的膨胀系数，水的膨胀系数为2.1×10-4 ℃-1，∆vb为温度变化引起的体积变化，假设三角分布，则kb=

，温度变化∆t=3 ℃，V为定容体积50 mL。温度效应引入的相对标准不确定度为

样品定容引入的合成相对标准不确定度为

3.2.2 样品稀释引入的相对标准不确定度urel（D）

查阅检定证书得10 mL容量瓶的扩展不确定度为U10=0.01，k1=2，则

10 mL容量瓶引入的相对标准不确定度为，1 mL

移液器的扩展不确定度UQ1=0.2%，k2=2，1 mL移液器引

入的相对标准不确定度为。样品稀释过程：使用1 mL移液器，准确吸取1 mL样品溶液，将其转移至10 mL的容量瓶中，用纯水定容至刻度，混合均匀，待测，整个过程实验室温度控制在（20±3）℃。温度效应引入的相对标准不确定度urel（t）与3.2.1中计算过程相同。因此样品稀释过程引入的相对标准不确定度为

3.3 标准工作溶液配制引入的相对标准不确定度urel（C储）

3.3.1 标准溶液纯度引入的相对标准不确定度urel（Ca）

由标准储备液证书给出的浓度为C储=

1 000 μg·mL-1，扩展不确定度为U储=0.7 μg·mL-1，

k=2，则其相对标准不确定度为

3.3.2 标准溶液稀释过程引入的相对标准不确定度urel（C曲）