40电感耦合等离子体串联质谱法测定农产品中硒含量的不确定度评定

摘 要：目的：评定电感耦合等离子体串联质谱法测定农产品中硒含量的不确定度。方法：以海南大米为研究对象，结合标准物质的测定分析测定硒含量过程中不确定度的来源；通过统计方法，从试样测量的重复性、曲线拟合等方面计算各分量的不确定度及扩展不确定度。结果：样品中硒含量测定结果为16.31 mg·kg-1，扩展不确定度U=1.51 mg·kg-1（k=2），p=95%。结论：样液硒浓度测量和测量重复性是农产品中硒含量测定不确定度的主要来源。

关键词：电感耦合等离子体串联质谱法；硒；不确定度；测量重复性

Evaluation of Uncertainty in Determination of Selenium Content in Agricultural Products by Inductively Coupled Plasma Tandem Mass Spectrometry

FU Yufu1，2， GU Mantun1，2， LIU Dongni1，2， CHEN Hongmiao1，2， ZHOU Yuling1，2*

（1.Hainan Institute for Food Control， Haikou 570314， China; 2.Key Laboratory of Tropical Fruits and Vegetables Quality and Safety for State Market Regulation， Haikou 570314， China）

Abstract： Objective： To evaluate the uncertainty of inductively coupled plasma tandem mass spectrometry for the determination of selenium content in agricultural products. Method： The source of uncertainty in the determination of selenium content in agricultural products， combined with the determination and analysis of standard substances; calculate the uncertainty and expanded uncertainty of each component through statistical methods， including the repeatability of sample measurements and curve fitting. Result： The selenium content in the sample was determined to be 16.31 mg·kg-1， with an expanded uncertainty of U=1.51 mg·kg-1 （k=2） and p=95%. Conclusion： Measurement repeatability is the main source of uncertainty in the determination of selenium content in agricultural products.

Keywords： inductively coupled plasma tandem mass spectrometry; selenium; uncertainty; measurement repeatability

硒具有抗氧化作用，能够清除体内的自由基，阻止细胞膜脂质的过氧化物，其抗氧化作用约为维生素E和维生素C的300～500倍[1]。海南因其独特的环境优势生产的热带农产品品质优良。海南香蕉是主要的经济作物之一，其口感甘甜爽口、气味芬芳，深受消费者喜爱[2-3]，其富含多种微量元素及维生素等，课题组通过研究发现相较于海南香蕉，海南大米富硒比例较高，因此本文选取海南大米进行硒含量的不确定度评定。近几年来，随着测量不确定度理论的不断完善，其已应用于更多的领域，用来对测量结果进行评价[4-6]。

本文依据《测量不确定度评定与表示》

（JJF 1059.1—2012）[7]和《化学分析中不确定度的评估指南》（CNAS—GL006：2019）[8]开展农产品中硒含量测定的不确定度评定，以便提供科学可信的测量结果，为实验室科学管理及合理评价测定过程提供理论

依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

硝酸，优级纯，德国默克公司；硒标准溶液（GSB04-1720-2004，1 000 μg·mL-1），国家有色金属及电子材料分析测试中心；小麦粉中硒和硒代蛋氨酸标准物质（ERM-BC210a），英国LGC公司；8900型电感耦合等离子体串联质谱仪，美国安捷伦公司；MARS型微波消解仪，美国培安公司；XS204型电子分析天平，瑞士梅特勒-托利多公司；HM100型研磨仪，北京格瑞德曼公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理

参照《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）中第一法电感耦合等离子体法的前处理过程进行测定。将试样均匀压入高速粉碎机中，称量约0.5 g（精确至0.1 mg），加入8 mL硝酸，于100 ℃下加热30 min，冷却并盖上盖子，进行微波消解。消解程序：升温时间5 min，由室温升至120 ℃，保持5 min；升温时间5 min，由120 ℃升至150 ℃，保持5 min；升温时间5 min，150 ℃升至180 ℃，保持10 min。待其冷却后，将废气除去，赶酸至消化管中剩余酸量约1 mL，用水定容至

50 mL，待测样液采用ICP-MS/MS分析。

1.2.2 标准溶液配制

取1 mL 1 000 μg·mL-1硒标准液，置于100 mL容量瓶中，并用2%的硝酸溶液定容，得到浓度为10 μg·mL-1的硒标准工作液1；精密量取上述硒标准工作液1 mL置于100 mL容量瓶中用2%硝酸溶液定容，得到浓度为100 μg·L-1硒标准工作液2。

标准曲线配制：分别精密量取0.1 mL、0.5 mL、

1.0 mL、5.0 mL 100 μg·L-1硒标准工作液2，以及

0.1 mL、0.5 mL、1.0 mL、5.0 mL 10 μg·mL-1硒标准工作液1，用2%硝酸溶液定容至100 mL，得到相当于总硒浓度为0.1 μg·L-1、0.5 μg·L-1、1.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1、50.0 μg·L-1、100.0 μg·L-1和500.0 μg·L-1的标准系列溶液，供ICP-MS/MS测定，以浓度为横坐标、计数值（cps）为纵坐标，绘制标准曲线。所有玻璃器皿经由20%硝酸浸泡处理，并用超纯水洗净晾干。

1.2.3 数学模型

农产品中硒含量按式（1）计算。

（1）

式中：X为试样中根据浓度计算的硒的含量，mg·kg-1；C为试样溶液中含有的硒元素溶液浓度，μg·L-1；V为试样前处理完成的测试液定容体积，mL；f为试样测试液的稀释倍数；m为称取的试样质量，g；1 000为换算系数。

2 结果与分析

2.1 不确定度来源分析

本文不确定度主要来源于农产品样品称重、农产品样品前处理消解液的定容、标准曲线配制过程中硒元素标准曲线的配制、ICP-MS/MS测量分析等，具体如图1所示。

2.2 各不确定度分量计算

2.2.1 样品测量重复性引入的相对标准不确定度urel（x）

对同一样品中硒含量重复测定10次，分别为15.97 mg·kg-1、14.68 mg·kg-1、16.62 mg·kg-1、

16.13 mg·kg-1、15.74 mg·kg-1、16.95 mg·kg-1、

17.38 mg·kg-1、15.96 mg·kg-1、16.14 mg·kg-1和

17.50 mg·kg-1，平均值x=16.31 mg·kg-1，按A类评定。则测量硒含量的标准偏差

（2）

式中：S（x）为硒含量的标准偏差，计算得S（x）=0.839 8 mg·kg-1；n为重复测量的次数，n=10；xi为硒含量的单次测量值，mg·kg-1；x为硒含量测量的平均值，mg·kg-1。

标准不确定度为，相对标准不确定度为。

综合可知，样品测量重复性的分量综合体现了样品称量平行样、样品均匀性、多次取样以及前处理定容等的重复性等各方面的随机影响。因此，本文在后续其他分量评定时，将不再重复考虑该因素的影响。

2.2.2 样品称量引入的相对标准不确定度urel（W）

样品多次称量平行样引入的不确定度主要为天平允许误差产生的不确定度。本次实验电子分析天平最大允许误差为±0.5 mg，属于矩形分布，则引入的不确定度为，相对标准不确定度为。

2.2.3 试样前处理定容过程中引入的相对标准不确定度urel（V）

试样前处理定容分量的不确定度主要由试样定容时容量瓶的容量允差引入以及试样前处理定容溶液温度变化引入。

（1）容量瓶的容量分量。50 mL容量瓶的最大允许误差为±0.05 mL（A级），采用三角形分布，则标准不确定度。

（2）溶液温度分量。根据本实验室条件，试样溶液温度在21～29 ℃，本文中试样溶液定容的体积膨胀系数按水的体积膨胀系数计算（2.1×10-4 ℃-1），温度波动为±4 ℃，可得溶液温度分量体积变化为V2=±（2.1×10-4×4×50）mL=±0.042 mL，属于矩形分布。则试样前处理定容溶液温度分量的标准不确定度为

综合上述分析，试样前处理定容过程引入的标准不确定度为

则相对标准不确定度为

2.2.4 硒浓度测量引入的相对标准不确定度urel（N）

样品中硒含量测定过程中引入的不确定度分量为标准溶液配制和标曲拟合。

（1）标准曲线拟合引入的不确定度。本文测定8个标准工作溶液浓度点，每个点各3次，根据最小二乘法得到拟合曲线Y=0.030 5X+0.001 3，其中斜率B1＝0.030 5，截距B0＝0.001 3，线性相关系数R2=1.000 0。对样品中硒进行3次平行测量，得到样品中的硒浓度C0=0.567 μg·L-1，拟合曲线的标准不确定度计算公式为

（3）

（4）

式中：SR为标准偏差，计算得SR=0.003 29；p为试样测试溶液测定的次数，p=3；n为标准溶液不同浓度点测定的总次数，n=24；C0为试样测试溶液中硒元素测得浓度，C0=0.567 μg·L-1；C为标准溶液曲线中不同硒浓度点的平均值，C=83.68 μg·L-1；Raj为第j次计数值（cps）；Cj为拟合曲线中硒系列溶液浓度，μg·L-1；B1为拟合曲线的斜率，B1=0.030 5；B0为拟合曲线的截距，B0=0.001 3。

计算得标准曲线拟合过程中引入的相对标准不确定度为

（2）标准溶液配制过程引入的不确定度。①硒单元素标准溶液引入的不确定度。根据硒单元素标准溶液的证书可知，硒单元素溶液标准值为1 000 μg·mL-1，其扩展不确定度为0.7 μg·mL-1（k=2），则硒单元素标准溶液的标准不确定度为u（S）=0.7/2=0.35 μg·L-1，其相对标准不确定度urel（S）=0.35/1 000=3.5×10-4。②配制硒单元素标准溶液时器具引入的不确定度。标准储备液配制过程产生的不确定度主要来源于所使用的玻璃器皿和温度，在接近20 ℃的温度下进行试验，不考虑温度的影响，按三角分布计算，玻璃器皿引起的相对标准不确定度见表1。