火焰原子吸收光谱法测定牛乳中钠含量的不确定度评定

摘 要：目的：依据《食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定》（GB 5009.91—2017），利用火焰原子吸收光谱法测定牛乳中钠的含量并对其进行不确定度的评定。方法：通过对数学模型中各影响因素的不确定度量化分析，最终得到合成相对标准不确定度和扩展不确定度。结果：牛乳中钠含量为40.71 mg/100 g，扩展不确定度为0.76 mg/100 g（k=2）。结论：不确定度主要来源是标曲工作液的配制和标准曲线的拟合两方面，评定不确定度的结果可以给火焰原子吸收光谱法测定牛乳中钠含量的准确性提供参考。

关键词：火焰原子吸收光谱法;牛乳;钠;不确定度

Evaluation of Uncertainty in Determination of Sodium in Milk by Flame Atomic Absorption Spectrometry

LI Jiwei， XING Yijun， LIU Chuanxu， JI Kunfa， YANG Aijun*， HE Ying

（Guangdong Yantang Dairy Co.， Ltd.， Guangzhou 511356， China）

Abstract： Objective： According to GB 5009.91—2017， the content of sodium in milk was determined by flame atomic absorption spectrometry and its uncertainty was evaluated. Method： The synthetic relative standard uncertainty and extended uncertainty were obtained by quantitative analysis of the uncertainty of each influencing factor in the mathematical model. Result： The sodium content in milk was 40.71 mg/100 g， and the extended uncertainty was

0.76 mg/100 g （k=2）. Conclusion： The main sources of uncertainty are the preparation of standard curve and the fitting of standard curve. The results of uncertainty evaluation can provide reference for the accuracy of determination of sodium content in milk by flame atomic absorption spectrometry.

Keywords： flame atomic absorption spectrometry; milk; sodium; uncertainty

钠是四大核心营养素之一，是所有预包装食品营养标签强制标示的内容，它能够调节机体水分和维持酸碱平衡，但钠的摄入过高，有害健康[1]。钠的主要来源是食盐。我国居民的盐摄入量远远超标，摄入过多会引起高血压、心脏病和胃癌等疾病[2]。国外研究表明[3]，24 h尿中钠的排泄量与心血管疾病的风险呈正相关，该研究也为世界卫生组织推荐的成人每日钠的摄入量应少于2 000 mg提供了一个有力的依据。所以，人们应该尽量选择标识低钠、低盐和少盐的食品[2]。牛乳属于低钠食品，但为了掩盖牛乳酸败非法掺碱会导致钠含量提高[4]。所以，牛乳中钠含量的检测至关重要。

不确定度和误差是两个不同的概念，测量不确定度时，测量结果的分散程度反映的是测量结果的可疑程度，而误差是测量值与真值的差距[5-6]。测量不确定度是误差分析的应用和拓展，测量不确定度越小，说明测定的结果越好[7-8]。火焰原子吸收光谱法作为食品中钠测定的第一法，该方法测定钠含量的不确定度评定已有不少报导，但是牛乳中钠含量不确定度评定至今未有[9-10]。Aanalyst 800型号的火焰原子吸收光谱仪测定钠时推荐的校准方程为非线性过零点，不适合直接使用线性方程的通用计算公式计算不确定度，而且仪器没有给出完整的校准方程式[11-12]。本实验采用的是Excel拟合多项式的方法进行计算，为非线性曲线评定不确定度提供参考，根据JJF 1059.1—2012[13]和CNAS—GL006：2019[14]对钠含量的测量进行不确定度评定，最终找出影响测量结果不确定度的主要因素，为提高检测结果的可信度提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

生牛乳。

1.2 试剂

硝酸（65%，优级纯），德国Merck科技有限公司;钠单元素溶液标准物质（1 000 mg/L），中国计量科学研究院;氧化镧（4N，高纯），国药集团化学试剂有限公司;盐酸（分析纯），广州化学试剂厂;实验用水为一级水。

1.3 仪器设备

AA800原子吸收光谱仪（配有钠空心阴极灯），美国珀金埃尔默公司;Multiwave PRO微波消解仪，奥地利AntonPaar公司;赶酸机;空气压缩机;高纯乙炔（99.99%）钢瓶，广气;Mili-Q超纯水系统，美国Millipore公司;移液器（1 mL，5 mL），德国Brand公司;METTER TOLEDO 204T电子天平（感量0.1 mg），梅特勒-托多利仪器（上海）有限公司。

1.4 实验方法

1.4.1 试剂配制

①镧溶液配制（50 g/L）。称取29.32 g氧化镧，先用少量水湿润后再加入125 mL盐酸溶解，转入500 mL容量瓶中，加水定容，摇匀备用。②钠标准储备液配制（50 μg/mL）。准确吸取钠单元素溶液标准物质（1 000 μg/mL）2.5 mL于50 mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀。

1.4.2 实验原理

试样经过微波消解处理后，吸入火焰原子吸收光谱仪中，火焰原子化后钠吸收空心阴极灯发射的589.0 nm共振线，在一定浓度范围内，其吸收值与钠的含量成正比，与标准系列曲线的吸收值比较进行定量。

1.4.3 标准系列曲线的绘制

吸取钠标准储备液（50 μg/mL）0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL和5.0 mL于50 mL容量瓶中，加入1 mL硝酸，再加入2 mL镧溶液（50 g/L），用水定容至刻度，此钠标准系列溶液中钠的质量浓度分别为0 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、3.0 μg/mL、4.0 μg/mL和5.0 μg/mL。仪器的主要条件见表1，分别吸入钠标准系列溶液测定其空白校正信号，钠的质量浓度为X轴，空白校正信号为Y轴，仪器自动按照非线性过零点的方程绘制标准系列曲线。

1.4.4 样品的制备与测定

称取0.4 g生牛乳样品于微波消解管中，加入5 mL 硝酸，按照表2微波消解的升温程序操作步骤消解牛奶样品，冷却后取出消解罐，于赶酸机上140 ℃赶酸至1 mL左右，消解管冷却后，将消解液转移至50 mL容量瓶，加入2 mL镧溶液（50 g/L），用水定容至刻度，混匀备用。在标准系列曲线测定的相同条件下，先做样品空白实验，再测定样品计算牛乳中钠的含量。

1.4.5 数学模型

根据《食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定》（GB 5009.91—2017），该方法的计算数学模型为：

（1）

式中：X为试样中钠的含量，mg/100 g;ρ为测定液中钠的质量浓度，mg/L;ρ0为空白液中钠的质量浓度，mg/L;V50为样液体积，mL;f为稀释倍数，1;100、1 000为稀释倍数;m为样品质量，g。

2 结果与分析

2.1 钠含量测量不确定度分量的主要来源分析

不确定度分为A、B两大类，根据数学模型主要分为：①样品称量（m）产生的不确定度（B类）;②试样消化液定容（V50）产生的不确定度（B类）;③试样中钠的质量浓度（ρ）的不确定度（A、B类）;④回收率（Rec）引入的不确定度（B类）;⑥重复性测定（Rep）引入的不确定度（A类），具体如图1所示。

2.2 钠含量测量不确定度分量的量化

2.2.1 样品称样量（m）的不确定度

使用万分之一天平（最大称样量220 g，感量0.1 mg）准确称量牛奶样品0.400 g，计量证书标明测量结果的扩展不确定度为U=0.5 mg，服从均匀分布，取k=。因此，样品称样量的标准不确定度u（m）为：

样品称样量（m）的相对标准不确定度urel（m）为：

2.2.2 试样消化液定容（V50）的不确定度

样品微波消解后转入50 mL容量瓶中，用水定容至刻度。

（1）根据JJG 196—2006规定，50 mL容量瓶（A级）经过检定，校准证书标明容量瓶的扩展不确定度（k=2）为0.02 mL，按照标准生产的容量器具，可以认为误差的极限就是允许差，标称容量在中心的概率比区间边界的概率大，因此容量瓶应该按三角分布计算[8]，k=，则其引入的标准不确定度为：

（2）液体和容器均会因为温度的影响致使体积变化，从而产生不确定度。由于液体的膨胀系数（水，2.1×10-4/℃）显著大于玻璃容器的膨胀系数（硅硼酸玻璃，1×10-5），所以分析时可以忽略玻璃容器的体积变化的影响[8]。实验室的温度变化ΔT=4℃，均匀分布取k=，液体膨胀产生的标准不确定度为。

因此，由上述两个分量合成可得试样消化液定容的标准不确定度为：

试样消化液定容的相对标准不确定度为：

2.2.3 试样中钠的质量浓度（ρ）的不确定度

（1）钠单元素标准物质溶液的不确定度。由中国计量院生产的钠单元素标准物质溶液，证书编号为GBW（E）080127，标准值为1 000 μg/mL，U=0.5%，（k=2），因为拓展不确定度U由标准不确定度u乘以包含因子k得到，即U=u×k，则钠单元素标准物质溶液的相对标准不确定度为：

（2）稀释过程中移液器引入的不确定度。

1 000 μL、5 000 μL单道可调移液器的校准证书标明其扩展不确定度（k=2）分别为U=1.3 μL，U=4.3 μL，因此1 000 μL、5 000 μL单道可调移液器的标准不确定度分别为：

那么根据公式urel可得单道可调移液器分别移取1.0 mL、2.0 mL、2.5 mL、3.0 mL、4.0 mL和5.0 mL液体体积的相对标准不确定度如表3所示。

（3）标准系列曲线的相对标准不确定度。由于钠标准系列曲线配制的稀释过程中使用的50 mL容量瓶与2.2.2中样品消化液定容的50 mL容量瓶是同一批次，所以其相对标准不确定度均为urel（V50）=0.000 50。钠标准储备液的配制步骤中，使用了5 000 μL单道可调移液器移取2.5 mL钠单元素标准物质溶液，定容到50 mL的容量瓶（A级）中，则钠标准储备液的相对标准不确定度为：

钠标准系列曲线配制过程中，使用了5次钠标准储备液，定容到5个50 mL的容量瓶（A级）中，则钠标准系列曲线的相对标准不确定度为：