微波消解-分光光度法测定月饼中铝的不确定度评定

摘 要：目的：探究微波消解-分光光度法测定月饼中铝的不确定度。方法：分析影响月饼中铝含量测定的各种影响因素，包括样品称量、标准溶液稀释过程、标准曲线拟合和测量结果重复性等，并进行定量评定。结果：本方法测量的合成不确定度和扩展不确定度分别为0.065 2 mg·kg-1、7.98 mg·kg-1。测量月饼中铝含量的结果为（61.18±7.98）mg·kg-1（K=2，置信区间95%）。结论：通过对月饼中铝的不确定度评定，控制引入不确定度的主要因素，减少可控不确定度对实验结果准确性的影响，提高实验结果的可靠性。

关键词：月饼；铝；微波消解；不确定度；分光光度法

Evaluation of Uncertainty in Determination of Aluminum in Moon Cake by Microwave Digestion Spectrophotometry

ZHOU Jiefeng1，2， QIU Runhua1，2， HU Mingxia1，2， LI Chunrong1，2， XU Chunhong1，2， LI Xiaoqiong1，2

（1.Changning County Products Quality Inspection and Testing Center， Yibin 644300， China; 2.Sichuan Province Bamboo Products Quality Inspection and Testing Center， Yibin 644300， China）

Abstract： Objective： The uncertainty of determination of aluminum in moon cake by microwave digestion spectrophotometry was investigated. Method： Various factors influencing the determination of aluminum content in moon cakes， including sample weighing， dilution process of standard solution， standard curve fitting and repeatability of measurement results， were analyzed and evaluated quantitatively. Result： The combined uncertainty and expanded uncertainty of this method were 0.065 2 mg·kg-1 and 7.98 mg·kg-1， respectively. The aluminum content in moon cakes was （61.18±7.98）mg·kg-1 （K=2， 95% confidence interval）. Conclusion： By evaluating the uncertainty of aluminum in moon cakes， we can control the main factors of introducing uncertainty， reduce the influence of controllable uncertainty on the accuracy of experimental results， and improve the reliability of experimental results.

Keywords： moon cake; aluminium; microwave digestion; uncertainty; spectrophotometry

月饼是我国中秋节的传统食品，生产商在制作月饼的过程中因工艺需要可以使用硫酸铝钾或硫酸铝铵作为食品膨松剂或稳定剂[1-2]。《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）规定，焙烤食品中铝的残留量小于100 mg·kg-1[3]。此外，在食品铝残留量的检验过程中，铝含量的测定值极易受到样品处理方法、仪器状态、检测环境的影响[4]。不确定度是与测定结果紧密联系的参数，能反映出测定值的分散性，对实际结果评定具有重要意义[5]。基于此，以市售月饼为研究对象，采用微波消解-分光光度法测定月饼中的铝残留量，分析不确定度来源，并对不确定度的各分量进行分析，计算出合成不确定度和扩展不确定度。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料

月饼样品，四川省长宁县产品质量检验检测中心委托检验样品。将月饼样品用粉碎机粉碎后取30 g置于85 ℃下干燥4 h备用。

1.1.2 试剂

铝标准储备溶液（1 000 μg·mL-1），国家有色金属及电子材料分析测试中心GSB 04-1713-2004；实验玻璃仪器均使用5%硝酸溶液浸泡；对硝基苯酚、氨水、硝酸、抗坏血酸、铬天青S、TritonX-100、溴代十六烷基吡啶、乙二胺-盐酸，均是分析级纯试剂；实验用水均为一级水。

1.1.3 仪器与设备

UV-1800PC可见/紫外分光光度计，上海美谱达；TPOEX+微波消解仪，屹尧；BSA224S电子天平，赛多利斯。

1.2 实验方法

1.2.1 溶液的配制

用5%的硝酸水溶液稀释1 000 μg·mL-1的铝标准储备液，分别得到100.00 μg·mL-1铝中间溶液1、1.00 μg·mL-1铝中间溶液2和系列标准工作溶液。

1.2.2 月饼的前处理

准确称取月饼样品0.516 3 g于聚四氟乙烯消解内管中，加入10 mL硝酸，浸泡过夜。次日置于120 ℃智能控温电加热器上预消解约30 min，冷却后，置于微波消解仪上消解。消解结束后，再次置于120 ℃智能控温电加热器上赶酸至体积约0.5 mL，冷却后转移至25 mL比色管中，不定容。

微波消解程序：在80 ℃、120 ℃、150 ℃和180 ℃分别保温2 min，在200 ℃保温30 min。

1.2.3 试样显色处理

在转移好样品的比色管中滴加1滴对硝基苯酚乙醇溶液（1 g·L-1），混匀，滴加氨水溶液（1+1）至浅黄色，滴加硝酸溶液（2.5%）至黄色刚消失，再多加1 mL，加入1 mL抗坏血酸溶液（10 g·L-1），混匀后加入3 mL铬天青S溶液（1 g·L-1），混匀后加1 mL TritonX-100溶液（3%），3 mL溴代十六烷基吡啶溶液（3 g·L-1），3 mL乙二胺-盐酸缓冲溶液，加水定容至25 mL，摇匀，静置40 min后，在620.0 nm波长下上机分析。按相同的方法制备空白样液。

1.2.4 数学模型及不确定度来源分析

根据测定原理，分析不确定度来源。测定月饼中铝含量的计算公式为

（1）

式中：ρ为铝含量，mg·kg-1；m1为测定试样消化液中铝的质量，μg；m0为空白值，μg；m为样品质量，g；v为样品溶液的定容体积，mL；v1为测定用体积，mL。

通过式（1）分析，各个影响测定结果的参数相互独立，各参数的不确定度直接对测定结果的不确定度产生影响。微波消解-分光光度法测定月饼中铝的不确定度主要来源如表1所示。

2 结果与分析

2.1 样品称量引入的相对标准不确定度urel（m）

月饼样品称样量（m）为0.516 3 g，即516.3 mg。本实验使用的是BSA224S万分之一精度级别的电子天平。从长宁县计量测试所出具的天平检定证书上获得，当称量范围在0～50 g时的最大允许误差为±0.5 mg。该不确定度分量需要称量3次（1次空盘归零，1次放聚四氟乙烯消解内管归零，1次称样），因使用同一台电子天平，故3次称量具有较大相关性，相关系数约定为1[6]。假设服从均匀分布，包含因子取，则称量引入的标准不确定度为u（m）=（3×0.5）/=0.866 mg，相对标准不确定度为

2.2 样品消解后定容引入的相对标准不确定度urel（V）

2.2.1 25 mL比色管所产生的标准不确定度

月饼样品消解后用25 mL比色管定容，按照《专用玻璃量器检定规程》（JJG 10—2005）标准规定，25 mL比色管的容量允差为0.25 mL。按均匀分布计算，则由比色管容量带来的标准不确定度u（V1）=0.25/=0.144 mL。

2.2.2 温度效应引入的标准不确定度

25 mL比色管是在20 ℃下校准合格，实际定容时的温度为22 ℃。已知液体的体积膨胀系数为2.1×10-4 ℃-1，温度波动产生的体积变化区间为±（25×2.1×10-4×2）=±0.010 5 mL。假设服从均匀分布，则由温度效应所产生的标准不确定度u（V2）=0.010 5/=0.006 06 mL。

考察上述两个不确定度可知，二者相互独立，故合成两个分量。得到样品消解后定容引入的标准不确定度为

样品消解后定容引入的相对标准不确定度为

2.3 标准曲线配制引入的相对标准不确定度urel（Q）

2.3.1 标准储备溶液质量浓度引入的不确定度urel（ρ）

铝元素标准储备液证书浓度为1 000 μg·mL-1，依据证书其标准不确定度为0.7%（包含因子K=2），则其相对标准不确定度为urel（ρ）=0.7%/2=0.003 5。

2.3.2 铝标准中间溶液稀释引入的不确定度

（1）100.00 μg·mL-1的铝标准中间溶液稀释引入的不确定度urel（Z1）。移取1.00 mL铝标准储备液，用5%的硝酸溶液定容于10 mL A级容量瓶中摇匀。配制过程中使用1 000 μL移液器和10 mL A级容量瓶，实验室温度变化为±2 ℃。参照《移液器检定规程》（JJG 646—2006），1 000 μL移液器移取体积为1 000 μL时，最大允差为±1.0%，测量重复性为0.5%。查得《常用玻璃量器检定规程》（JJG 196—2006）知，10 mL容量瓶的最大允差为±0.020。假设服从均匀分布。移液器的最大允差相对标准不确定度为0.005 78；测量重复性相对标准不确定度为0.5%/=0.002 89。10 mL容量瓶的相对标准不确定度为0.001 18，见表2。100.00 μg·mL-1的铝中间液1引入的相对标准不确定度

（2）1.00 μg·mL-1铝标准中间溶液稀释引入的不确定度urel（Z2）。移取1.00 mL铝中间液1，用5%的硝酸溶液定容于100 mL A级容量瓶中摇匀。配制过程中使用1 000 μL移液器和100 mL A级容量瓶，实验室温度变化为±2 ℃。假设服从均匀分布。移液器的最大允差相对标准不确定度为0.005 78，测量重复性相对标准不确定度为0.5%/=0.002 89。100 mL容量瓶的相对标准不确定度为0.000 626，见表2。1.00 μg·L-1的铝中间液引入的相对标准不确定度为

（3）铝标准工作曲线配制引入的相对标准不确定度urel（G）。取6支25 mL比色管，一次准确加入0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL和5.0 mL中间液2，加入1%的硫酸溶液1 mL，加水至10 mL，按照1.2.3试样显色处理，制得铝质量分别为0 μg、1.0 μg、2.0 μg、3.0 μg、4.0 μg和5.0 μg的标准工作曲线。铝标准工作曲线配制过程用到5 000 μL移液器、25 mL比色管，实验室温度波动变化为±2 ℃。5 000 μL移液器的相对标准不确定度见表2所示，为0.003 47。由《移液器检定规程》（JJG 646—2006）知，5 000 μL移液器移取体积≤2 000 μL时最大允差≤1.0%，测量重复性≤0.5%；当移取体积在3 000 μL≤V≤4 000 μL的最大允差≤0.5%，测量重复性≤0.2%。移取体积等于5 000 μL时最大允差≤0.6%，测量重复性≤0.2%。假设服从均匀分布。移液器移取体积≤2 000 μL时测量重复性相对标准不确定度为0.5%/=0.002 89；移取体积在3 000 μL≤V≤4 000 μL时测量重复性相对标准不确定度为0.2%/=0.001 15，移取体积等于5 000 μL时测量重复性相对标准不确定度为0.2%/=0.001 15。铝标准工作曲线配制引入的相对标准不确定度见表3。