电感耦合等离子体质谱法测定大米粉中砷、镉含量及不确定度评估

张再平; 王玉

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2019.0427

电感耦合等离子体质谱法测定大米粉中砷、镉含量及不确定度评估

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2019.0427

张再平,
王玉

江苏省食品药品监督检验研究院, 南京 210000

详细信息

作者简介:
张再平(1987-)，江苏省食品药品监督检验研究院主管药师，研究方向：食品和化妆品质量与安全，邮箱：zhang_zaiping@163.com

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出版历程
- 网络出版日期: 2021-11-01
- 刊出日期: 2021-12-01

Determination of Arsenic and Cadmium in Powdered Rice by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry and Evaluation of the Uncertainty

Jiangsu Institute for Food and Drug Control, Nanjing 210000, China

摘要

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)对样品进行处理与测定，通过创建数学模型，对大米粉中的砷和镉的测定结果进行不确定度评估与分析，最终得出其不确定度分别为（0.182±0.012） mg/kg、（0.262±0.016） mg/kg。不确定度主要来源为标准曲线拟合和测量。可为ICP-MS法测定大米粉中有毒有害元素检测的准确性和方法的可靠性提供依据。
- ICP-MS /
- 不确定度 /
- 砷 /
- 镉
Abstract: The microwave digest technique combined with inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) was used for the determination of arsenic and cadmium in powdered rice. The measurement uncertainty was evaluated by establishing a mathematical model. The measurement results of arsenic and cadmium in powdered rice were (0.182±0.012) mg/kg and (0.262±0.016) mg/kg, respectively, with the coverage probability of 95%. The major uncertainty components were from standard curve fitting and test solution measurement. The research method can be used for measurement of harmful elements in powdered rice by ICP-MS.
- ICP-MS /
- uncertainty /
- arsenic /
- cadmium

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表 1 微波消解程序

Table 1. Microwave digestion program

消解方式	温度/℃	升温时间/min	保持时间/min
微波消解	120	5	15
微波消解	180	5	20

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表 2 精密度实验结果

Table 2. Experimental results on precision

次数	1	2	3	4	5	6	均值	标准偏差
砷	0.184	0.181	0.183	0.185	0.175	0.182	0.181	0.0036
镉	0.262	0.26	0.265	0.267	0.271	0.275	0.267	0.0058

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表 3 回收率实验结果

Table 3. Experimental results on recovery rate

编号	称样（g）	As测得量（ng）	As加入量（ng）	回收率（%）	Cd测得量（ng）	Cd加入量（ng）	回收率（%）
R1	0.3044	61.5809	61.1883	100.6	60.3856	61.9014	97.6
R1	0.3044	61.4809	61.1883	100.5	58.6106	61.9014	94.7
R2	0.3027	57.6022	61.1883	94.1	58.9048	61.9014	95.2
R2	0.3027	61.1022	61.1883	99.9	58.8798	61.9014	95.1
R3	0.3053	64.2108	61.1883	104.9	74.1122	61.9014	119.7
R3	0.3053	62.3858	61.1883	102.0	65.8122	61.9014	106.3
R4	0.3046	63.3681	61.1883	103.6	63.1554	61.9014	102.0
R4	0.3046	59.8931	61.1883	97.9	61.4054	61.9014	99.2
R5	0.3035	58.6010	61.1883	95.8	65.709	61.9014	106.2
R5	0.3035	65.6260	61.1883	107.3	71.059	61.9014	114.8
R6	0.3033	59.6888	61.1883	97.5	63.9892	61.9014	103.4
R6	0.3033	57.3388	61.1883	93.7	60.4892	61.9014	97.7
均值				99.8			102.7
标准偏差				4.22			8.00

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表 4 样品测定结果

Table 4. Sample measurement results

称样（g）	As_样(ng/mL)	As_空白(ng/mL)	As（mg/kg）	Cd_样(ng/mL)	Cd_空白(ng/mL)	Cd（mg/kg）
0.6038	4.530	0.0245	0.1865	6.342	0.012	0.2621
0.6038	4.385		0.1805	6.316		0.2610
0.6063	4.442		0.1821	6.311		0.2597
0.6063	4.367		0.1791	6.313		0.2598
0.6056	4.462		0.1832	6.431		0.2650
均值			0.182			0.262
标准偏差			0.0028			0.0022

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表 5 砷标准溶液结果表

Table 5. Arsenic standard solution results

$C_i $	$Y_i $	$a\;{C_i}+b$	$[Y_i-(a\;C_i+b)]^2 $	$C_i-\overline {C_i}$	$(C_i-\overline {C_i} )^2$
0.0000	−0.0001	0.000199	8.95E-08	−5.1070	26.08
0.0000	0.0004	0.000199	4.03E-08	−5.1070	26.08
0.0000	0.0003	0.000199	1.02E-08	−5.1070	26.08
1.0387	0.0193	0.019104	3.86E-08	−4.0683	16.55
1.0387	0.0203	0.019104	1.43E-06	−4.0683	16.55
1.0387	0.0202	0.019104	1.20E-06	−4.0683	16.55
4.1906	0.077	0.076468	2.83E-07	−0.9164	0.84
4.1906	0.0808	0.076468	1.88E-05	−0.9164	0.84
4.1906	0.082	0.076468	3.06E-05	−0.9164	0.84
6.3956	0.1225	0.116599	3.48E-05	1.2886	1.66
6.3956	0.1228	0.116599	3.85E-05	1.2886	1.66
6.3956	0.1183	0.116599	2.89E-06	1.2886	1.66
8.4367	0.1549	0.153747	1.33E-06	3.3297	11.09
8.4367	0.146	0.153747	6.00E-05	3.3297	11.09
8.4367	0.1525	0.153747	1.56E-06	3.3297	11.09
10.578	0.1798	0.192719	1.67E-04	5.4710	29.93
10.578	0.1985	0.192719	3.34E-05	5.4710	29.93
10.578	0.1965	0.192719	1.43E-05	5.4710	29.93

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表 6 镉标准溶液结果表

Table 6. Cadmium standard solution results

$C_i $	$Y_i $	$a\;C_i+b $	$[Y_i-(a\;C_i+b)]^2 $	$C_i-\overline {C_i}$	$(C_i-\overline {C_i})^2$
0.0000	0.0001	0.000037	3.94E-09	−5.1660	26.688
0.0000	0.0000	0.000037	1.39E-09	−5.1660	26.688
0.0000	0.0001	0.000037	3.94E-09	−5.1660	26.688
1.0508	0.0084	0.009705	1.70E-06	−4.1152	16.935
1.0508	0.0102	0.009705	2.45E-07	−4.1152	16.935
1.0508	0.0107	0.009705	9.91E-07	−4.1152	16.935
4.2395	0.0392	0.039041	2.54E-08	−0.9265	0.858
4.2395	0.0405	0.039041	2.13E-06	−0.9265	0.858
4.2395	0.038	0.039041	1.08E-06	−0.9265	0.858
6.4702	0.0567	0.059563	8.20E-06	1.3042	1.701
6.4702	0.0636	0.059563	1.63E-05	1.3042	1.701
6.4702	0.0585	0.059563	1.13E-06	1.3042	1.701
8.5351	0.0772	0.078560	1.85E-06	3.3691	11.351
8.5351	0.0788	0.078560	5.75E-08	3.3691	11.351
8.5351	0.079	0.078560	1.93E-07	3.3691	11.351
10.702	0.0957	0.098496	7.82E-06	5.5360	30.647
10.702	0.0988	0.098496	9.26E-08	5.5360	30.647
10.702	0.1039	0.098496	2.92E-05	5.5360	30.647

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表 7 不确定度分量及占比

Table 7. Uncertainty budget

不确定度分量	不确定度来源	类型	数值
不确定度分量	不确定度来源	类型	砷	占比(%)	镉	占比(%)
u_rel(C)	标准溶液纯度	B	0.0035	6.4	0.0035	6.4
	标准工作溶液的配制	B	0.000013	0.02	0.000013	0.02
	标准曲线拟合	A	0.0295	53.9	0.0184	33.6
u_rel(m)	样品	B	0.00068	1.2	0.00068	1.2
u_rel(V)	样品定容	B	0.00078	1.4	0.00078	1.4
u_rel(rep)	测量精密度	A	0.0081	14.8	0.0089	16.2
u_rel(R)	测量回收率	A	0.0122	22.3	0.0225	41.1

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表 8 扩展不确定度

Table 8. Expanded uncertainty

项目	砷结果	镉结果
实测值$\overline X $/（mg/kg）	0.182	0.262
合成相对标准不确定度 u_rel	0.033	0.031
扩展不确定度 U	0.012	0.016
检测结果（k=2）	0.182±0.012	0.262±0.016

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