火焰原子吸收分光光度法测定黄芪中铜的不确定度分析
魏志雄 刘丹丹 蓝明雄 王昆鹏
广东省东莞市食品药品检验所，广东东莞 523808
[摘要]目的 建立火焰原子吸收分光光度（FAAS）法测定黄芪中铜含量不确定度评定的方法。方法 根据《测量不确定度评定与表示》（JJF1059.1-2012），分别对来自对照品溶液配制、供试品溶液配制、样品重复性、标准曲线拟合等因素引入的不确定度进行评估，由此计算合成不确定度，最终给出测结果。结果 本研究中黄芪中铜的含量为4.00 mg/kg，扩展不确定度为0.38 mg/kg（包含因子k=2）。结论 该法可应用于FAAS法测定中药材元素含量的不确定度分析。
[关键词]火焰原子吸收分光光度；铜；测量不确定度
[中图分类号]R123.7
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721（2018）9（c）-0042-04
[作者简介]魏志雄（1983-），男，广东梅州人，中药学博士，副主任中药师，化学检验室主任，主要从事保健食品、药品检验及质量标准研究工作
Analysis of uncertainty for the determination of copper in Astragali Radix by the flame atomic absorption spectrophotometric method
WEI Zhi-xiong LIU Dan-dan LAN Ming-xiong WANG Kun-peng
Dongguan Institute for Food and Drug Control,Guangdong Province,Dongguan 523808,China
[Abstract]Objective To establish a method for the uncertainty evaluation in the determination of copper in Astragali Radix by flame atomic absorption spectrophotometric (FAAS).Methods The uncertainty factors arising from reference solution preparation,ample solution preparation,sample repetitiveness,and calibration curve fitting were evaluated according to Measurement Uncertainty and Representation of Measurement(JJF1059.1-2012),and the final measurement results were given after measurement of the component uncertainty.Results The content of copper in Astragali Radix of this research was 4.00 mg/kg,and the expanded standard uncertainty was 0.38 mg/kg (including factor k=2).Conclusion The method is applicable to the uncertainty evaluation of the determination of components in traditional Chinese medicine by FAAS.
[Key words]Flame atomic absorption spectrophotometric;Copper;Determination of uncertainty
黄芪是一种常用的补中益气类中药材，具补气升阳、固表止汗、利水消肿、生津养血、行滞通痹、托毒排脓及敛疮生肌的功效[1]。以黄芪入药的药品种类繁多。黄芪的药效不仅与其有机成分有关，而且与所含的锌、钴、镍、钒、铁及铜等无机元素有重要关系[2-3]。铜虽是人体所需的微量元素之一，但如摄入量过大，其易蓄积在人体的肝肾，引起肝脏及肾小管的严重损害，故黄芪中铜的含量在各版《中国药典》中均有限度规定。
测量不确定度是对测量值偏离真值程度的定量表征，按照 《测量不确定度评定与表示》（JJF1059.1-2012）[4]，本研究采用火焰原子吸收分光光度（FAAS）法，参考《中国药典》2015年版四部的通则2321[5]测定法及相关文献[6-18]，对黄芪中铜的含量进行测定，评定其不确定度，并评估其影响因素，以期为黄芪药材的质量控制及检测报告评价提供依据，现报道如下。
1 仪器及材料
AA240FS原子吸收分光光度计（美国瓦里安公司）；BP211D电子天平（瑞士赛多利斯公司）；铜空心阴极灯（北京威格拉斯公司）；铜标准溶液GSBG62024-90（2902）（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）；硝酸（优级纯）；水为超纯水；5种黄芪为市售样品（①东莞市厚川医药有限公司，批号为150501；②樟树市庆仁中药饮片有限公司，批号为1509313；③东莞市天诚中药饮片有限公司，批号为141201；④广州南北行中药饮片有限公司，批号为160326；⑤东莞国药集团中药饮片有限公司，批号为150802）均由东莞市食品药品检验所中药检验室朱寿光副主任中药师鉴定为豆科植物膜荚黄芪 Astragalus Membranaceus（Fisch.）Bge.的干燥根。
2 试验方法
2.1 标准曲线溶液制备
铜标准溶液质量浓度为1000 μg/ml。精密吸取铜标准溶液1 ml，置于100 ml量瓶中，加2%硝酸溶液定容至刻度，摇匀，作为铜储备溶液（10 μg/ml）。 分别精密吸取上述储备液 0.0、0.5、2.0、4.0、6.0、8.0 ml，置于100 ml量瓶中，加2%硝酸溶液定容至刻度，摇匀，分别制成 0.00、0.05、0.20、0.40、0.60、0.80 μg/ml的标准曲线系列溶液。
2.2 试样处理
精取混合均匀的样品粉末（过80目筛）0.5 g于消解罐内，加入5.0 ml硝酸，手摇晃动1 min（30次/min），使样品充分浸没，放置过夜。放入微波消解仪，消解完毕后，置赶酸仪于120℃加热赶酸，至约2 ml，转移至25 ml容量瓶，纯水定容至刻度，摇匀，作为待测样品。
3 不确定度来源分析
3.1 数学模型
黄芪中铜含量的计算公式为：含量（mg/kg）=（ρ×V）/m，其中，ρ为待测样品溶液中铜的质量浓度，单位为μg/ml；V为待测样品消化液的总体积，单位为ml；m为样品取样的质量，单位为g。
3.2 不确定度源
由数学模型可知，FAAS法测定黄芪中铜的主要不确定度来源为ρ、V、m及测量重复性等因素。
4 不确定度分量的评定
4.1 标准曲线拟合引入的相对不确定度
分别对铜系列标准溶液进行3次重复测定，其测量数据如表1。线性回归拟合得出标准工作曲线为A标=0.09698ρ 标+0.00026，相关系数 r=0.9999。

上述公式中，SR为校准标准曲线的残差标准偏差，相当于标准曲线吸光度A标j的标准差；B1标为校准标准溶液的斜率；n1（2）为样品溶液测量的次数；n2（15）为标准溶液总共测量的次数；ρ样品（0.082 mg/L）为单次测定样品中铜的质量浓度。故相对标准不确定度 urel（ρ样 1）=0.003449/0.082=0.04206。
表1 标准溶液浓度与吸光度

4.2 标准物质引入的相对不确定度
铜标准物质标准值为1000 μg/ml，不确定度为 4 μg/ml，故其相对不确定度 urel（ρ 样 2）=4/（1000）=0.00231。
4.3 标准溶液取样引入的相对不确定度
移液管引入的不确定度主要有以下3个不确定度来源[18]。
4.3.1 温度 测定时实验室温度为28℃（20℃校准），温差为8℃。水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，按矩形分布，其标准不确定度为（1×8×2.1×10-4）/=0.00097 ml。
4.3.2 校准 1 ml移液管（A级）允差为±0.007 ml，按三角分布，其标准不确定度为0.007/=0.00286 ml。
4.3.3 重复性 充满溶液至刻度并称量（n=10），得出标准偏差为0.0004 ml。
以上三项合成，可得出标准溶液取样引入的相对标准不确定度

4.4 标准溶液定容体积的相对不确定度
容量瓶的溶液体积主要有以下3个不确定度来源[19]。
4.4.1 温度 测试时实验室温度为28℃（20℃校准），温差为8℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃。在95%置信概率下，按矩形分布，其标准不确定度为（100×8×2.1×10-4）/=0.0970 ml。
4.4.2 校准 按《常用玻璃量器检定规程》JJG196-2006[20]，100 ml容量瓶（A级）的允差为±0.10 ml，按三角分布，其标准不确定度为
4.4.3 重复性 充满溶液至刻度并称量（n=10），得出标准偏差为0.022 ml。
以上三项合成，可得出标准溶液定容体积的相对标准不确定度
4.5 样品溶液定容体积引入的相对不确定度
4.5.1 温度 测定时实验室温度为28℃（20℃校准），温差为8℃。水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，按矩形分布，其标准不确定度为0.0242 ml。
4.5.2 校准 25 ml容量瓶（A级）允差为±0.03 ml，按三角分布，其标准不确定度为
4.5.3 重复性 充满溶液至刻度并称量（n=10），得出标准偏差为0.0096 ml。
三种分量合成得
4.6 样品称量引入的相对不确定度
4.6.1 天平示值的不确定度 在0～5 g的称量范围，电子天平（d=0.1 mg）检定证书给出的最大允差为±0.5 mg。使用最大允许误差绝对值（MPEV）作B类评定，其标准不确定度为
4.6.2 天平称量重复性的不确定度 电子天平（d=0.1 mg），检定证书在载荷210 g时，重复性标准差为0.1 mg，证书上无更多（接近称量点m）载荷点的重复性数据，姑且引用此数据作为u2（m样）的值。本例使用单次测量值，故 u2（m 样）=0.1 mg。
单次称量的相对标准不确定度为

4.7 测定重复性的相对不确定度
按FAAS方法对该样品进行8次独立测定，实验标准差s采用贝塞尔公式计算，结果如表2。
表2 黄芪样品（批号：150501）的含量测定结果

4.8 仪器引入的相对不确定度
查使用仪器VARIAN原子吸收分光光度计（型号：AA240FS），检定证书给出的测量重复性为0.4%，为相对标准差的形式，可直接得出urel（仪器）为0.004。
5 合成标准的不确定度
urel（X 样）=黄芪中铜质量浓度标准的不确定度u（X样）=urel（X 样）×X 样=0.04693×4.00=0.19 mg/kg。
6 评定扩展不确定度
取包含因子 k=2，则 U=k×uc=2×0.19=0.38 mg/kg，故 X=4.00±0.38 mg/kg。
7 讨论
应用该法对收集的5种市售黄芪样品进行测定，其铜含量均值分布在2.80～4.66 mg/kg，均低于《中国药典》2015年版一部中黄芪限度要求 （≤20 mg/kg），一定程度上反映了市售黄芪药材中对于铜含量控制较有效。
本研究重点分析了FAAS法测定黄芪中铜含量不确定度的主要来源，并对其不确定度分量进行评定，结果提示，标准曲线拟合引入的不确定度urel（ρ样1）为0.04206，贡献最大；其次为样品测量重复性urel（R），达0.02，提示在实验中需注意增加标准曲线及样品的测量次数，减少测定结果的不确定度，保证数据的准确可靠。
综上所述，本研究建立的测定黄芪中铜含量不确定度的评定方法可为FAAS法测定其他中药材元素含量的不确定度提供参考。
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（收稿日期：2018-04-27
本文编辑：孟庆卿）