CN108680671A

CN108680671A - 单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法

Info

Publication number: CN108680671A
Application number: CN201810440845.0A
Authority: CN
Inventors: 王文兰; 郭军; 高春山; 鞠松柏; 赵全东; 刘艳辉; 高娜; 杨炳坤
Original assignee: JILIN AQUATIC PRODUCT SCIENCE RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: JILIN AQUATIC PRODUCT SCIENCE RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2018-10-19

Abstract

单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，属于化学检测技术领域，用气相色谱‑ECD法测定水产品中的多氯联苯含量，内标法定量，对不确定度主要来源分析，不确定度分量的量化，合成标准不确定度的计算，扩展不确定度的计算以及测量结果的表示。本发明通过建立不确定度计算数学模型、分析相关不确定度来源、对各分量合理的量化计算，实现样品处理过程、仪器测量过程以及定量分析过程不确定度的准确分析与合理表达。

Description

单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法

技术领域

本发明属于化学检测技术领域，特别是涉及到一种单点内标法定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评估方法。

背景技术

多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls，简称PCBs)是最具有代表性的一类持久性有机污染物(POPs)，具有突出的致癌、致畸、致突变的生物毒性、生物蓄积性和环境持久性，对人类健康危害极大。全球环境监测系统/食品规划部分(GEMS/FOOD)中规定7种“指示性PCB”单体(PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB153、PCB138、PCB180)作为常用的监测PCBs污染情况指标，通常以水产类食品的PCBs总量分析为主要监测指标，美国食品药品管理局(FDA)就建议水产品中PCBs最大允许浓度为2ug/g(湿质量)。我国最近发布的《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017)中规定，水产动物及其制品中多氯联苯的限量指标为0.5mg/kg(以PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153和PCB180总和计)。目前水产品中PCBs含量测定数据通常由气相色谱法和气相色谱—质谱联用法获得，由于水产品基质成分复杂，前处理过程难度大，多组分仪器分析干扰多，这些因素都会对检测结果的质量产生影响。为此，有必要对检测结果质量进行定量评估，以确保监测数据的准确性与可比性，以便及时发现、准确预警、正确分析、科学解决水产品质量安全问题。

我国在《检测和校准实验室能力的通用要求》就规定，“当检测方法要求；测量不确定度与检测结果的有效性或应用领域有关；客户提出要求；当测试结果处于规定指标临界值附近时，测量不确定度对判断结果符合性会产生影响时，需要对测量不确定度进行评定，并在检测报告中给出不确定度值”。测量不确定度的大小很大程度上决定了测量结果的可用性。因此，水产品PCBs检测作为一项与环境、食品安全密切相关的重要指标，其不确定度的正确评估、准确计算和科学表达对实现测量数据科学检测、准确度量、合理判定、互认共享以及量值溯源、检测过程关键因素控制、提高检测水平具有重要意义。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，通过建立不确定度计算数学模型、分析相关不确定度来源、对各分量合理的量化计算，实现样品处理过程、仪器测量过程以及定量分析过程不确定度的准确分析与合理表达。

单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，其特征是：包括以下步骤，且按以下步骤顺次进行，

步骤一、采用气相色谱仪测定、单点内标计算水产品中多氯联苯含量；

步骤二、建立水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的定量数学模型：

式中：X—样品中PCBs含量，μg/kg；

C_S—标准溶液中目标物质量浓度，ng/ml；

C_n3—样品溶液中内标物质量浓度，ng/ml；

C_n2—上机标准溶液中内标物质量浓度，ng/ml；

A—样品溶液中目标峰响应面积；

A_n0—上机标准溶液中内标峰响应面积；

A_S—上机标准溶液中目标峰响应面积；

A_n1—样品溶液中内标峰响应面积；

V₁—样品最终定容体积，ml；

m—待测样品称量质量，g；

Rec—回收率％；

f_rep—重复性系数。

步骤三、分析不确定度来源，包括

a、测量重复性引入的不确定度u(f_rep)；

b、测量样本回收率引入的不确定度

c、测量质量引入的不确定度u(m)；

d、测量样本最终定容体积引入的不确定度u(V₁)；

e、测量色谱峰面积引入的不确定度u(A)；

f、测量上机标准溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n2)；

g、测量样品溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n3)；

h、上机标准溶液中目标物浓度C_s55引入的不确定度u(C_s55)；

步骤四、测量不确定度各分量的评定

a、测量重复性引入的不确定度u(f_rep)

所述步骤一进行n次独立重复测量，结果为n次测定的平均值，计算公式为相对标准不确定度其中，单次测量标准偏差按下式计算：

式中：X_i为每一次独立测量的样品中PCBs含量；

为n次独立重复测量样品中PCBs含量的均值；

b、测量样本平均回收率引入的不确定度

对样品回收率值R_max和最小值R_min相对于最佳回收率100％并不对称并假定矩形分布引入不确定度分量：

c、测量质量引入的不确定度u(m)

采用Ⅰ级电子天平，实际分度值d＝0.1mg，检定分度值e＝10d＝1mg，称量重复偏差和最大误差均取最大值1.0mg，通过矩形分布，换算成标准不确定度为：测定的鱼肉样本称量质量引入的不确定度：

u_rel(m)＝u(m)/m；

d、测量样本最终定容体积引入的不确定度u(V₁)

综合定容所用移液器校准和温度对体积的影响并假定矩形分布得到：u(V₁)＝0.0058V₁ml,u_rel(V₁)＝0.0058；

e、测量色谱峰面积引入的不确定度u(A)

综合气相色谱定量重复性并假定矩形分布计算可得：u(A)＝0.0173A；

样品溶液中内标物峰面积A_n1引入的不确定度u(A_n1)、上机标准溶液中内标物峰面积A_n0引入的不确定度u(A_n0)、样品溶液中目标物峰面积A引入的不确定度u(A)、标准溶液目标物峰面积A_s引入的不确定度u(A_s)之间的关系为：u(A)＝u(A_s)＝u(A_n0)＝u(A_n1)＝0.0173A；

f、测量上机标准溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n2)

采用定值浓度标准不确定度u(C_n0)的内标标准溶液配制上机内标标准溶液，得到上机标准溶液中内标物浓度引入的不确定度其中

g、测量样品溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n3)

采用定值浓度标准不确定度u(C_n0)的内标标准溶液配制内标物浓度为C_n3的测量样品溶液，样品溶液中内标物浓度不确定度

h、上机标准溶液中目标物浓度引入的不确定度u(C_s55)

采用定值浓度C_s0、标准不确定度u(C_s0)的指示性多氯联苯混合标准溶液配制上机标准溶液，则上机标准溶液中目标物浓度不确定度其中u_rel(C_s0)＝u(C_s0)/C_s0；

步骤五、合成标准不确定度的计算

综合所述步骤四中获得的各分量不确定度评估值，合成标准不确定度为

步骤六、扩展不确定度的计算

水产品样本中多氯联苯含量的测定结果为X，测量结果标准不确定度u(X)＝u_rel(x)×X，扩展不确定度为：

U＝k×u(X)

K为包含因子，测量结果在95％包含概率下，k＝2

则测量结果表示为水产品样本中多氯联苯含量：X±U，k＝2。

所述步骤四b、测量样本平均回收率引入的不确定度中平均回收率与100％存在显著性差异，包含在结果计算中，回收率为不确定度来源应包含在计算结果中。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，通过建立不确定度计算数学模型、分析相关不确定度来源、对各分量合理的量化计算，实现样品处理过程、仪器测量过程以及定量分析过程不确定度的准确分析与合理表达；

本发明可以带来的进一步的有益效果在于：

1、通过建立不确定度数学评估模型，给出不确定度来源，并按类别采用A类或B类评估方法，实现了水产品多残留检测仪器分析的不确定度量化计算，填补了水产品中药物残留检测量值溯源相关研究的空白，为提供准确可靠的水产品质量安全检测数据，以便于实现更广范围的互认共享奠定基础；

2、通过对水产品中PCBs残留测定的不确定度分析，将单点内标定量模式通过数学模型转化为各相关不确定度来源的相对不确定度之和，实现了单点内标定量与单点外标定量不确定度评估模式的统一，提出了单点定量不确定度评估的模块化模式；该模式既统一又简化了相关仪器分析不确定度的量化评估过程；

3、校准过程是水产品质量安全仪器分析必须的定量过程，校准溶液的配制是仪器能否准确定量的关键步骤，一般都需经过标准储备液、标准工作液、标准使用液，其不确定度影响因素具有共同特征，通过建立配制过程不确定度公式，使得该步骤的不确定度评估简单化、标准化、系统化，而且给出了该步骤不确定度来源及其灵敏度，更加有利于标准溶液配制过程的质量控制。

4、利用B类评估模式定量评估回收率这一不确定度来源，并将t检验作为判定方法，确定水产品药物残留检测回收率是否作为不确定度来源。该方法与人们常用的A类评估方法不同，是建立在以往方法确认或长期积累数据基础上，其适用范围更宽，评估方式更为合理，使得水产品药残检测不确定度评估更加科学、准确。

具体实施方式

单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，测定原理为：用气相色谱-ECD法测定水产品中的多氯联苯含量，是以PCB198为定量内标，将试样水浴加热震荡提取后，经硫酸净化，采用气相色谱-电子捕获检测器测定，保留时间定性，内标法定量。

单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，包括以下步骤：

(1)称量：称取粉碎均匀的鱼肉样品，给出称量质量m为5.0g，精确到0.1g。

(2)40ng/mL(C_n1)内标标准工作液的配制：将购买的浓度为2.0μg/mL(C_n0)国家标准物质定级证书中制定编号的PCB198标准溶液1mL(V_1.0)全部转移并定容至50mL(V_50.0)容量瓶中。

(3)样品中内标物的加入：在称量好的鱼肉样品中，用量程为100μL～1000μL的移液器，精密移取内标物标准溶液(C_n1)0.1ml(V_0.1)，混合均匀后待提取，使得样品最终定容后内标物浓度为0.8ng/ml(C_n3)。

(4)提取：在上述样品中等比例加入正己烷和二氯甲烷适量，于40℃水浴震荡提取2h，保持震荡速度200r/min，离心后倾出全部上清液，逐渐减压蒸馏至-0.1Mpa，然后移取5ml正己烷溶解并转移至刻度管中，获得定容体积为5mL(V_5.0)的提取液。

(5)净化：在提取液中加入浓硫酸除去杂质，直至提取液清澈透明后，上机测定。

(6)测定：注射1μL净化彻底的样品溶液至气相色谱仪GC中，得到目标物峰面积A和内标物峰面积A_n1。

(7)80ng/ml(C_s1)混合标准工作液的配制：将购买的定值浓度为2.0ug/ml(C_s0)PCB混合标准溶液1ml(V_1.0)全部转移并定容于25ml(V_25.0)容量瓶；

(8)56ng/ml(C_s2)混合标准使用液的配制：用移液器(量程1000uL～5000uL)分两次移取浓度C_s1标准溶液各3.5(V_3.5)mL，并定容至10mL(V_10.0)容量瓶中。

(9)40ng/ml(C_s3)、24ng/ml(C_s4)、8ng/ml(C_s5)混合标准使用液的配制：用移液器(量程1000uL～5000uL)移取浓度为C_s1的标准溶液5mL(V_5.0)、3mL(V_3.0)、1mL(V_1.0)并分别定容至10mL(V_10.0)容量瓶中。

(10)加入内标的混合标准溶液的配制：用移液器(量程100uL～1000uL)移取步骤(7)、(8)、(9)配制的不同浓度的混合标准溶液各0.8ml(V_0.8)，分别与0.2ml(V_0.2)内标标准溶液(C_n1)混合均匀，得到最终PCB混合标准溶液浓度(C_s55)分别为5.6ng/ml并且内标物PCB198最终浓度(C_n2)为8ng/ml。

(11)用制备的标准溶液作GC校准：注射1μL分别含有8ng/ml(C_n2)PCB198和5.6ng/ml(C_s55)PCB28,PCB52，PCB101,PCB118，PCB138，PCB153和PCB180混合标准溶液，得到参考标准峰响应值A_S和内标峰响应值A_n0。

将上述测量结果进行计算公式和不确定度评估数学模型的建立，不确定度主要来源分析，不确定度分量的量化，合成标准不确定度的计算，扩展不确定度的计算以及测量结果的表示。

一、测量结果数学模型的建立

上述单点内标法定量计算单点定量水产品中多氯联苯含量结果不确定度的评定方法，对于气相色谱法测定鱼类样本中多氯联苯含量，其定量数学模型为：

式中：X—样品中PCBs含量，μg/kg；C_S—标准溶液中目标物质量浓度，ng/ml；C_n3—样品溶液中内标物质量浓度，ng/ml；

C_n2—上机标准溶液中内标物质量浓度，ng/ml；A—样品溶液中目标峰响应面积；A_n0—上机标准溶液中内标峰响应面积；A_S—上机标准溶液中目标峰响应面积；A_n1—样品溶液中内标峰响应面积；V₁—样品最终定容体积，ml；

m—待测样品称量质量，g；Rec—回收率％；f_rep—重复性系数。

二、不确定度来源分析

根据数学模型和检测过程分析不确定度来源包括：测量重复性引入的不确定度u(f_rep)；样本平均回收率引入的不确定度样本称量质量引入的不确定度u_m；样本最终定容体积引入的不确定度u(V₁)；样品溶液中内标物峰面积引入的不确定度u(A_n1)；上机标准溶液中内标物峰面积引入的不确定度u(A_n0)；样品溶液中目标物峰面积引入的不确定度u(A)；标准溶液目标物峰面积引入的不确定度u(A_s)；上机标准溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n2)；样品溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n3)；上机标准溶液中目标物浓度引入的不确定度u(C_s55)。

三、不确定度分量的量化

1、测量重复性引入的不确定度u(f_rep)

上述单点内标法计算水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，在重复性条件下，对同一样本从取样开始重复测量6次，结果是6次测定的平均。按计算测定结果见表1。

表1 PCBs重复性测定结果

2、样本平均回收率引入的不确定度

上述单点内标法计算水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，样本平均回收率引入的不确定度考虑样品回收率最大值和最小值相对于最佳回收率100％并不对称并假定矩形分布，则测量样本回收率引入的不确定度分量其中为样本测定回收率的均值。

回收率是否作为不确定度来源应通过显著性检测来确定，即以平均回收率是否与100％有显著性差异为判定标准。当平均回收率与100％有显著性差异时，则应被明确地包含在结果计算中，回收率应作为明确的不确定度来源。平均回收率的统计检测数据t按下式计算：计算所得t值与95％置信度下，n-1自由度的双边临界值t_crit相比较(其中n是用来评估的测试结果的数目)，假如t大于或等于t_cri _t值，则与1有显著差异，则应被明确地包含在结果计算中。

根据相同操作条件下获得的鱼肉样品三水平回收率试验数据，计算平均回收率、平均回收率不确定度见表2。

表2回收率及其不确定度结果

首先，对表2每一组分的平均回收率数据进行显著性检测，检测结果见表3。

表3显著性检测结果

由表3显著性比较结果可知，样品平均回收率与100％均存在显著性差异，需要将平均回收率作为不确定度来源之一进行评定。每一组分平均回收率不确定度见表2。

3、称量质量引入的不确定度u(m)

对于精度为十万分之一且检定合格的Ⅰ级电子天平，当实际分度值d＝0.1mg，检定分度值e＝10d＝1mg，在5×10⁴≤m≤2×10⁵范围内，最大允许称量误差为±1.0e＝±1.0×1mg＝±1mg。称量重复偏差同样满足不超过相应载荷最大允许误差绝对值的要求，取最大值1.0mg。假定为矩形分布，换算成标准不确定度为：则样本称量质量引入的不确定度u_rel(m)＝u_m/m＝1.154/5000＝0.0002308。

4、样本最终定容体积引入的不确定度u(V₁)

综合考虑定容所移液器校准和温度对体积的影响并假定矩形分布，试样定容体积引入的不确定度u(V₁)＝0.0058V₁。

5、峰面积引入的不确定度

根据气相色谱定量重复性并假定矩形分布，色谱峰面积引入的不确定度u(A)＝u(A_s)＝u(A_n0)＝u(A_n1)＝0.0173A。其中，u(A_n1)为样品溶液中内标物峰面积不确定度、u(A_n0)为上机标准溶液中内标物峰面积不确定度、u(A)样品溶液中目标物峰面积不确定度、u(A_s)标准溶液目标物峰面积不确定度。

6、上机标准溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n2)

按含有内标物的上机标准溶液配制过程得到数学模型：则内标标准上机液引入的不确定度

(此过程V_1.0为购买储备液全部转移体积，忽略其不确定度)。其中，与体积相关量值的不确定度一般与定量所用器具校准和溶剂随温度变化引入的不确定度有关，综合考虑这两个因素，

其中，单标线容量瓶容量允差以及移液器的允许误差，分别依据JJG646-2006移液器检定规程和JJG 196-2006常用玻璃量器检定规程给定数值，假定矩形分布计算校准产生的不确定度。单标线容量瓶和移液器校准温度均为20℃，而实验室温度在20±8℃范围内变化，有机溶剂膨胀系数为1.0×10-³，由此产生的

体积变化为：±(V×8×1.0×10-³)＝±0.008VmL，按矩形分布有：

带入后整理得到：

依据国家标准物质定级证书，使用浓度为2.0ug/ml，内标标准储备液不确定度u(C_n0)为0.018ug/ml，u_rel(C_n0)＝0.018/2＝0.009。

综合上述，

7、样品溶液中内标物浓度引入的不确定度u(C_n3)

根据含有内标的样品处理过程得到样品溶液内标物浓度C_n3的数学模型为则样品溶液中内标物引入不确定度为(忽略购买储备液全部转移体积V_1.0不确定度)。其中，与体积相关量值的不确定度一般与定量所用器具校准和溶剂随温度变化引入的不确定度有关，综合考虑这两个因素，有

同样，根据单标线容量瓶容量允差以及移液器允许误差，以及实验室温度在20±8℃范围内变化引起体积变化±(V×8×1.0×10^-3)＝±0.008VmL，按矩形分布有：

带入整理并计算得到：

8、上机标准溶液中目标物浓度引入的不确定度u(C_s55)

按照上机标准溶液的配制过程得到数学模型为：

则目标物上机液引入的不确定度u_rel(C_s55)：

(此过程V_1.0为购买储备液全部转移体积，忽略其不确定度)。

综合考虑与体积相关量值一般与定量所用器具校准和溶剂随温度变化引入的不确定度有关，则

并且

带入整理并计算得到：

其中标准储备液引入的不确定度u(C_s0)根据国家标准物质定级证书给定标准值及扩展不确定度，标准不确定度为扩展不确定度除以扩展因子2，相对标准不确定度u_rel(C_s0)＝u(C_s0)/C_s0，以及标准上机测定液相对标准不确定度见表4。

表4标准储备液不确定度u(C_s0)

四、合成标准不确定度的计算

表8水产品中多氯联苯含量相对测量不确定度分量表

来源	符号	PCB28	PCB52	PCB101	PCB118	PCB138	PCB153	PCB180
									C_s55	u_rel(C_s55)	0.0187	0.0186	0.0188	0.0186	0.0189	0.0186	0.0187
C_n3	u_rel(C_n3)	0.0170	0.0170	0.0170	0.0170	0.0170	0.0170	0.0170
									C_n2	u_rel(C_n2)	0.019	0.019	0.019	0.019	0.019	0.019	0.019
A	u_rel(A)	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173
									A_n0	u_rel(A_n0)	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173
A_s	u_rel(A_s)	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173
									A_n1	u_rel(A_n1)	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173	0.0173
V₁	u_rel(V₁)	0.058	0.058	0.058	0.058	0.058	0.058	0.058
									m	u_rel(m)	0.00023	0.00023	0.00023	0.00023	0.00023	0.00023	0.00023
Rec	u_rel(R_ec)	0.0451	0.0468	0.0534	0.0517	0.0559	0.0618	0.0917
									frep	u_rel(f_rep)	0.0269	0.0206	0.0169	0.0131	0.0167	0.0262	0.0219

将表8中各不确定度分量按下式合成，气相色谱法测定、单点内标法定量的水产品中多氯联苯含量不确定度评估结果见表9。

若水产品样本中多氯联苯含量的测定结果为X，则u(X)＝u_rel(x)×X

扩展不确定度的计算：U＝k×u(X)(95％包含概率下，取包含因子k＝2)

测量结果表示：水产品样本中多氯联苯含量：X±U，k＝2。

表9不确定度评估结果

	u_rel(X)	X/ng/g	u(X)/ng/g	扩展不确定度U
					PCB28	0.0912	0.372	0.0339	0.0678
PCB52	0.0904	0.342	0.0309	0.0618
					PCB101	0.0933	0.339	0.0316	0.0632
PCB118	0.0917	0.417	0.0382	0.0764
					PCB138	0.0947	0.369	0.0349	0.0698
PCB153	0.1003	0.343	0.0344	0.0688
					PCB180	0.1202	0.356	0.0428	0.0856

Claims

1.单点定量水产品中多氯联苯含量检测结果不确定度的评定方法，其特征是：包括以下步骤，且按以下步骤顺次进行，