鄭懷東，劉學(xué)光，關(guān) 麗*，唐治宇

(遼寧省水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測局，遼寧 沈陽 110031)

氣相色譜法測定河蟹中多氯聯(lián)苯殘留量的不確定度分析

鄭懷東，劉學(xué)光，關(guān) 麗*，唐治宇

(遼寧省水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測局，遼寧 沈陽 110031)

依據(jù)JJG1059—1999《測量不確定度評定與表示》，采用分層建模的方法，建立了氣相色譜法測定河蟹中多氯聯(lián)苯的不確定度評定的數(shù)學(xué)模型，通過研究整個(gè)測定過程，系統(tǒng)分析該測定方法檢測結(jié)果不確定度的來源，并對不確定度各個(gè)分量進(jìn)行評估和合成，得出了氣相色譜法測定河蟹中多氯聯(lián)苯殘留量不確定度的主要影響因素的結(jié)論。

氣相色譜法；河蟹；多氯聯(lián)苯；不確定度

多氯聯(lián)苯(polychorinated biphenyls，PCBs)是一類含不等量氯原子和苯環(huán)的氯化烴化合物，理論上有209個(gè)同系物異構(gòu)體，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在自然環(huán)境中很難降解[1]，半衰期也較長。多氯聯(lián)苯可通過食物鏈富集并直接危害人類的健康，對免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)均會(huì)產(chǎn)生不良影響，并被國際癌癥研究中心(international agency for research research on cancer，IARC)確定為可能致癌物。目前，PCBs對海洋環(huán)境的污染已引起全球性的關(guān)注。因此，要求其檢測方法要具有更高的準(zhǔn)確度。檢測方法的不確定度是判定測量結(jié)果準(zhǔn)確度的依據(jù)。近幾年，不確定度分析在食品檢測中越來越受到重視[2-7]。本研究根據(jù)JJF1059—1999《測量不確定度評定與表示》[8]，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.190—2006《食品中指示性多氯聯(lián)苯含量的測定》[9]，對氣相色譜法測定水產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯殘留量的不確定度進(jìn)行了分析與評估，明確了氣相色譜法測定水產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯含量不確定度的主要影響因素。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

河蟹(遼蟹)購于某市5家超市和3家農(nóng)貿(mào)市場。

PCBs標(biāo)準(zhǔn)品(規(guī)格為100μg/mL溶劑為異辛醇) 美國Accnstandard Inc公司；正己烷(農(nóng)殘級) 美國Fisher公司；二氯甲烷(農(nóng)殘級) 美國迪馬公司；無水硫酸鈉、濃硫酸(均為優(yōu)級純)；堿性氧化鋁(分析純)。

1.2 儀器與設(shè)備

6890氣相色譜儀(配電子捕獲檢測器和自動(dòng)進(jìn)樣器)美國安捷倫公司；TD5A-WS臺(tái)式低速離心機(jī) 湖南長沙湘儀檢測設(shè)備有限公司；N-1000S-W旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海愛朗儀器有限公司；BP211D電子天平 德國Sartorius公司。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液：準(zhǔn)確移取PCB單一標(biāo)準(zhǔn)品(分別為PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB153、PCB138和PCB180)各1mL，分別用正己烷定容至10mL，得到質(zhì)量濃度10μg/mL的單一標(biāo)準(zhǔn)溶液。再移取上述PCB單一標(biāo)準(zhǔn)溶液各1mL，混合后用正己烷定容至10mL，得到質(zhì)量濃度1μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

PCB198標(biāo)準(zhǔn)中間溶液：方法同PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液配制方法，得到質(zhì)量濃度1μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

標(biāo)準(zhǔn)混合液：各取PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液、PCB198標(biāo)準(zhǔn)中間溶液5mL，混合后用正己烷稀釋至100mL，得到質(zhì)量濃度0.05μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

加入試樣中的內(nèi)標(biāo)物PCB198標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確移取 PCB198標(biāo)準(zhǔn)中間溶液5mL，用正己烷稀釋至100mL，得到質(zhì)量濃度為0.05μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 測定方法

測定方法采用GB/T 5009.190—2006《食品中指示性多氯聯(lián)苯含量的測定》方法[9]，具體步驟如下：稱取10.00g試樣，加入1mL定量內(nèi)標(biāo)PCB198標(biāo)準(zhǔn)溶液、適量無水硫酸鈉，然后加入60mL正己烷-二氯甲烷(1:1，V/V)溶液，用40℃水浴振蕩提取2h，振蕩速度為200r/min。提取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干，將濃縮后的提取液用5mL正己烷分次轉(zhuǎn)移至5mL離心管，定容至刻度，然后加入0.5mL濃硫酸，振搖1min，3000r/min離心5min，除去硫酸層。重復(fù)上述操作直至有機(jī)相(上層)無顏色。有機(jī)相過堿性氧化鋁柱(在玻璃柱中，從底部起依次裝入2.5g活化堿性氧化鋁、2g無水硫酸鈉，用15mL正己烷預(yù)淋洗)，30mL(2×15mL)正己烷洗脫，25mL二氯甲烷-正己烷(5:95，V/V)溶液洗脫。將洗脫液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干。1mL正己烷定容，待測。

1.5 氣相色譜條件

色譜柱：HP-5石英毛細(xì)管柱(30m×0.32mm，0.25μm)；載氣(N2)流速2mL/min；升溫程序：初始溫度90℃，保持0.5min，然后以15℃/min升至200℃，保持5min，再以2.5℃/min升至250℃，保持2min，最后以20℃/min升至265℃，保持5min；進(jìn)樣口溫度：290℃；進(jìn)樣量：1.0μL；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；檢測器溫度：300℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

式中：RRF為目標(biāo)化合物對定量內(nèi)標(biāo)的相對響應(yīng)因子；An為標(biāo)準(zhǔn)工作液中目標(biāo)化合物的峰面積；Cs為標(biāo)準(zhǔn)工作液中定量內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度/(μg/L)；Cn為標(biāo)準(zhǔn)工作液中目標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度/(μg/L)；As為標(biāo)準(zhǔn)工作液中定量內(nèi)標(biāo)的峰面積。

式中：Xn為試樣中PCBs的含量/(μg/kg)；ms為試樣中加入定量內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量/ng；m為取樣質(zhì)量/g；As為試樣中定量內(nèi)標(biāo)的峰面積。

2.2 不確定度的來源分析

以河蟹中測定PCB28為例，從測量過程和數(shù)學(xué)模型分析可知測定的不確定度主要來源于以下幾個(gè)方面：標(biāo)準(zhǔn)溶液中目標(biāo)物和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度引入的不確定度(主要是指配制標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的不確定度，包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中量器校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)工作液配置過程中溫度變化產(chǎn)生的不確定度3部分組成)；試樣中內(nèi)標(biāo)物PCB198加入量引入的不確定度；試樣稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；試樣定容體積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；樣品處理操作過程的差異引入的不確定度(回收率不確定度評定)；氣相色譜峰面積引起的不確定度。

2.3 不確定度分量的評定

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液PCB28和內(nèi)標(biāo)物PCB198的質(zhì)量濃度引入的不確定度

2.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度

PCB28標(biāo)準(zhǔn)溶液是由美國Accnstandard Inc提供，其不確定度為2%，此不確定度為擴(kuò)展不確定度，屬正態(tài)分布，包含因子k＝2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1＝2%/2＝0.01，標(biāo)準(zhǔn)溶液純度為100%，其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1rel＝u1/100%＝0.01；內(nèi)標(biāo)物PCB198標(biāo)準(zhǔn)溶液不確定度為2%，包含因子k＝2，純度為98.9%，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1srel＝0.01。

2.3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)工作液配制過程中量器校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度

表1 各玻璃量器校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度Table 1 Uncertainty arising from calibration of volumetric flask and pipettes

標(biāo)準(zhǔn)工作液配制過程中使用了一系列玻璃量具，按照J(rèn)JG196—2006《常用玻璃量具檢定規(guī)程》的要求[10]，均有相應(yīng)的最大允許差，按照矩形分布，k＝ 3，其相對不確定度見表1。

由表1引入的總不確定度：

2.3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配置過程中溫度變化產(chǎn)生的不確定度

測定過程中實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度很難保持恒定，室溫在(20±5)℃的范圍內(nèi)變化。玻璃容器的體積受溫度變化影響很小，故可忽略不計(jì)，但環(huán)境溫度變化對溶劑的影響不能忽略，水在20℃的膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，按矩形分布計(jì)算。

表2 環(huán)境溫度變化引起的標(biāo)準(zhǔn)系列配制過程中的不確定度Table 2 Uncertainty arising from environmental temperature change during standard solution preparation

由表2引起的總不確定度：

2.3.1.4 合成標(biāo)準(zhǔn)溶液不確定度

由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、量具校準(zhǔn)、溫度變化不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度urel(Cn)或urel(Cs) ＝u1rel2+u2rel2+u3rel2＝0.013。

2.3.2 試樣中內(nèi)標(biāo)物PCB198加入量引入的不確定度

式中：ms為試樣中加入定量內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量/ng；Cs為加入試樣中的內(nèi)標(biāo)物PCB198標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度(此處為0.05μg/mL)；V為1mL分度吸管的體積/mL。

根據(jù)式(3)可知，試樣中內(nèi)標(biāo)物PCB198加入量引起的不確定度主要由配制質(zhì)量濃度為0.05μg/mL的PCB198標(biāo)準(zhǔn)溶液過程中引入的不確定度和1mL吸量管引起的不確定度組成。其中，前者不確定度計(jì)算過程與2.3.1節(jié)相同，結(jié)果為0.013；1mL吸量管A級最大允許差為±0.008mL，按矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)＝0.008/1mL吸量管A級當(dāng)實(shí)驗(yàn)室溫度在(20±5)℃范圍內(nèi)變化時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度utemp(V)＝0.000606mL，合成1mL分度吸管A級的相對不確定度為則試樣中內(nèi)標(biāo)物PCB198加入量引入的不確定0.014。

2.3.3 試樣稱量引入的不確定度

樣品稱樣量為10.002g，稱量使用的天平最小分度為1mg，最大允許誤差為±5mg，其不確定度來自于天平的校準(zhǔn)，服從矩形分布，包含因子其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：由于稱量分皮質(zhì)量和凈質(zhì)量兩次測定，因此稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.4 試樣定容體積引起的不確定度

本方法中最終定容體積為1.0mL，樣品采用吸量管定容，根據(jù)JJG196—2006《常用玻璃量具檢定規(guī)程》，1mL吸量管的最大允許誤差為±0.008mL，屬矩形分布，由此產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.5 樣品處理操作過程的差異引起的不確定度(回收率不確定度評定)

在樣品處理過程中，樣品的均勻性、儀器本身的性能以及實(shí)驗(yàn)人員的操作等因素使實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟都會(huì)引入不確定度，使測定結(jié)果的一致性受到影響，所以針對樣品處理操作過程中的差異引起的不確定度，本實(shí)驗(yàn)以5次實(shí)驗(yàn)的回收率統(tǒng)一進(jìn)行評定。該方法在添加量為5μg/kg的PCBs標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，回收率為95.2%～99.8%，由此產(chǎn)生的不確定度(式中：xmax為最高回收率，xmin為最低回收率，n為測定次數(shù))，可以得出樣品處理操作過程的差異引入的不確定度

2.3.6 氣相色譜峰面積引起的不確定度

PCB28峰面積直接影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確度，峰面積的不確定度主要由樣液進(jìn)樣的重復(fù)性和標(biāo)樣進(jìn)樣的重復(fù)性引起，本實(shí)驗(yàn)使用自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0μL，重復(fù)進(jìn)樣5次，對標(biāo)準(zhǔn)工作液中內(nèi)標(biāo)物PCB198與PCB28峰面積之比(As/An)標(biāo)樣、樣液中PCB28與內(nèi)標(biāo)物PCB198峰面積之比(An/As)樣液、樣品中PCB28含量Xn/(μg/kg)及標(biāo)準(zhǔn)差(S)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表3。

表3 計(jì)算重復(fù)性不確定度的有關(guān)量值Table 3 Metric values of uncertainty arising from calculation repeatability

由表3計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工作液重復(fù)測定引入的不確定度u(A1)＝S/n＝0.0030, 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工作液重復(fù)測定引入的相對不確定度urel(A1)＝0.0030/1.467＝0.0020；同理，計(jì)算樣液重復(fù)測定引入相對不確定度urel(A2)＝0.0040。合成標(biāo)準(zhǔn)工作液和樣液重復(fù)測定引入的不確定度：

2.3.7 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

綜上所述，氣相色譜法測定河蟹中PCB28含量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3.8 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k＝2，擴(kuò)展不確定度U＝k×uc＝2×0.15＝0.30μg/kg。

2.3.9 測量不確定度報(bào)告

河蟹中PCB28含量測量結(jié)果表示為Y＝(5±0.30)μg/kg，k＝2。

2.3.10 多氯聯(lián)苯七種異構(gòu)體在河蟹中測定結(jié)果的不確定度

不確定度結(jié)果見表4。

表4 PCBs七種異構(gòu)體擴(kuò)展不確定度Table 4 Expanded uncertainty of 7 PCB isomers μg/kg

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)從標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、內(nèi)標(biāo)物加入量、樣品稱量、定容體積、樣品處理操作過程的差異、氣相色譜峰面積等幾個(gè)方面對氣象色譜法測定水產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯殘留的不確定度進(jìn)行了分析，結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量濃度和樣品處理操作過程的差異對測定結(jié)果的不確定度貢獻(xiàn)較大。因此在檢測過程中應(yīng)盡量使用不確定度小、純度高的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平行性，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

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Uncertainty Analysis for the Determination of Polychorinated Biphenyls in River Crab by GC

ZHENG Huai-dong，LIU Xue-guang，GUAN Li*，TANG Zhi-yu
(Bureau of Testing on Aquatic Products Quality Safety of Liaoning Province, Shenyang 110031, China)

According to JJG1059—1999MeasurementUncertaintyand Results Indication, a mathematic model of uncertainty evaluation for the determination of polychorinated biphenyls (PCBs) in river crab by gas chromatography (GC) was established.The whole determination procedure was systematically investigated to analyze the sources of determination uncertainty.Meanwhile, the uncertainty of each variable was also evaluated and synthesized. The major affecting factors of GC determination uncertainty for PCBs in river crab were achieved.

gas chromatography (GC)；river crab；polychorinated biphenyls (PCBs)；uncertainty

TS254.7

A

1002-6630(2011)16-0334-04

2010-12-16

鄭懷東(1970—)，男，工程師，碩士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測。E-mail：zhd@lnhyw.gov.cn

*通信作者：關(guān)麗(1983—)，女，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)槭称钒踩|(zhì)量控制。E-mail：guanli0625@163.com