張紅莉 許均華 徐文泱 李 勇

(1. 郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖南 郴州 423000；2. 湖南省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410111)

HGC和UV-HGC測(cè)定植物油中溶劑殘留量的不確定度評(píng)定

張紅莉1許均華1徐文泱2李 勇1

(1. 郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖南 郴州 423000；2. 湖南省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410111)

通過(guò)頂空氣相色譜法和超聲振蕩-頂空氣相色譜法測(cè)定植物油中六號(hào)溶劑殘留量，對(duì)測(cè)定過(guò)程中的不確定度來(lái)源進(jìn)行分析，依據(jù)JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》和CNAS-GL06 《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》中有關(guān)規(guī)定，建立數(shù)學(xué)模型，并對(duì)各分量進(jìn)行量化，評(píng)定結(jié)果表明：影響檢測(cè)結(jié)果不確定度的關(guān)鍵控制點(diǎn)為樣品的前處理和標(biāo)準(zhǔn)曲線。

頂空氣相色譜；超聲振蕩；六號(hào)溶劑；不確定度

Abstract： The possible uncertainties in the determination of No.6 solvent residual in vegetable oil by headspace gas chromatography and ultrsonic vibration-headspace gas chromatography were analyzed and evaluated. According toEvaluationandExpressionofUncertaintyinMeasurement(JJF 1059.1—2012) andGuidanceonEvaluatingtheUncertaintyinChemicalAnalysis(CNAS-GL06), a mathematical model of uncertainty was established. To quantify each component, the results showed that the key influence factor of uncertainty of test was the pretreatment of samples and its standard curve.

Keywords： headspace gas chromatography; ultrasonic vibration; No.6 solvent; uncertainty

食用油的加工生產(chǎn)通常有精煉、壓榨、浸出3種方法，較其他方法，浸出法具有出油率高等優(yōu)點(diǎn)，備受生產(chǎn)企業(yè)青睞[1]，浸出油多采用六號(hào)溶劑為萃取劑[2-3]，雖工藝上會(huì)對(duì)其進(jìn)行脫除處理，但仍有溶劑殘留風(fēng)險(xiǎn)，可致呼吸中樞麻痹、皮膚屏障功能損傷、周?chē)窠?jīng)和造血功能損害[4-6]。加強(qiáng)對(duì)食用油中溶劑殘留量的監(jiān)控，有利于提高油脂的衛(wèi)生品質(zhì)和食品質(zhì)量安全。

中國(guó)在20世紀(jì)70年代已經(jīng)開(kāi)始采用氣相色譜對(duì)食用油中的溶劑殘留進(jìn)行研究[7]，現(xiàn)行有效的GB 5009.262—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中溶劑殘留量的測(cè)定》采用頂空氣相色譜法[8]，筆者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、反復(fù)的檢測(cè)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)采用超聲振蕩-頂空氣相色譜法在檢測(cè)食用油中的溶劑殘留量時(shí)，時(shí)間效率上優(yōu)于GB 5009.262—2016。為了確保測(cè)量結(jié)果的可信度[9]，本試驗(yàn)依據(jù)JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》、CNAS-GL06 《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》和GB/T 27411—2012《檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中常用不確定度評(píng)定方法與表示》規(guī)定的基本方法和程序，對(duì)頂空氣相色譜法[8]和超聲振蕩-頂空氣相色譜法2種方法的測(cè)量不確定度進(jìn)行比較與分析，找出主要分量，以期為食用油中檢測(cè)溶劑殘留的質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度10 mg/mL，溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，國(guó)家糧食局科學(xué)研究院；

N，N-二甲基乙酰胺(N-N-Dimethylacetamide，DMAC)：純度≥99%，上海滬震實(shí)業(yè)有限公司；

正庚烷(C7H16)：純度≥99%，東莞市喬科化學(xué)有限公司；

植物油：湖南郴州市售散裝油；

氣相色譜儀：GC-2010型，配氫火焰離子化檢測(cè)器，日本島津公司；

電子天平：JY20002型，感量0.01 g，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；

移液槍?zhuān)篞21476E型，德國(guó)艾本德股份公司；

超聲波振蕩器：KQ5200ED 型，昆山市超聲儀器有限公司；

鼓風(fēng)干燥箱：BON-250型，上海三騰儀器有限公司；

恒溫振蕩器：AOC-5000 SHIMADZU型，蘇州普今生物科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品的提取

(1) 頂空氣相色譜法：稱(chēng)取植物油樣品5 g于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，向植物油樣品中迅速加入5 μL正庚烷標(biāo)準(zhǔn)工作液作為內(nèi)標(biāo)，用手輕微搖勻后密封。保持頂空進(jìn)樣瓶直立，待分析[8]。

(2) 超聲振蕩-頂空氣相色譜法：稱(chēng)取植物油樣品5 g于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，向植物油樣品中迅速加入5 μL正庚烷標(biāo)準(zhǔn)工作液作為內(nèi)標(biāo)，密封后保持頂空進(jìn)樣瓶直立，置于超聲波振蕩器500 W、50 ℃超聲10 min，待分析。

1.2.2 色譜條件

(1) 頂空氣相色譜法：色譜柱：HP-5(30 m×0.32 mm，0.25 μm)；載氣：氮?dú)?純度≥99.999%，流速：1 mL/min)；進(jìn)樣口溫度：250 ℃，檢測(cè)器溫度：300 ℃；進(jìn)樣模式：分流模式，分流比100∶1；氫氣流速：25 mL/min；空氣流速：300 mL/min；柱溫：初始溫度50 ℃，保持3 min，然后以1 ℃/min程序升溫至55 ℃，保持3 min，再以30 ℃/min升溫至200 ℃，保持3 min；頂空恒溫60 ℃保持30 min[8]。

(2) 超聲振蕩-頂空氣相色譜法：根據(jù)文獻(xiàn)[8]修改如下：頂空恒溫60 ℃保持5 min。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 參照文獻(xiàn)[8]。

1.2.4 數(shù)學(xué)模型的建立 用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算植物油中溶劑殘留量，其數(shù)學(xué)模型為：

(1)

式中：

C——試樣中六號(hào)溶劑殘留的含量，mg/kg；

Rec——同步加標(biāo)試樣的回收率，%；

m——試樣的稱(chēng)樣量，g；

y樣——試樣中六號(hào)溶劑面積歸一總和；

b——標(biāo)準(zhǔn)曲線的截距；

a——標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。

1.2.5 不確定度分量的主要來(lái)源 根據(jù)式(1)分析，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、樣品稱(chēng)量、方法回收率是影響測(cè)量結(jié)果不確定度的因素，其中精密度、偏倚被歸入方法回收率的不確定度中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的含量、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的配制過(guò)程和標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合被歸入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度中。各相關(guān)不確定度分量見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)過(guò)程中不確定度的分量構(gòu)成

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液不確定度分量

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的不確定度 這一過(guò)程產(chǎn)生的不確定度屬A類(lèi)不確定度，查標(biāo)準(zhǔn)證書(shū)，六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液標(biāo)準(zhǔn)值10.0 mg/mL，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.5 mg/mL(n=10)，則六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表1 移液槍的不確定度

2.1.3 最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線的不確定度 采用6個(gè)水平的六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別用頂空氣相色譜法和超聲振蕩-頂空氣相色譜法測(cè)定3次，得到相應(yīng)的峰面積，用最小二乘法擬合[11]，得到擬合方程及相關(guān)系數(shù)r，見(jiàn)表2。

以擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線為定量，對(duì)被測(cè)植物油樣測(cè)量6次，見(jiàn)表3。

根據(jù)式(2)～(5)計(jì)算最小二乘法擬合的標(biāo)準(zhǔn)曲線過(guò)程引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(2)

表2 線性回歸方程擬合過(guò)程及結(jié)果?

表3 樣品中六號(hào)溶劑殘留量平行測(cè)量結(jié)果?

? A表示頂空氣相色譜法；B表示超聲振蕩-頂空氣相色譜法。

(3)

(4)

(5)

式中：

S(A)——工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

a——工作曲線的斜率；

p——樣品平行測(cè)量的次數(shù)；

n——所配標(biāo)準(zhǔn)溶液個(gè)數(shù)；

m——標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測(cè)定的次數(shù)；

C0——樣品中六號(hào)溶劑殘留量的平均質(zhì)量，μg；

SC/C——標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量殘差的平方和；

yij/y內(nèi)標(biāo)——各標(biāo)準(zhǔn)溶液與正庚烷內(nèi)標(biāo)物響應(yīng)值之比；

yi/y內(nèi)標(biāo)——線性方程計(jì)算響應(yīng)值；

Ci——各標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量，μg。

2.1.4 分量計(jì)算校準(zhǔn)過(guò)程產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液不確定度最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)引入不確定度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

(1) 頂空氣相色譜法：

(2) 超聲振蕩-頂空氣相色譜法：

2.2 由樣品前處理引入的不確定度

2.2.1 樣品的稱(chēng)量過(guò)程引入的不確定度 電子天平JY20002型檢定證書(shū)給出測(cè)量范圍在<500 g時(shí)，不確定度u(m)=5 mg，當(dāng)稱(chēng)樣量為5 g時(shí)，引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.2 樣品提取引入的不確定度 樣品的提取包含很多步驟[12-14]，確定每一步對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的不確定度影響是比較困難的。本試驗(yàn)采用加標(biāo)回收率對(duì)樣品前處理整個(gè)過(guò)程中引入的不確定度進(jìn)行評(píng)定。在陰性樣品中加入六號(hào)溶劑標(biāo)準(zhǔn)品，使其含量為200 μg，同時(shí)對(duì)加標(biāo)樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

回收率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(6)

回收率引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(7)

為了確定回收率是否計(jì)入六號(hào)溶劑殘留量的計(jì)算，應(yīng)按式(8)計(jì)算t值，對(duì)回收率進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)：

表4 最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)引入不確定度計(jì)算結(jié)果?

? A表示頂空氣相色譜法；B表示超聲振蕩-頂空氣相色譜法。

表5 回收率試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果?

? A表示頂空氣相色譜法；B表示超聲振蕩-頂空氣相色譜法。

(8)

由加標(biāo)回收率試驗(yàn)平行測(cè)定6次，則自由度為5，置信概率為95%時(shí)，查檢驗(yàn)臨界值分布表，t(95,n-1)=t(95,5)=2.57[9]。

當(dāng)t<2.57時(shí)，則與回收率無(wú)顯著性差異，無(wú)需采用回收率修正結(jié)果；

由表6可知，頂空氣相色譜法、超聲振蕩-頂空氣相色譜法測(cè)定的六號(hào)溶劑殘留顯著性差異均>2.57，結(jié)果需乘以回收率校正因子以修正。

表6 植物油中六號(hào)溶劑殘留量顯著性檢驗(yàn)

由上述不確定度分量所得樣品前處理過(guò)程不確定度為：

2.3 測(cè)試過(guò)程隨機(jī)效應(yīng)產(chǎn)生的不確定度

樣品的測(cè)試過(guò)程中，隨機(jī)效應(yīng)不確定度主要來(lái)源于樣品的均勻性、樣品的代表性、天平的重復(fù)性、進(jìn)樣的重復(fù)性和儀器測(cè)量的重復(fù)性等，隨機(jī)效應(yīng)所導(dǎo)致的不確定度可以通過(guò)樣品的重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行A類(lèi)評(píng)定。本次隨機(jī)抽取樣品進(jìn)行3次平行測(cè)試，其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表7。其中：

樣品重復(fù)測(cè)試試驗(yàn)偏差：

(9)

式中：

C——極差系數(shù)，當(dāng)測(cè)量次數(shù)n=3時(shí)，C=1.69[9]。

樣品重復(fù)測(cè)試的不確定度：

(10)

樣品重復(fù)測(cè)試的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(11)

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ucrel(X)及擴(kuò)展不確定度U的計(jì)算

以上各不確定度分量相互獨(dú)立，不考慮分量間的相關(guān)性，則影響植物油中六號(hào)溶劑殘留合成不確定度Ucrel(X)和擴(kuò)展不確定度U見(jiàn)表8。

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度：

(12)

相對(duì)擴(kuò)展不確定度：

Urel=K×Ucrel(X) (95%置信水平下，取K=2)。

(13)

擴(kuò)展不確定度：

(14)

由表8可知，測(cè)定植物油中六號(hào)溶劑殘留量時(shí)，頂空氣相色譜法和超聲振蕩-頂空氣相色譜法不確定度分量貢獻(xiàn)較大的都是標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、標(biāo)準(zhǔn)溶液配置、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合等，而樣品的稱(chēng)量、樣品的提取、隨機(jī)效應(yīng)的相對(duì)不確定度較小，且各不確定度數(shù)值都是頂空氣相色譜法大于超聲振蕩-頂空氣相色譜法。

本試驗(yàn)測(cè)試的樣品中六號(hào)溶劑殘留量，取K=2。

采用頂空氣相色譜為：

表7 植物油中六號(hào)溶劑殘留量的檢測(cè)結(jié)果?

? A表示頂空氣相色譜法；B表示超聲振蕩-頂空氣相色譜法。

表8 影響植物油中六號(hào)溶劑殘留量測(cè)定結(jié)果的不確定度分量一覽表?

? A表示頂空氣相色譜法；B表示超聲振蕩-頂空氣相色譜法；對(duì)合成不確定度的貢獻(xiàn)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量數(shù)值的數(shù)量級(jí)來(lái)確定(1表示貢獻(xiàn)大，2表示貢獻(xiàn)較小)。

采用超聲振蕩-頂空氣相色譜法為：

3 結(jié)論

在測(cè)定植物油中六號(hào)溶劑殘留量時(shí)，通過(guò)比較頂空氣相色譜法和超聲振蕩-頂空氣相色譜法分析影響測(cè)定結(jié)果不確定因素：標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、樣品的稱(chēng)量、樣品的提取和隨機(jī)效應(yīng)等，得出影響結(jié)果的主要不確定度來(lái)源為：標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、標(biāo)準(zhǔn)溶液配置、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合，而樣品的稱(chēng)量、樣品的提取和隨機(jī)效應(yīng)的相對(duì)不確定度較小。本文測(cè)試的樣品中六號(hào)溶劑殘留量，采用頂空氣相色譜為：(39.32±4.78) mg/kg(K=2)；采用超聲振蕩-頂空氣相色譜法為：(39.78±2.18) mg/kg(K=2)。

因此，在今后的檢驗(yàn)試驗(yàn)中，應(yīng)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過(guò)程和標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合的質(zhì)量控制，以保障試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性。同時(shí)從2種試驗(yàn)方法的不確定度評(píng)估來(lái)看，頂空氣相色譜法都大于超聲振蕩-頂空氣相色譜法，因此在條件允許的情況下，應(yīng)該選擇精度更高，時(shí)間效率更優(yōu)的超聲振蕩-頂空氣相色譜法進(jìn)行試驗(yàn)。

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Uncertainty evaluation for the determination of solvent residual in vegetable oil by headspace gas chromatography and ultrasonic vibration-headspace gas chromatography

ZHANG Hong-li1XUJun-hua1XUWen-yang2LIYong1

(1.ChenzhouCenterforFoodandDrugControl,Chenzhou,Hunan423000,China;2.HunanInstituteofFoodQualitySupervisionInspectionandResearch,Changsha,Hunan410111,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.012

湖南省食品藥品監(jiān)督管理局食品藥品安全科技項(xiàng)目(編號(hào)：湘食藥科R201701)

張紅莉(1984—)，女，郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心中級(jí)工程師，碩士。E-mail:254185307@qq.com

2017—06—21