邢常瑞　王曦如　陸晨浩　趙小旭　張彥明　袁建

[摘要]本研究結(jié)合膠體金快速定量法，研發(fā)了重金屬離子鉛快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)。通過全國11家檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)利用該系統(tǒng)測定糧食中鉛，證明其適用于大米、糙米、玉米、小麥等糧食中鉛的快速定量檢測，對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，驗(yàn)證方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性。測定大米/糙米中重金屬鉛的檢出限為12.36μg/kg，定量限為35.38μg/kg;測定小麥中重金屬鉛的檢出限為11.89μg/kg，定量限為35.28μg/kg;測定玉米中重金屬鉛的檢出限為12.26μg/kg，定量限為36.34μg/kg。其能夠滿足國標(biāo)檢測要求。通過對不同糧食中重金屬鉛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室協(xié)作測試，重復(fù)性的變異系數(shù)小于10%，再現(xiàn)性變異系數(shù)小于15%，說明該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)糧食中重金屬鉛的檢測。

[關(guān)鍵詞]鉛定量檢測快速檢測系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證;統(tǒng)計(jì)分析

中圖分類號：TS201.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

鉛是對人類健康有巨大毒害作用的金屬元素之一，可以通過食物、飲水和空氣進(jìn)入人體[1]。當(dāng)人體中鉛含量升高時，會破壞血紅蛋白的合成，造成貧血、腎損傷，導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)，破壞人體的神經(jīng)中樞、影響腦發(fā)育[2]。環(huán)境中鉛含量絕大部分是來自含鉛汽油的使用、煤炭的燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、固體廢棄物燃燒等[3]。

由于鉛在環(huán)境中的蓄積增加了糧食產(chǎn)區(qū)小麥、稻谷和玉米鉛的暴露風(fēng)險(xiǎn)，因此開發(fā)能夠現(xiàn)場、快速、便攜的定量檢測系統(tǒng)迫在眉睫。目前的儀器檢測方法對鉛的檢測靈敏度差、本底值高，同時儀器法價(jià)格昂貴，不適合進(jìn)行現(xiàn)場快速檢測[4]。在之前的研究中，筆者所在團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)了重金屬離子鎘快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)，系統(tǒng)小巧輕便、操作簡單、檢測結(jié)果可以追溯，適用于糧庫篩查和監(jiān)測[5-8]。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了糧食中鉛定量檢測快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)際樣品的測試和實(shí)驗(yàn)室檢測協(xié)作驗(yàn)證工作。

目前利用膠體金免疫層析法系統(tǒng)檢測檢測糧食中重金屬離子鉛并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的工作較少，而儀器檢測方法的驗(yàn)證工作已經(jīng)很多[9-10]。因此文章基于膠體金免疫層析技術(shù)，分析鉛定量檢測快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)的性能，對于糧庫和糧食收購企業(yè)來說具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

HMG001系列糧食質(zhì)量安全快速檢測及監(jiān)測分析系統(tǒng)：北京美正生物科技有限公司。

超純水、硝酸、硫酸、EDTA、乙酸乙酯、甲醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氯化鈉等。選擇的測試糧食樣本覆蓋大米/糙米，小麥和玉米，重金屬鉛濃度在國標(biāo)限量范圍上下（93.6～320.1μg/kg），樣品經(jīng)過定值，部分有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

1.2 樣品的分發(fā)

樣品分發(fā)前，對樣品的均勻性、穩(wěn)定性、操作指導(dǎo)書等進(jìn)行審議，通過隨機(jī)的方式發(fā)放樣品，除了第五個實(shí)驗(yàn)室沒有小麥和玉米樣品，其他10個實(shí)驗(yàn)室測定樣品分別為1個糙米、2個大米、1個玉米和1個小麥。樣品與操作指導(dǎo)書和檢測系統(tǒng)郵寄給參加能力驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)室。

1.3 檢測過程和方法

基于免疫學(xué)原理和分析系統(tǒng)的原理，具體檢測過程和方法參考之前的報(bào)道[8]。

1.4 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證和結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

本方法選取行業(yè)內(nèi)外11家實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。在這個試驗(yàn)中，要求操作員按照步驟進(jìn)行準(zhǔn)確操作，進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，記錄原始數(shù)據(jù)，并將測量結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位。郵寄原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對收集的定量檢測結(jié)果，按照《測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度 第2部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法》（GB/T 6379.2-2004）[11]和《利用重復(fù)性、再現(xiàn)性和正確度的估計(jì)值評估測量不確定度的指南》（GB/Z 22553-2010）[12]分析數(shù)據(jù)，對統(tǒng)計(jì)分析中出現(xiàn)的可疑結(jié)果和異常值，需要結(jié)合專家評議方式來判定是否采用。

2 結(jié)果和分析

對11個實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果根據(jù)國標(biāo)GB/T 6379.2-2004[11]和GB/Z 22553-2010[12]，采用柯克倫檢驗(yàn)和格拉布斯檢驗(yàn)剔除離群值，計(jì)算重復(fù)性、再現(xiàn)性以及變異系數(shù)，評價(jià)檢測和監(jiān)測系統(tǒng)的性能。

2.1 原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

收集到的11個實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果和單元平均值分別見圖1和表1，5個不同水平的樣品標(biāo)記為糙米A、大米B、大米C、小麥D和玉米E?？芍?，對于糙米A檢測最低值為83.63μg/kg，最高值為112.73，平均值為96.94μg/kg。大米B測定的最低值為180.42μg/kg， 最高值為243.19μg/kg，平均值為217.028μg/kg。對于大米C測定的最低值為286.15，最高值為363.33μg/kg，平均值為326.755μg/kg。對于小麥D測定最低值為183.21μg/kg，最高值為223.20μg/kg，平均值為216.613μg/kg。對于玉米E測定最低值為178.55μg/kg，最高值為243.85μg/kg，平均值為233.196μg/kg。

2.2 原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

2.2.1 精密度

精密度指的是在規(guī)定條件下，獨(dú)立測試結(jié)果間的一致程度，精密度越低，標(biāo)準(zhǔn)差越大。標(biāo)準(zhǔn)差，在概率統(tǒng)計(jì)中最常使用作為統(tǒng)計(jì)分布程度上的測量，反映組內(nèi)個體間的離散程度。

由表2可知，對于糙米A檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為2號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為11.158，最低為8號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為2.588。對于大米B檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為7號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為14.185，最低為1號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為3.207。對于大米C檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為3號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為18.291，最低為5號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為2.890。對于小麥D檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為2號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為17.514，最低為7號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為1.137。對于玉米E檢測標(biāo)準(zhǔn)差最大為11號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為12.728，最低為7號實(shí)驗(yàn)室，結(jié)果為1.651。

2.2.2 一致性和離群值的檢查

對統(tǒng)計(jì)的測定結(jié)果進(jìn)行一致性和離群值的檢查。離群值是指樣本中的一個或幾個觀測值，它們離開其他觀測值較遠(yuǎn)，暗示它們可能來自不同的總體。根據(jù)樣品（n）的數(shù)量和實(shí)驗(yàn)室（p）的個數(shù)，按照規(guī)定進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。

①n=3，p=11，柯克倫檢驗(yàn)5%臨界值為0.417;1%臨界值為0.504。

對水平1，實(shí)驗(yàn)室2的s最大：

∑S=544.331;柯克倫檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值=0.229? ? ? ? ?（1）

對水平2，實(shí)驗(yàn)室7的s最大：

∑S=981.826;柯克倫檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值=0.205? ? ? ? ?（2）

對水平3，實(shí)驗(yàn)室3的s最大：

∑S=1724.375;柯克倫檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值=0.194? ? ? ? ? ?（3）

水平1，水平2和水平3的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量小于或等于5%臨界值，表明被檢驗(yàn)項(xiàng)目為正確值。

②n=3，p=10，柯克倫檢驗(yàn)5%臨界值為0.445;1%臨界值為0.536。

對水平4，實(shí)驗(yàn)室2的s最大：

∑S=491.847;柯克倫檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值=0.624? ? ? ? ? ?（4）

對水平5，實(shí)驗(yàn)室11的s最大：

∑S=577.639;柯克倫檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值=0.280? ? ? ? ? ?（5）

水平4的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量大于1%臨界值，表明被檢驗(yàn)項(xiàng)目為統(tǒng)計(jì)離群值，且用雙星號（**）標(biāo)出。

水平5的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量小于或等于5%臨界值，表明被檢驗(yàn)項(xiàng)目為正確值。

水平4中的一個最小單元平均值經(jīng)檢驗(yàn)為離群值，需要將其剔除。對剩余的單元值經(jīng)過重復(fù)檢驗(yàn);檢驗(yàn)結(jié)果表明沒有一個單元均值（極大值）為離群值。對兩個離群值進(jìn)行格拉布斯檢驗(yàn)表明沒有一個單元均值為離群值。

水平5中的兩個最小單元平均值經(jīng)格拉布斯檢驗(yàn)為離群值，需要將最小單元平均值值剔除。對剩余的單元值的兩個離群值（極大值）進(jìn)行格拉布斯檢驗(yàn)表明沒有一個單元均值為離群值。

2.2.3 平均值（mj）、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（Srj）和再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差（SRj）的計(jì)算

按照GB/T 6379所定義的諸方差進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表4和表5。將來自11個實(shí)驗(yàn)室5組糧食樣品的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，樣品包含天然陽性樣品，陽-陰定量混配樣品，有證標(biāo)準(zhǔn)樣品。精密度分析結(jié)果見表4。表4中的數(shù)據(jù)沒有顯示出它們與m有任何依賴關(guān)系。因而可用它們的平均值。檢測結(jié)果在93.6～320.1μg/kg，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（Sr =8.283），再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差（SR=16.051），試驗(yàn)中共測到2個離群值，在分析中予以剔除。重復(fù)性的變異系數(shù)小于10%，再現(xiàn)性變異系數(shù)小于15%，均符合《食品法典委員會程序手冊》（第二十版）中關(guān)于聯(lián)合驗(yàn)證的要求。說明本方法在各實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證均有很好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。

3 結(jié) 論

本次實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證按照計(jì)劃，共有11家國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)參與，評價(jià)了糧食中鉛定量檢測快速檢測系統(tǒng)的性能，并對結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，部分實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)可疑結(jié)果，剔除離異值。對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明，測定結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性符合要求。由此可知，該檢測快速檢測系統(tǒng)適用于糧食收購現(xiàn)場快速檢測和監(jiān)測。

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Colloid Gold Strip Quantitative Detection System Based Lead Detection and Verification in Grain

Xing Changrui1，Lu Chenhao1，Wang Xiru1，Zhao Xiaoxu2， Zhang Yanming2，Yuan Jian1

（1.Nanjing University of Finance and Economics，Jiangsu，Nanjing 210023;

2.Beijing Meizheng Biotech Co.，Ltd.，Beijing 102101）

Abstract： Combined with colloidal gold rapid quantification， this study developed lead rapid detection and monitoring and analysis system. By using the system， 11 detection institutions have determined the concentration of lead in grain， such as rice， brown rice， corn and wheat. The results were through a statistical analysis to obtain the repeatability and reproducibility. The detection limit of heavy metal lead in rice/brown rice was 12.36 μg/kg and the quantitative limit was 35.38 μg/kg. The detection limit of heavy metal lead in wheat was 11.89 μg/kg and the quantitative limit was 35.28 μg/kg. The detection limit of heavy metal lead in corn was 12.26 μg/kg and the quantitative limit is 36.34 μg/kg. The results could meet the national standard testing requirements. Through laboratory collaborative testing of heavy metal lead in different grains， the coefficient of repetitive variability is less than 10%， and the reproducibility variability coefficient is less than 15%， which means the system can be used for the detection of lead in grain.

Key Words：rapid detection system for quantitative testing of lead，laboratory verification，statistical analysis

收稿日期：2019-06-17

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFD0401404）;南京財(cái)經(jīng)大學(xué)2018年度教改課題（JGZ001）。

作者簡介：邢常瑞，男，博士，講師，研究方向?yàn)槭称钒踩?/p>

通信作者：袁建，男，本科，教授，研究方向?yàn)槭称钒踩?/p>