邵秋鳳 王 磊 劉文棟

上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院（上海 201114）

丙烯酰胺（AM）是一種水溶性較好的神經(jīng)毒性物質(zhì)，可通過食物、呼吸系統(tǒng)和皮膚輕易進(jìn)入人體，并且可能導(dǎo)致比較嚴(yán)重的健康問題，包括損壞神經(jīng)系統(tǒng)和DNA。[1]早在1994年，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）就已經(jīng)將丙烯酰胺列為2A 類致癌物，即“人類可能致癌物”，這一結(jié)論更加說明了丙烯酰胺的危害性。[2-3]2010年3 月30 日，歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）在高度關(guān)注物質(zhì)（SVHC）清單中增加了丙烯酰胺，將其列入重點(diǎn)監(jiān)管范圍。根據(jù)REACH 法規(guī)第137（1）條a 的規(guī)定，丙烯酰胺為致癌1B 類和致畸1b 類物質(zhì)[3]。此外，丙烯酰胺也被發(fā)現(xiàn)能抑制腦能量代謝。[4]

本方法采用液相色譜法測(cè)定液體膠黏劑中丙烯酰胺的含量，并采用外標(biāo)法在水基柱上進(jìn)行分離和測(cè)量。根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示指南》[2]，通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的各個(gè)不確定度的分量進(jìn)行量化，從而能夠更加準(zhǔn)確地表達(dá)丙烯酰胺在實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的多種不確定因素，以此來(lái)提高測(cè)量精度，并提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。

1 實(shí)驗(yàn)步驟和定量方法

GB 21027—2020《學(xué)生用品的安全通用要求》在修訂時(shí)，將液體膠黏劑中丙烯酰胺限量納入了其中，其中檢測(cè)方法引用了EN 71-10：2005《玩具安全 第10 部分：有機(jī)化合物 樣品制備和提取》和EN 71-11：2005《玩具安全 第11 部分：有機(jī)化合物 檢驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè)。本方法參照該標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，但對(duì)前處理方法進(jìn)行了改進(jìn)，按照質(zhì)量來(lái)取樣，計(jì)算結(jié)果以g/kg 表示。

1.1 原理

以去離子水作為模擬物提取學(xué)生用液體膠黏劑中的丙烯酰胺，在常溫下振蕩萃取，提取液經(jīng)濾膜過濾后，用高效液相色譜進(jìn)行測(cè)定。使用Dionex Ion-Pac ICE-ASI 色譜組柱進(jìn)行分離和測(cè)定，用二極管陣列檢測(cè)器檢測(cè)，外標(biāo)法定量。

1.2 測(cè)量條件（色譜配置和分析條件）

采用Agilent 1260 高效液相色譜儀，配二極管陣列檢測(cè)器（DAD）。

流動(dòng)相為100%去離子水；流速為0.4 mL/min；柱溫為25 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)為198 nm；進(jìn)樣體積為20 μL；色譜柱為Dionex IonPac ICE-ASI 柱（4 mm×250 mm）。

1.3 測(cè)定程序

1.3.1 配制丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取0.1 g（精確至0.000 1 g）丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并置于100 mL 容量瓶?jī)?nèi)，用去離子水將其稀釋為質(zhì)量濃度為1 000 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)儲(chǔ)備溶液。精密移取1.0 mL 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)儲(chǔ)備液于100 mL 容量瓶中，用去離子水稀釋配制成質(zhì)量濃度為10 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

依次移取丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 mg/L）0.2，0.4，0.8，2 及4 mL，分別放入100 mL 容量瓶中，加去離子水稀釋至刻度后，振搖混勻，即可得到丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其質(zhì)量濃度依次為0.02，0.04，0.08，0.2 和0.4 mg/L。利用高效液相色譜測(cè)定定量離子峰面積及其質(zhì)量濃度（mg/L），建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

1.3.3 樣品制備和測(cè)定

稱取樣品2～3 g（精確至0.000 1 g），并將其放入錐形瓶中，加入100 mL 去離子水，然后在室溫下振蕩萃?。?0±5）min。萃取后的提取液通過0.2 μm 濾膜，使用高效液相色譜對(duì)濾液進(jìn)行檢測(cè)。若樣品中丙烯酰胺含量超過曲線范圍，減少稱樣量后重新測(cè)定。

1.3.4 結(jié)果計(jì)算

式中：X 為丙烯酰胺含量，mg/kg；ρ 為通過標(biāo)準(zhǔn)曲線得出的試樣溶液中丙烯酰胺的質(zhì)量濃度，mg/L；V 為試樣溶液的體積，mL；m 為試樣的質(zhì)量，g。

2 不確定度的來(lái)源和定量

根據(jù)丙烯酰胺含量的測(cè)量程序及公式⑴可知，不確定度來(lái)源包括如下幾個(gè)方面：

（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度up；（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的不確定度ul；（3）線性回歸方程的不確定度url；（4）樣品稱量引入的不確定度um；（5）重復(fù)性引入的不確定度ur。

其中，（5）為A 類不確定度，（1）、（2）、（3）、（4）為B 類不確定度。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度Up

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的不確定度

根據(jù)天平的檢定證書，稱量在200 g 以內(nèi)時(shí)，誤差范圍MPE=±0.1 mg，根據(jù)矩形分布，U (m)==0.028 8 mg=2.88×10-5g，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱量值為0.1 g，所以，由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ump==2.88×10-4。

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的不確定度

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)丙烯酰胺的證書可知，丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.3%，不確定度為±0.56%，k=2，按照正態(tài)分布，u==1.61×10-3。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為upp=1.62×10-5。

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制引入的不確定度

因此，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度為：

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制引入的不確定度

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋引入的不確定度為：

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液取用引入的不確定度

分別使用200 μL、1 000 μL 以及5 mL 可調(diào)節(jié)移液器準(zhǔn)確移取10 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液0.2，0.4，0.8，2.0 和4.0 mL 于100 mL 容量瓶中，稀釋至刻度，然后振搖混勻。

0.2mL 移液器引入的不確定度為：

2.2.3 定容引入的不確定度因此，標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液配制引入的不確定度ul為：

2.3 線性回歸的不確定度

以不同丙烯酰胺質(zhì)量濃度（mg/L）作為橫坐標(biāo)x，與其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積作為縱坐標(biāo)y，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。校準(zhǔn)曲線為5 個(gè)質(zhì)量濃度，每個(gè)點(diǎn)測(cè)定1 次。樣品溶液按照重復(fù)性測(cè)定7 次，平均值為0.073 5 mg/L（詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2）。

校準(zhǔn)曲線為：Aj=B1·Cj+B0

用最小二乘擬合法建立校正曲線產(chǎn)生的不確定度u（ρ0）計(jì)算公式為：

其中：Aj為校準(zhǔn)溶液的峰面積；ρ 為標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度；B1為校準(zhǔn)曲線斜率；B0為校準(zhǔn)曲線截距；p 為樣品溶液的測(cè)定次數(shù)，p=7；n 為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定次數(shù)，n=5；ρ0為樣品溶液中丙烯酰胺含量的平均值，為0.073 5 mg/L；ρ 為標(biāo)準(zhǔn)溶液中被測(cè)物質(zhì)量濃度的平均值。

以最小二乘法擬合此曲線，則所得到的線性方程以及相關(guān)系數(shù)見表1。

表1 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線不確定度的計(jì)算

因此，標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的不確定度為：

2.4 樣品稱量引入的不確定度

根據(jù)天平的檢定證書，稱樣量在200 g 以內(nèi)時(shí)，誤差范圍MPE=±0.1 mg，按照矩形分布，u（m ）==0.028 8 mg=2.88×10-5g。稱取樣品質(zhì)量越少，不確定度越大。樣品稱樣量以2.000 0 g 進(jìn)行計(jì)算，樣品稱量引入的不確定度為：um=1.44×10-5。

2.5 重復(fù)性引入的不確定度

取含有丙烯酰胺的陽(yáng)性樣品，在相同條件下對(duì)同一樣品進(jìn)行測(cè)定，連續(xù)測(cè)得7 次，覆蓋試驗(yàn)的全過程，從取樣、樣品溶液的配制、色譜檢測(cè)到結(jié)果計(jì)算，重復(fù)性數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 樣品測(cè)定重復(fù)性

丙烯酰胺質(zhì)量濃度平均值為0.073 5 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差值為0.000 9 mg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.23%。

2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

已知各不確定度分量，相對(duì)合成不確定度的計(jì)算公式為：

轉(zhuǎn)化合成不確定度的計(jì)算公式為：

根據(jù)研究經(jīng)驗(yàn)，95%置信概率下取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度的計(jì)算公式如下：

按照以上公式，丙烯酰胺的各不確定度分量、合成不確定度、擴(kuò)展不確定度及結(jié)果見表3。

表3 合成不確定度

按照下式計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

取包含因子k=2，則其擴(kuò)展不確定度為：

因此，丙烯酰胺含量測(cè)定結(jié)果的不確定度可表示為（0.003 675±0.000 022）g/kg。

3 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)高效液相色譜法測(cè)量學(xué)生用液體膠黏劑中丙烯酰胺含量的不確定度進(jìn)行評(píng)定，可以確定樣品中丙烯酰胺的含量為（0.003 675±0.000 022）g/kg，k=2。從上述分析結(jié)果來(lái)看，影響檢測(cè)結(jié)果的不確定度分量很多，包括但不限于樣品重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、樣品處理等影響因素。不同參數(shù)對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)不同。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液配制和樣品測(cè)定重復(fù)性貢獻(xiàn)較大，這在實(shí)際檢測(cè)中具有指導(dǎo)意義。因此，在測(cè)試過程中，標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配制力求精準(zhǔn)，可選擇精度更高的移液器、容量瓶等，采用不確定度低的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等方法來(lái)提高分析檢測(cè)水平，同時(shí)可通過重復(fù)試驗(yàn)來(lái)降低測(cè)量不確定度。另外，定期維護(hù)儀器，保證儀器的穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)誤差也是降低不確定度的有效途徑。實(shí)驗(yàn)人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程，熟練、規(guī)范操作，以減小檢測(cè)實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)提高結(jié)果的準(zhǔn)確度也非常重要。