楊文武，況利平，彭玉峰

（深圳市吉邇科技有限公司喜馬拉雅實(shí)驗(yàn)室，廣東深圳 518000）

國家市場監(jiān)督管理總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布的GB 41700—2022《電子煙》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn) 于2022 年10 月1 日 正 式 實(shí) 施[1]。GB/T 41701—2022《電子煙煙液 煙堿、丙二醇和丙三醇的測定氣相色譜法》作為配套推薦標(biāo)準(zhǔn)[2]，與上述強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)實(shí)施，將對產(chǎn)品的技術(shù)評審起到方法指引作用。

電子煙煙液中煙堿、丙二醇和丙三醇含量是電子煙煙液質(zhì)量控制和評價(jià)的重要指標(biāo)[3-4]。氣相色譜法在傳統(tǒng)煙草定量檢測中應(yīng)用廣泛[5-7]，測量不確定度是測量結(jié)果可疑程度的一種定量表述，是反映實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果水平的尺度，可用于保持檢測能力和保證實(shí)驗(yàn)室檢測水平[8-9]。目前不確定度評定在電子煙領(lǐng)域應(yīng)用較少[10-12]，氣相色譜法測定電子煙煙液中煙堿、丙二醇和丙三醇含量的不確定度評定尚未報(bào)道。對氣相色譜法測定電子煙煙液中煙堿、丙二醇和丙三醇含量的不確定度進(jìn)行評定，根據(jù)測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分布情況，可有針對性的改進(jìn)測量過程，以保證測定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

筆者參考GB/T 41701—2022 的標(biāo)準(zhǔn)方法和CNAS-GL006：2019《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》等相關(guān)要求[13-16]，對氣相色譜法測定電子煙煙液中煙堿、丙二醇和丙三醇含量的不確定度進(jìn)行評定，根據(jù)測定過程分析不確定度的來源，量化了各不確定度分量，并計(jì)算出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：Nexis GC-2030 型，日本島津儀器有限公司。

電子天平：ATY224型，感量為0.1 mg，日本島津儀器有限公司。

煙堿：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.9%，廣州佳途科技股份有限公司。

2-甲基喹啉：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.07%，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1，3-丁二醇：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.7%，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

丙二醇：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.9%，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

丙三醇：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.42%，德國Dr.Ehrenstorfer公司。

異丙醇：色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

電子煙煙液樣品：煙草風(fēng)味，煙堿標(biāo)識質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18 mg/g，東莞市吉純生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器工作條件

色譜柱：MEGA-ALC1 型毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm，1.80 μm，意大利MEGA公司)；柱溫：程序升溫，初始溫度為100 ℃，保持1 min，以15 ℃/min速率升至130 ℃，然后以20 ℃/min 速率升至220 ℃，保持10 min；檢測器：FID檢測器；檢測器溫度：275 ℃；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣模式：分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1μL；分流比：25∶1；載氣：氮?dú)?，流量?.8 mL/min；氫氣流量：40 mL/min；空氣流量：450 mL/min。

1.3 溶液配制

內(nèi)標(biāo)溶液：分別精密稱取2-甲基喹啉0.2 g、1，3-丁二醇1 g至1 000 mL容量瓶中，加入異丙醇溶解，并定容至標(biāo)線，搖勻。

混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液：分別精密稱取煙堿0.05 g、丙二醇1.0 g、丙三醇1.0 g 至同一只50 mL 容量瓶中，加入內(nèi)標(biāo)溶液溶解，并定容至標(biāo)線，搖勻。其中煙堿的質(zhì)量濃度為1 mg/mL，丙二醇、丙三醇的質(zhì)量濃度均為20 mg/mL。

系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：精密移取0.05、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 mL混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液至6只10 mL容量瓶中，加入內(nèi)標(biāo)溶液溶解，并稀釋至標(biāo)線，搖勻，配制成系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其中煙堿的質(zhì)量濃度分別為0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.5 mg/mL；丙二醇、丙三醇的質(zhì)量濃度均分別為0.1、0.2、1、2、4、10 mg/mL。

樣品溶液：精密稱取電子煙煙液樣品0.1 g，精確至0.000 1 g，至50 mL 具塞錐形瓶中，加入10 mL內(nèi)標(biāo)溶液，采用振蕩器振蕩20 min，取1 mL 進(jìn)樣分析。

1.4 樣品測定

按照1.2 儀器工作條件，將系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和樣品溶液分別注入氣相色譜儀進(jìn)行測定，以煙堿、丙二醇和丙三醇的質(zhì)量濃度與內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度的比值為橫坐標(biāo)，以煙堿、丙二醇和丙三醇的色譜峰面積與內(nèi)標(biāo)色譜峰面積的比值為縱坐標(biāo)，分別建立煙堿、丙二醇和丙三醇的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算線性方程和相關(guān)系數(shù)。根據(jù)樣品溶液中煙堿、丙二醇、丙三醇的色譜峰面積與內(nèi)標(biāo)色譜峰面積比值，以內(nèi)標(biāo)法計(jì)算樣品溶液中各組分的質(zhì)量濃度。煙堿的定量采用2-甲基喹啉作為內(nèi)標(biāo)，丙二醇和丙三醇的定量采用1，3-丁二醇作為內(nèi)標(biāo)。

2 不確定度來源

2.1 測定不確定度數(shù)學(xué)模型

電子煙煙液中煙堿、丙二醇、丙三醇含量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型如式(1)：

式中：w——電子煙煙液樣品中的目標(biāo)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；

ρ——利用標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的目標(biāo)物質(zhì)量濃度，mg/mL；

V——稀釋液體積，mL；

2.2 測量不確定度分量

從測量方法和數(shù)學(xué)模型可以看出，測量不確定度分量主要包括樣品重復(fù)性測量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S)、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(L)、樣品處理過程中引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(P)。對于一些通過實(shí)驗(yàn)證明比較穩(wěn)定的因素，如樣品的均勻性，樣品處理過程中的振蕩時(shí)間等，評定測量不確定度時(shí)不予考慮。

3 不確定度評定

由于三個(gè)目標(biāo)物不確定評定方法相同，筆者以煙堿為例介紹評定過程，丙二醇和丙三醇含量測定僅給出測定數(shù)據(jù)和評定結(jié)果。

3.1 樣品重復(fù)測量引入的不確定度

對同一樣品進(jìn)行7 次獨(dú)立重復(fù)測量，煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定值分別為17.91、17.88、17.77、18.09、17.89、18.03、17.86 mg/g，平均值為17.92 mg/g，標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.11，重復(fù)性測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(S)來源于4 個(gè)方面：(1) 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(S)；(2) 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(S)；(3) 混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3(S)；(4) 系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4(S)。

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的不確定度

天平稱量過程中引入的不確定度主要來源于天平校準(zhǔn)和稱量環(huán)境兩個(gè)因素。天平校準(zhǔn)結(jié)果中給定的擴(kuò)展不確定度為0.3 mg，k=2，則天平引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(3)總體分析認(rèn)為全省17市中除臨沂、威海、濟(jì)寧、棗莊4市外，其他市的元素含量分布較均勻，如聊城、德州、菏澤、青島、濱州、煙臺、泰安、日照等市除個(gè)別元素外變異系數(shù)均小于0.40;臨沂市As，B，Br，C，Sr，CaO，Corg;威海市Br，I，CaO，MgO，Corg;棗莊市C，Sr，Na2O，Corg;濟(jì)寧市C，Cl，CaO，Corg元素(指標(biāo))含量變化較大，變異系數(shù)均大于0.40。

稱量過程中環(huán)境因素引入的不確定度通常極小，可忽略不計(jì)。方法中稱取煙堿質(zhì)量為0.05 g，故天平稱量煙堿引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的不確定度

從標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書查閱得到煙堿純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為99.9%，擴(kuò)展不確定度為2% (k=2)，則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.2.3 混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容體積引入的不確定度

將混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容于50 mL A級容量瓶中引入的不確定度主要來源于容量瓶校準(zhǔn)和溫度變化兩個(gè)因素。查容量瓶的校準(zhǔn)證書得知，其容量擴(kuò)展不確定度為0.02 mL (k=2)，則容量瓶容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

實(shí)驗(yàn)室實(shí)際溫度與校準(zhǔn)溫度相差約3 ℃，異丙醇的膨脹系數(shù)為0.001 07 ℃-1，假設(shè)分布類型為矩形分布，k= 3，則溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由以上兩項(xiàng)合成：

則混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.2.4 系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的不確定度

精密移取0.05、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 mL 混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液至6 只10 mL 容量瓶中，系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的不確定度主要來源于混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液的移取體積和容量瓶定容。

配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，分別使用0.1、0.1、0.5、1、2、5 mL 移液管各1 次，查移液管的校準(zhǔn)證書得知，所用移液管體積擴(kuò)展不確定度分別為0.000 4、0.000 4、0.000 8、0.004、0.006、0.006 mL(k=2)，則移液管校準(zhǔn)容量引入的的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別 為0.000 2、0.000 2、0.000 4、0.002、0.003、0.003 mL；移液溫差引入的不確定度影響較小，可忽略不計(jì)。則使用以上移液管各移液1次引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為0.40%、0.20%、0.08%、0.20%、0.15%、0.06%。將以上數(shù)據(jù)合成，得混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液移取引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液定容使用10 mL 容量瓶，查容量瓶校準(zhǔn)證書，并按照3.2.3方法計(jì)算，得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.003 mL，使用一次引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.03%，配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液共使用6 次10 mL 容量瓶，故10 mL 容量瓶引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

則標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的不確定度

在1.2儀器工作條件下，對系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測定，結(jié)果見表1。

表1 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液測定結(jié)果

以目標(biāo)物和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度比為橫坐標(biāo)，目標(biāo)物和內(nèi)標(biāo)物的色譜峰面積比為縱坐標(biāo)，按照最小二乘法進(jìn)行線性擬合，得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性方程為Y=0.839 4X-0.000 8。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(L)按式(2)、式(3)計(jì)算[17]：

式中：SR——標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)差；

b——標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的斜率；

p——樣品溶液的測量次數(shù)，p=7；

n——標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液的測量次數(shù)，n=6；

x——樣品溶液與內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度比值；

a——標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的截距。

樣品平行測定7 次，樣品溶液中煙堿質(zhì)量濃度平均值為0.189 9 mg/mL。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(2)、式(3)，得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(L)=0.004，則標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4 樣品處理引入的不確定度

3.4.1 樣品稱量引入的不確定度

電子天平經(jīng)校準(zhǔn)合格，校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(P)=0.000 15 g，稱量樣品質(zhì)量為0.1 g，則樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4.2 樣品溶液體積引入的不確定度

使用10 mL移液管移取萃取內(nèi)標(biāo)溶液與樣品混合，移液管的擴(kuò)展不確定度為0.01 mL (k=2)，則使用1次移液管所引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

將以上兩項(xiàng)合成，得樣品處理引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

各相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見表2。

表2 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總

合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按式(4)計(jì)算：

將表2 數(shù)據(jù)代入式(4)，得煙堿、丙二醇、丙三純含量測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為1.29%、2.05%、2.11%。

取置信水平P=95%，包含因子k=2，煙堿、丙二醇、丙三純含量測定結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度按照Urel=k×urel計(jì)算，分別為2.58%、4.10%、4.22%。

該批次樣品中煙堿、丙二醇、丙三醇含量測定平均值分別為17.92、657.37、282.18 mg/g，其擴(kuò)展不確定度分別為0.47、26.96、11.91 mg/g。

3.6 結(jié)果表示

氣相色譜法測定電子煙煙液中煙堿、丙二醇、丙三醇含量的測定結(jié)果可表示為(17.92±0.47) mg/g、(657.37±26.96) mg/g、(282.18±11.91) mg/g，k=2。

4 結(jié)語

依據(jù)GB/T 41701—2022中的氣相色譜法，對電子煙煙液中煙堿、丙二醇和丙三醇含量進(jìn)行測定，并進(jìn)行測量不確定度評定。氣相色譜法測定電子煙煙液中煙堿、丙二醇和丙三醇含量的不確定度主要來源于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合及標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制，因此在檢測過程中應(yīng)盡量提高擬合工作曲線的線性度，采用純度符合要求或更高標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，使用校準(zhǔn)級別較高的玻璃量器，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制，以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。