HGC和UV-HGC測定植物油中溶劑殘留量的不確定度評定

張紅莉 許均華 徐文泱 李 勇

(1. 郴州市食品藥品檢驗檢測中心，湖南 郴州 423000；2. 湖南省食品質量監督檢驗研究院，湖南 長沙 410111)

HGC和UV-HGC測定植物油中溶劑殘留量的不確定度評定

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檢測中心，湖南 郴州 423000；2. 湖南省食品質量監督檢驗研究院，湖南 長沙 410111)

通過頂空氣相色譜法和超聲振蕩-頂空氣相色譜法測定植物油中六號溶劑殘留量，對測定過程中的不確定度來源進行分析，依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和CNAS-GL06 《化學分析中不確定度的評估指南》中有關規定，建立數學模型，并對各分量進行量化，評定結果表明：影響檢測結果不確定度的關鍵控制點為樣品的前處理和標準曲線。

頂空氣相色譜；超聲振蕩；六號溶劑；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點，備受生產企業青睞[1]，浸出油多采用六號溶劑為萃取劑[2-3]，雖工藝上會對其進行脫除處理，但仍有溶劑殘留風險，可致呼吸中樞麻痹、皮膚屏障功能損傷、周圍神經和造血功能損害[4-6]。加強對食用油中溶劑殘留量的監控，有利于提高油脂的衛生品質和食品質量安全。

中國在20世紀70年代已經開始采用氣相色譜對食用油中的溶劑殘留進行研究[7]，現行有效的GB 5009.262—2016《食品安全國家標準 食品中溶劑殘留量的測定》采用頂空氣相色譜法[8]，筆者經過長期、反復的檢測試驗研究，發現采用超聲振蕩-頂空氣相色譜法在檢測食用油中的溶劑殘留量時，時間效率上優于GB 5009.262—2016。為了確保測量結果的可信度[9]，本試驗依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》、CNAS-GL06 《化學分析中不確定度的評估指南》和GB/T 27411—2012《檢測實驗室中常用不確定度評定方法與表示》規定的基本方法和程序，對頂空氣相色譜法[8]和超聲振蕩-頂空氣相色譜法2種方法的測量不確定度進行比較與分析，找出主要分量，以期為食用油中檢測溶劑殘留的質量控制提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

六號溶劑標準溶液：濃度10 mg/mL，溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，國家糧食局科學研究院；

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

正庚烷(C7H16)：純度≥99%，東莞市喬科化學有限公司；

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，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；

移液槍：Q21476E型，德國艾本德股份公司；

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：稱取植物油樣品5 g于20 mL頂空進樣瓶中，向植物油樣品中迅速加入5 μL正庚烷標準工作液作為內標，用手輕微搖勻后密封。保持頂空進樣瓶直立，待分析[8]。

(2) 超聲振蕩-頂空氣相色譜法：稱取植物油樣品5 g于20 mL頂空進樣瓶中，向植物油樣品中迅速加入5 μL正庚烷標準工作液作為內標，密封后保持頂空進樣瓶直立，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：氮氣(純度≥99.999%，流速：1 mL/min)；進樣口溫度：250 ℃，檢測器溫度：300 ℃；進樣模式：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：根據文獻[8]修改如下：頂空恒溫60 ℃保持5 min。

1.2.3 標準溶液配制 參照文獻[8]。

1.2.4 數學模型的建立 用內標法計算植物油中溶劑殘留量，其數學模型為：

(1)

式中：

C——試樣中六號溶劑殘留的含量，mg/kg；

Rec——同步加標試樣的回收率，%；

m——試樣的稱樣量，g；

y樣——試樣中六號溶劑面積歸一總和；

b——標準曲線的截距；

a——標準曲線的斜率。

1.2.5 不確定度分量的主要來源 根據式(1)分析，標準物質、樣品稱量、方法回收率是影響測量結果不確定度的因素，其中精密度、偏倚被歸入方法回收率的不確定度中，標準物質的含量、標準物質的配制過程和標準曲線的擬合被歸入標準物質的不確定度中。各相關不確定度分量見圖1。

圖1 試驗過程中不確定度的分量構成

2 結果與分析

2.1 標準溶液不確定度分量

2.1.1 標準儲備液的不確定度 這一過程產生的不確定度屬A類不確定度，查標準證書，六號溶劑標準儲備液標準值10.0 mg/mL，標準偏差0.5 mg/mL(n=10)，則六號溶劑標準儲備液的標準不確定度為：

表1 移液槍的不確定度

2.1.3 最小二乘法擬合標準曲線的不確定度 采用6個水平的六號溶劑標準溶液，分別用頂空氣相色譜法和超聲振蕩-頂空氣相色譜法測定3次，得到相應的峰面積，用最小二乘法擬合[11]，得到擬合方程及相關系數r，見表2。

以擬合標準曲線為定量，對被測植物油樣測量6次，見表3。

根據式(2)～(5)計算最小二乘法擬合的標準曲線過程引入的相對標準不確定度：

(2)

表2 線性回歸方程擬合過程及結果?

表3 樣品中六號溶劑殘留量平行測量結果?

? 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)——工作曲線的標準偏差；

a——工作曲線的斜率；

p——樣品平行測量的次數；

n——所配標準溶液個數；

m——標準溶液重復測定的次數；

C0——樣品中六號溶劑殘留量的平均質量，μg；

SC/C——標準溶液質量殘差的平方和；

yij/y內標——各標準溶液與正庚烷內標物響應值之比；

yi/y內標——線性方程計算響應值；

Ci——各標準溶液的質量，μg。

2.1.4 分量計算校準過程產生的相對標準不確定度 根據標準溶液不確定度最小二乘法擬合標準曲線時引入不確定度計算結果見表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 樣品的稱量過程引入的不確定度 電子天平JY20002型檢定證書給出測量范圍在<500 g時，不確定度u(m)=5 mg，當稱樣量為5 g時，引入的相對標準不確定度為：

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]，確定每一步對試驗結果的不確定度影響是比較困難的。本試驗采用加標回收率對樣品前處理整個過程中引入的不確定度進行評定。在陰性樣品中加入六號溶劑標準品，使其含量為200 μg，同時對加標樣品進行6次平行測定，測定結果見表5。

回收率引入的標準不確定度為：

(6)

回收率引入的相對標準不確定度為：

(7)

為了確定回收率是否計入六號溶劑殘留量的計算，應按式(8)計算t值，對回收率進行顯著性檢驗：

表4 最小二乘法擬合標準曲線時引入不確定度計算結果?

? 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 回收率試驗測定結果?

? 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)

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

當t<2.57時，則與回收率無顯著性差異，無需采用回收率修正結果；

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

表6 植物油中六號溶劑殘留量顯著性檢驗

由上述不確定度分量所得樣品前處理過程不確定度為：

2.3 測試過程隨機效應產生的不確定度

樣品的測試過程中，隨機效應不確定度主要來源于樣品的均勻性、樣品的代表性、天平的重復性、進樣的重復性和儀器測量的重復性等，隨機效應所導致的不確定度可以通過樣品的重復試驗進行A類評定。本次隨機抽取樣品進行3次平行測試，其測定結果見表7。其中：

樣品重復測試試驗偏差：

(9)

式中：

C——極差系數，當測量次數n=3時，C=1.69[9]。

樣品重復測試的不確定度：

(10)

樣品重復測試的相對標準不確定度：

(11)

2.4 合成標準不確定度Ucrel(X)及擴展不確定度U的計算

以上各不確定度分量相互獨立，不考慮分量間的相關性，則影響植物油中六號溶劑殘留合成不確定度Ucrel(X)和擴展不確定度U見表8。

相對標準合成不確定度：

(12)

相對擴展不確定度：

Urel=K×Ucrel(X) (95%置信水平下，取K=2)。

(13)

擴展不確定度：

(14)

由表8可知，測定植物油中六號溶劑殘留量時，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較大的都是標準儲備液、標準溶液配置、標準曲線擬合等，而樣品的稱量、樣品的提取、隨機效應的相對不確定度較小，且各不確定度數值都是頂空氣相色譜法大于超聲振蕩-頂空氣相色譜法。

本試驗測試的樣品中六號溶劑殘留量，取K=2。

采用頂空氣相色譜為：

表7 植物油中六號溶劑殘留量的檢測結果?

? 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 影響植物油中六號溶劑殘留量測定結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；對合成不確定度的貢獻是根據標準不確定度分量數值的數量級來確定(1表示貢獻大，2表示貢獻較小)。

采用超聲振蕩-頂空氣相色譜法為：

3 結論

在測定植物油中六號溶劑殘留量時，通過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定結果不確定因素：標準儲備液、標準溶液配制、標準曲線擬合、樣品的稱量、樣品的提取和隨機效應等，得出影響結果的主要不確定度來源為：標準儲備液、標準溶液配置、標準曲線擬合，而樣品的稱量、樣品的提取和隨機效應的相對不確定度較小。本文測試的樣品中六號溶劑殘留量，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，在今后的檢驗試驗中，應加強標準儲備液、標準溶液的配制過程和標準曲線的擬合的質量控制，以保障試驗結果的精準性。同時從2種試驗方法的不確定度評估來看，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，應該選擇精度更高，時間效率更優的超聲振蕩-頂空氣相色譜法進行試驗。

[1] 丁福. 食用油壓榨法和浸出法工藝的區別[J]. 中國油脂, 2005, 30(1): 5-6.

[2] 王樂華. 食用植物油浸出溶劑評價及溶劑殘留檢測方法研究[D]. 蘇州: 蘇州大學, 2013: 3-6.

[3] 周瑋婧, 江小明. 頂空氣相色譜法測定不同品種食用植物油中的溶劑殘留量[J]. 湖北農業科學, 2017, 56(2): 334-338.

[4] 李艷梅. 關于食用油脂中殘留溶劑油對人體危害的探討及對策[J]. 職業與健康, 2001, 17(6): 46-47.

[5] 姜寧, 曹繼友, 楊德田. 食用油脂中殘留溶劑油的測定及對人體的危害性分析[J]. 中國初級衛生保健, 1997, 11(12): 38.

[6] 汪海峰, 鞠興榮, 楊曉蓉, 等. 食用植物油中殘留溶劑的高溫頂空氣相色譜分離與測定[J]. 食品科學, 2006, 27(2): 235-238.

[7] 付梅軒, 姜珍意. 浸出油、粕中殘留溶劑的氣相色譜測定方法[J], 油脂科技, 1979(1): 70-81.

[8] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會, 國家食品藥品監督管理總局. GB 5009.262—2016 食品安全國家標準 食品中溶劑殘留量的測定[S]. 北京: [出版者不詳], 2016: 1-2.

[9] 周美玲, 夏燕蕾. 頂空氣相色譜法測定食用植物油中殘留溶劑的不確定度分析[J]. 中國衛生檢驗, 2008, 18(10): 2 157-2 158.

[10] 國家質量監督檢驗檢疫總局. JJG 646—2006 移液器[S]. 北京: 中國計量出版社, 2005: 2-4.

[11] 曹小彥, 張燕, 黃雄偉, 等. 氣相色譜法測定葡萄酒中甲醇含量不確定度評定[J]. 食品與機械, 2013, 29(6): 76-78.

[12] WANG Cai-xia. Uncertainty evaluation for the determination of dibutyl ph-thalate(DBP) concentration in liqueur by GC-MS[J]. Agr Sci Techol, 2014, 15(8): 1 262-1 264.

[13] 丁進鋒, 趙鳳敏, 曹有福, 等. 氣相色譜測定大米粉中O,P'-DDT不確定度分析[J]. 食品與機械, 2013, 29(5): 80-83.

[14] JIMéNEZ J J. Determination of aminopolycarboxylic acids in river water by solid-phase extraction on activated charcoal cartridges and gas chromatography with mass spectrometric detection: Method performance characteristics and estimation of the uncertainty[J]. Analytica Chimica Acta, 2013, 770: 94-102.

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

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

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

2017—06—21