高效液相色譜法測定煙用添加劑中甲醛的不確定度評定

，，

(甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)研發(fā)中心，甘肅 蘭州 730050)

測量不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性與測量結(jié)果的參數(shù)，也是對檢測數(shù)據(jù)真實性的客觀反映和判定測量結(jié)果可靠程度的依據(jù)[1-2]。測量不確定度一般來源于隨機(jī)性和模糊性，前者歸因于條件不充分，后者歸因于事物本身概念不明確，這就使得測量不確定度一般由許多分量組成[3]。本文根據(jù)《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[4]和《測量不確定度評定與表示》[5]，采用高效液相色譜法測定煙用添加劑中甲醛含量，對不確定度來源如標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，樣品前處理，以及儀器測量重復(fù)性進(jìn)行了綜合評定，建立HPLC法測定煙用添加劑中甲醛的不確定度評定方法，為測量方法的優(yōu)化和測量結(jié)果質(zhì)量的評定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料、儀器

甲醛-2.4-二硝基苯腙(標(biāo)準(zhǔn)品，濃度為1001 μg/mL，純度>99.7%，AccuStandard，Inc)；乙腈(色譜純，Amethyst)；四氫呋喃(色譜純，Amethyst)，水應(yīng)符合GB/T6682中一級水的要求；磷酸(色譜純)。

METTLER TOLEDO分析天平，精確至0.0001；旋轉(zhuǎn)振蕩器；Waters e2695，配二極管陣列檢測器；超純水機(jī)；有機(jī)相針式濾器，0.45 μm。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

由于添加劑樣品甲醛濃度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)方法YC/T 359-2010《煙用添加劑 甲醛的測定 高效液相色譜法》中最低濃度0.173 mg/L，故采用標(biāo)準(zhǔn)方法YC/T 332-2010 《煙用水基膠 甲醛的測定 高效液相色譜法》配制標(biāo)準(zhǔn)溶液。

用移液管準(zhǔn)確移取0.5 mL 1.0 mg/mL 甲醛-2，4-二硝基苯腙至50 mL 容量瓶中，乙腈定容，定為第1級標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取第1級標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL 加入50 mL容量瓶中，乙腈定容，定為第2級標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取第2級標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL 加入50 mL 容量瓶中，乙腈定容，定為第3級標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取第3級標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL 加入50 mL 容量瓶中，乙腈定容，定為第4級標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取第4級標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL 加入50 mL 容量瓶中，乙腈定容，定為第5級標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取第5級標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL 加入50 mL 容量瓶中，乙腈定容，定為第6級標(biāo)準(zhǔn)溶液。

配制成相當(dāng)于甲醛的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度依次為1.429 mg/L、0.571 mg/L、0.229 mg/L、0.0914 mg/L、0.0366 mg/L、0.0146mg/L。

1.3 分析步驟

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法YC/T 359-2010《煙用添加劑 甲醛的測定 高效液相色譜法》分析處理樣品。稱取1g(精確至0.0001 g)試樣于50 mL具塞錐形瓶中，加入20 mL萃取溶液(THF∶H2O，9∶1)，充分混勻，置于旋轉(zhuǎn)振蕩器中，100 rpm旋轉(zhuǎn)振蕩5 min，靜置1 min，準(zhǔn)確移取1 mL上清液至10 mL容量瓶中，移液管加入1 mL衍生化試劑，以萃取溶液定容，放置10 min后，用0.45 μm有機(jī)濾膜過濾，濾液待高效液相色譜分析。

2 數(shù)學(xué)模型

按照儀器測試條件測定樣品，由保留時間定性，外標(biāo)法定量，公式為:

式中：X——試樣中甲醛含量，mg/kg；

C——由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出的甲醛濃度，mg/L；

C0——由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出的空白值，mg/L；

k ——稀釋倍數(shù)；

V——萃取液體積，mL；

m——試樣質(zhì)量，g。

3 不確定度來源

根據(jù)數(shù)學(xué)模型和試驗過程可分析，煙用添加劑中甲醛含量測量不確定度的主要來源為： (1)標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度：包括標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中玻璃量具校準(zhǔn)、溫度變化引入的不確定度；(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度；(3)樣品前處理過程引入的不確定度：包括樣品稱量時電子天平引入的不確定度，樣品萃取引入的不確定度，樣品取樣量引入的不確定度，樣品溶液稀釋定容引入的不確定度；(4)重復(fù)性測定引入的不確定度。

4 不確定度評定

4.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度評定

4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的不確定度

采用B類評定方法，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書提供的信息，甲醛-2.4-二硝基苯腙的濃度為1001 μg/mL，不確定度為±5%。在95% 置信區(qū)間內(nèi)，按均勻分布計算，包含因子k=2。由甲醛-2.4-二硝基苯腙引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中引入的不確定度評定

4.1.2.1 玻璃量具校準(zhǔn)引入的不確定度

u1=

4.1.2.2 溫度變化引入的不確定度

根據(jù)表1，標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制過程中引入的相對不確定度urel(C2)為：

表1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中引入的不確定度Table 1 Uncertainty in preparation of standard solution

4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度評定

按照標(biāo)準(zhǔn)配制0.0146 mg/L、0.0366 mg/L、0.0914 mg/L、0.229 mg/L、0.571 mg/L、1.429 mg/L不同濃度系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，重復(fù)三次測量，用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度-峰面積得線性回歸方程Y=3.40e+005X-1.04e+001，相關(guān)系數(shù)為0.9999，峰面積測定值見表2。

表2 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積測定結(jié)果Table 2 Determination of peak area of standard solutions

由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對不確定度urel(C3)為：

由以上數(shù)據(jù)得出，標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對不確定度為：

4.2 樣品前處理過程引入的不確定度評定

4.2.1 樣品稱量時電子天平引入的不確定度

樣品稱量引入的相對不確定度為：

4.2.2 樣品萃取引入的不確定度

樣品萃取過程中使用25 mL瓶口分液器，不確定度主要來源于檢定和重復(fù)性兩個方面。檢定證書給出25 mL瓶口分液器的不確定度為0.08，k=2，則u5為0.08/2=0.04 mL；25 mL瓶口分液器移取10次并稱量得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差u6為0.011 mL，因此樣品萃取過程中引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2.3 樣品取樣量引入的不確定度

使用1 mL移液器移取樣品，不確定度主要來源于檢定和重復(fù)性兩個方面。檢定證書給出1 mL移液器的不確定度為0.006，k=2，則u7為0.006/2=0.003 mL；1 mL移液器移取10次并稱量得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差u8為0.002 mL，因此樣品取樣量引入的相對不確定度為：

4.2.4 樣品溶液稀釋定容引入的不確定度

移取1 mL樣品于10 mL容量瓶中用萃取溶液定容引入的不確定度主要來源于10 mL容量瓶最大允差和重復(fù)性兩個方面。10 mL容量瓶引入的不確定度u9為1.15×10-2；10 mL容量瓶量取10次并稱量得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差u10為0.009 mL，因此樣品溶液稀釋定容引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

樣品前處理過程體積引入的相對不確定度urel(V)為：

4.3 儀器測量重復(fù)性引入的不確定度urel(rep)

urel(rep)=7.90×10-3

4.4 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成及擴(kuò)展

根據(jù)表3中的各個不確定度分量進(jìn)行計算，添加劑中甲醛含量的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u為：

取置信水平為95%，包含因子k=2，可得其擴(kuò)展不確定度為：

U=2×u=0.30 mg/kg

表3 煙用添加劑中甲醛含量的不確定度Table 3 list of uncertainty of formaldehyde concent in tobacco additive

5 結(jié)論

在置信水平為95%，包含因子k=2，高效液相色譜法測定添加劑中甲醛含量為(5.4±0.30)mg/kg。從分析結(jié)果可知，在添加劑甲醛含量的檢測過程中，對其不確定度分量進(jìn)行了評定，發(fā)現(xiàn)按不確定度對測定結(jié)果影響程度的大小依次分別為：標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、測量重復(fù)性、樣品定容、樣品稱量。其中，以標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度影響最大，由樣品重復(fù)性測定、樣品定容和樣品稱量引入的不確定度相對較小，可忽略不計。因此，在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時盡量使用精密度較高的玻璃器具，增加標(biāo)準(zhǔn)溶液系列標(biāo)準(zhǔn)點數(shù)確保濃度準(zhǔn)確，嚴(yán)格規(guī)范樣品處理，從而降低測量不確定度，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。