氣相色譜法測定蔬菜中16種有機磷農藥殘留量的測量不確定度評定

洪澤淳,熊含鴻,劉瑩瑩,陳思敏,李 南,鄭悅珊,簡德威,孫明蔚,梁旭霞

(廣東省食品檢驗所,廣東廣州 510435)

有機磷農藥具有高效、快速、廣譜等特點,被廣泛用于農業中病蟲害的防治[1-2]。隨著人們環保意識的日益增強,農藥殘留量的控制已越來越受到生產經營者的重視,也是百姓關心、政府關注的突出問題[3]。GB 2763-2016《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》[4]中規定了農產品中多種農藥的最大殘留限量,結合實驗室檢測可分析農藥殘留量狀況,為農產品質量安全評價提供技術支撐。

在實際檢測過程中,當農藥殘留量的檢出值在最大殘留限量值附近時,其檢測結果會直接影響該樣品是否合格,因此農藥殘留檢測數據的準確性至關重要[5-6]。測量不確定度是用以表征合理賦予被測量值的分散性、與測量結果相聯系的參數,是被測量客觀值在某一量值范圍內的一個評定[7],將其引入農藥殘留檢測過程,對于客觀評價檢測結果,尤其是對檢測結果臨界值的判斷具有重要意義[8-9]。不確定度愈小,測量準確度愈高,測量結果的使用價值愈高;反之亦然[10]。因此,開展測量不確定度的評定是實驗室提高檢驗結果可靠性的重要保障[11]。

表1 標準系列溶液的配制Table 1 Preparation of standard series solutions

目前,國內實驗室在測定含水率較高的蔬菜中多種有機磷農藥殘留時,多采用農業行業標準 NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留測定》[12],國內很多學者針對該方法進行過測量不確定度的評定。例如,王璐等[9]評定蔬菜中甲胺磷、甲氰菊酯和甲萘威殘留量檢測的相對擴展不確定度分別為5.70%、5.66%和6.30%(k=2);季應明等[11]評定果蔬類農產品中甲胺磷殘留量檢測的擴展不確定度為0.0011 mg/kg;王麗芳等[13]評定豇豆中的水胺硫磷殘留量檢測的擴展不確定度為0.005 mg/kg;殷朝珍等[14]評定黃瓜中的甲胺磷、毒死蜱、地蟲硫磷殘留量檢測的擴展不確定度均為0.002 mg/kg。但前人多是針對NY/T 761-2008[12]方法中單種或少數幾種農殘的評定,未有對10種以上農殘評定的報道文獻,而作為通用型方法標準,NY/T 761-2008[12]方法可適用于54種有機磷農藥的測定,并將農藥分為了4組,每組12～15種農藥同時測定。在日常檢測過程中,實驗員一般采用該標準推薦的分組模式來提高效率,同時檢測多種農藥,但十幾種農藥間極性、儀器響應值、出峰時間、分離度有所不同,存在干擾,很可能影響各農藥測量結果的準確性,因此,進行多組分農藥同時測定不確定度評定具有重要意義,可反映出多組分模式下各個測量結果的偏離情況,亦可綜合評估各個不確定度分量對合成標準不確定度的貢獻,分析測定過程中的關鍵影響因素[15-16]。

本研究根據CNAS-CL01:2018《檢測和校準實驗室能力認可準則》[17]、JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[18]、JJF 1135-2005《化學分析測量不確定度評定》[19]中規定的方法和要求,按照NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留測定》[12]第一部分方法二的步驟對蔬菜中敵敵畏等16種有機磷農藥殘留量的測定,建立評定不確定度的基本方法,分析不確定度分量來源,找出影響測量不確定度的主要因素,并提出重點控制方法,旨在為正確評價和使用測量結果提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

乙腈 色譜純，默克股份兩合公司;丙酮 色譜純，天津市河東區紅巖試劑廠;氯化鈉 分析純，廣州化學試劑廠;敵敵畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、滅線磷、治螟磷、氧樂果、久效磷、樂果、甲基毒死蜱、馬拉硫磷、倍硫磷、殺撲磷、甲基硫環磷、硫環磷和三唑磷標準溶液 均為100 μg/mL，農業部環境保護科研監測所；白菜樣品 購自廣州某超市。

Agilent 7890B型氣相色譜儀 帶火焰光度檢測器安捷倫科技(中國)有限公司;Reeko AutoEVA-60型氮吹儀 ?？苾x器有限公司;IKA T25數顯型均質機、IKA Vortex Genius3型漩渦混勻器 艾卡(廣州)儀器設備有限公司;Thermo ST8 型離心機 賽默飛世爾科技公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準使用液的配制 分別吸取的16種農殘的標準溶液各100 μL于10 mL容量瓶中,用丙酮溶液稀釋到刻度,得到1.00 mg/L標準使用液。

1.2.2 標準系列溶液的配制 準確吸取適量的1.00 mg/L標準使用液,用丙酮稀釋配制成所需的標準工作液。標準曲線的配制見表1。

1.2.3 色譜條件 色譜柱:DB-17毛細管柱(30 m×0.53 mm×1 μm);檢測器溫度:250 ℃;尾吹氣:N2;尾吹流量:60 mL/min;氫氣流量:75 mL/min;空氣流量:100 mL/min;進樣模式:不分流;進樣口溫度:220 ℃;載氣:N2;總流量:15.0 mL/min;吹掃流量:3.0 mL/min;線速度:53.15 cm/s;色譜柱流量:6 mL/min;色譜柱溫度:100 ℃;溫度程序:150 ℃(2 min)-2 ℃/min-190 ℃(2 min)-7 ℃/min-250 ℃(12.5 min);進樣量:1.0 μL。16種有機磷農藥殘留的標準色譜圖,見圖1。

圖1 16種有機磷農藥標準品色譜圖Fig.1 Determination of 16 kinds of organophosphorus standard samples 注:1:敵敵畏;2:甲胺磷;3:乙酰甲胺磷;4:滅線磷; 5:治螟磷;6:氧樂果;7:久效磷;8:樂果;9-1:磷胺-1; 9-2:磷胺-2;10:甲基毒死蜱;11:馬拉硫磷;12:倍硫磷; 13:殺撲磷;14:甲基硫環磷;15:硫環磷;16:三唑磷。

1.2.4 樣品前處理 提取:準確稱取25.0 g(精確至 0.01 g)白菜樣品放入均質機中,加入50.0 mL乙腈,在勻漿機中高速勻漿2 min后用濾紙過濾,濾液收集到裝有5 g氯化鈉的100 mL具塞量筒中,蓋上塞子,劇烈振蕩1 min,在室溫下靜置30 min,使乙腈相和水相分層。

凈化:從具塞量筒中吸取10.00 mL乙腈溶液,放入雞心瓶中,經40 ℃旋轉蒸發近干,用丙酮分三次沖洗轉移,定容至5.0 mL,在旋渦混合器上混勻后,用0.2 μm濾膜過濾于樣品瓶,供上機測定。

2 不確定度分析

2.1 數學模型的建立

根據NY/T 761-2008第一部分方法二,樣品中被測農藥殘留量X(mg/kg)表示為:

式中,X為試樣中有機磷農藥殘留量(mg/kg);c為由標準曲線得到的樣液中有機磷農藥的濃度(mg/L);V為樣品定容體積(mL);m為試樣的質量(g);f為稀釋因子。

2.2 不確定度來源分析

根據數學模型及測量過程,測定結果的不確定度分量主要來自有機磷農藥標準溶液、樣品制備、測量重復性、工作曲線擬合和回收率等方面。不確定度分量來源見圖2。

圖2 不確定度分量來源圖Fig.2 Uncertainty component source map

3 不確定度評定

3.1 標準溶液引入的不確定度urel(c)

3.1.1 標準物質引入的不確定度u1rel(c) 根據標準物質證書,16種有機磷標準物質的濃度均為100 μg/mL,擴展不確定度均為0.11 μg/mL(包含因子k=2),則標準物質引入的相對標準不確定度為:

a. 100 μL可調移液器的相對標準不確定度為:

b. 10 mL容量瓶的相對標準不確定度為:

c. 環境溫度變化的相對標準不確定度為:

由以上不確定度分量可得,標準儲備液引入的相對標準不確定度為:

3.1.3 標準系列溶液配制引入的不確定度u3rel(c) 配制0.05、0.10 mg/L的標準系列溶液,使用100 μL可調移液器移取標準儲備液;配制其余4點標準系列溶液使用1000 μL可調移液器移取標準儲備液;移取丙酮時使用1000 μL可調移液器。環境溫度為(20±5) ℃,查1000 μL可調移液器的檢定證書,其擴展不確定度為U=0.8%,k=2。各分量的不確定度為:

a. 1000 μL可調移液器的相對標準不確定度為:

b. 由上文可知,100 μL可調移液器的相對標準不確定度為:

urel(100 μL)=0.004;

c. 環境溫度變化的相對標準不確定度urel(t)=0.000606;

由以上不確定度分量可得,標準系列溶液配制引入的相對不確定度為:

3.1.4 相對不確定度 綜合以上三個分量的不確定度,標準溶液引入的相對不確定度為:

3.2 樣品制備引入的不確定度urel(m)

3.2.1 樣品稱量過程引入的不確定度u1rel(m) 采用百分之一天平稱取25.00 g樣品,查天平檢定證書,其擴展不確定度為U=0.02 g,k=2,則稱量引入的相對不確定度:

3.2.2 提取液總體積引入的不確定度u1rel(V) 用50 mL量筒量取提取液乙腈,查檢定證書,其擴展不確定度為U=0.09 mL,k=2,則量筒引入的相對不確定度:

3.2.3 移取提取液體積引入的不確定度u2rel(V) 用10 mL可調移液器移取提取液體積10.00 mL,查檢定證書,其擴展不確定度為U=0.2%,k=2,則10 mL可調移液器引入的相對不確定度:

3.2.5 相對標準不確定度urel(t) 由上文可知,環境溫度變化的相對標準不確定度urel(t)=0.000606;

綜合以上五個分量,樣品制備引入的相對標準不確定度為:

3.3 測量重復性引入的不確定度urel(X)

3.4 標準曲線擬合引入的不確定度urel(Q)

表4 標準曲線引入的相對標準不確定度Table 4 Relative standard uncertainty introduced by the standard curve

3.5 回收率引入的不確定度urel(R)

表5 回收率引入的相對標準不確定度Table 5 Relative standard uncertainty introduced by recovery

表6 16種農藥殘留的相對標準不確定度Table 6 Relative standard uncertainty of 16 kinds of pesticides residues

3.6 不確定度合成

根據以上不確定度評定過程,得各農藥殘留的相對標準不確定度分量,按式(1)計算蔬菜中各農藥殘留的合成相對標準不確定度,從表5可得各農藥殘留的最終測量結果c,按式(2)計算各農藥殘留的合成標準不確定度,計算結果見表6。

式(1)

u=urel×c

式(2)

3.7 不確定度報告

在95%置信水平下,取k=2,按式(3)計算蔬菜中16種農藥殘留的測定擴展不確定度,根據NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》第一部分方法二,測定蔬菜中16種農藥殘留的檢測結果見表7。

U=ku

式(3)

表7 蔬菜中16種農藥殘留的的檢測結果Table 7 Results of 16 kinds of pesticides residues in vegetable

4 結論與討論

本文對氣相色譜法測定蔬菜中的16種有機磷農藥殘留量進行了不確定度評定,通過對不確定度的來源分析及各分量的量化評定,發現標準曲線擬合對不確定度的影響最大,回收率次之,標準溶液、樣品制備和測量重復性對不確定度的影響較小,通過分析不確定度分量的引入過程,發現可從以下3個方面降低測量不確定度。

標準曲線擬合對不確定度影響最大。但是標準曲線不確定度計算模型未考慮待測樣品實際含量的不確定性帶來的影響。分析發現,當樣品溶液中目標農藥的濃度越大,由標準曲線擬合引入的不確定度越小。因此,建議在進行準確度要求較高的測量時,如:能力驗證、盲樣考核、檢出值在限量值附近等情況時,應注意選擇合適的標準溶液濃度來制作標準曲線,能有效降低檢測過程中的不確定度[9,20]。

回收率為不確定主要影響因素之一。由于食用農產品中農藥殘留物含量不高,基質復雜,干擾因素多,部分組分性質不穩定,容易在提取、凈化、濃縮的過程中發生分解,或受基質效應影響,導致多組分同時測定時個別農殘回收率偏低,測量結果不確定度數值較大。可通過前處理方法優化,如:根據目標組分性質選擇提取溶劑,增加提取次數,選用合適的凈化成分,控制好濃縮溫度等措施,以及配制基質標液,降低基質效應的方法,來提升加標回收率,保證檢測結果的準確性[6,21]。

在日常檢測工作中,首先應選用國家認可的標準物質中心生產的、合格有效的標準品,采用精度高并計量合格的移液器與容量瓶來配制標準系列溶液;其次是選擇有效可靠的樣品前處理方法,遵守操作規范;同時,檢測人員應提高操作水平,保證測定時儀器處于最佳狀態,避免可能對測量結果產生較大影響的各種隨機干擾因素,配合多種質控手段,從技術途徑上對實驗室的質量進行有效控制和提高,從而提高檢測準確度[9,22]。