GC-MS內(nèi)標(biāo)法測定煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量的不確定度評定

摘" " 要：依據(jù)YC/T 333—2010《煙用水基膠 鄰苯二甲酸酯的測定 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法》，建立煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量的不確定度評定方法。采用GUM法進(jìn)行不確定度評定，建立數(shù)學(xué)模型，分析并計算影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的各不確定度分量，得到了合成不確定度和拓展不確定度，形成一套合理的不確定度分析方案。結(jié)果表明：7種鄰苯二甲酸酯的擴(kuò)展不確定度值為2.50～5.11 mg·kg-1（k=2）；在6個因素中，影響檢測結(jié)果的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的擬合，其次是測量重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，其他因素的影響較小，可以忽略不計。該評定結(jié)果可為GC-MS內(nèi)標(biāo)法測定煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量的不確定度提供理論參考。

關(guān)鍵詞：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法；內(nèi)標(biāo)法；煙用水基膠；鄰苯二甲酸酯；不確定度

中圖分類號：TS47" " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " "DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.02.011

Evaluation of Uncertainty in Determination of Seven Phthalates in Water-Based Emulsion Adhesives for Cigarette by GC-MS Internal Standard Method

LI Yanyan， ZHANG Yi， YANG Mo， ZHANG Zhenghua， ZHU Zhenglin

（Chuxiong Cigarette Factory of Hongta Tobacco （ Group）" Company Limited， Chuxiong， Yunnan， 675000， China）

Abstract：According to YC/T 333—2010“Water-based emulsion adhesives for cigarette -determination of the content of phthalate-gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）”，the uncertainty of the content of seven phthalates in water-based emulsion adhesives for cigarette was established. The method of GUM was used to evaluate the uncertainty and the mathematical model was established . The uncertainty components that affect the accuracy of the test results was analyzed and calculated.The synthetic uncertainty and extended uncertainty were obtained， a reasonable analytical scenarios of the uncertainty was formed. The results showed that the extension uncertain value of the seven types of phenyl acid ester was between 2.50—5.11 mg·kg-1（k=2）.In the six factors， the uncertainty caused by the fitting of the standard working curve was the main factor affecting of the measurement result， the second factor was the repeatability of measurements and standard solution preparation， The influence of other factors was small and negligible. The evaluation results can provide a theoretical reference for the determination of the uncertainty of seven phthalates in water-based emulsion adhesives for cigarette by GC-MS internal standard method.

Key words： gas chromatography-mass spectrometry; internal standard method; water-based emulsion adhesives for cigarette; phthalate; uncertainty

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，鄰苯二甲酸酯 （PAEs）作為關(guān)鍵的工業(yè)塑化劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包裝材料中，它能夠顯著增強(qiáng)材料的柔韌性、可塑性和耐熱性，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和實(shí)用性[1-2]。然而，PAEs是一種環(huán)境激素，在體內(nèi)長期積累會嚴(yán)重影響人體正常生理機(jī)能，具有致畸、致癌和致突變等危害[3-4]。煙用水基膠是卷煙生產(chǎn)中必不可少的卷接材料，由多種主料復(fù)配而成，成分較為復(fù)雜，存在鄰苯二甲酸酯污染，影響卷煙產(chǎn)品的安全性。因此，需要對煙用水基膠中鄰苯二甲酸酯含量進(jìn)行準(zhǔn)確測定，以控制卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量。

測量不確定度表示測量結(jié)果的可信區(qū)間，用于評估測量設(shè)備的性能、測量方法的可靠性、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等方面，是評價檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)。隨著測量不確定度在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，開展水基膠中鄰苯二甲酸酯測定的不確定度評定對于提高檢測技術(shù)水平、確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要意義[5-8]。

本研究參照YC/T 333—2010《煙用水基膠 鄰苯二甲酸酯的測定 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法》[9]的標(biāo)準(zhǔn)要求，以苯甲酸芐酯為內(nèi)標(biāo)物，對煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯的含量測定方法進(jìn)行了不確定度評定，為該方法的檢測結(jié)果質(zhì)量提供了科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

本研究使用含內(nèi)標(biāo)物的正己烷萃取樣品中的鄰苯二甲酸酯，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測定，內(nèi)標(biāo)法定量。

1.2 試驗(yàn)儀器及試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：GC Clarus 680-MS SQ8T型，珀金埃爾摩/Perkin-Elmer公司；電子天平：AT-200型，精度0.1 mg，梅特勒-托利多公司；離心機(jī)，北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司；超聲清洗儀，昆山超聲儀器公司。

23種鄰苯二甲酸酯混標(biāo)（436170）：濃度為1000 mg·L-1（1 mL），美國o2si公司；苯甲酸芐酯（內(nèi)標(biāo)）：純度≥98%，Sigma試劑有限公司；正己烷：色譜純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)室用水為超純水（符合GB/T6682中一級水的要求）。

1.3 樣品處理

稱取0.3 g試樣于25 mL具塞三角瓶中，加入2 mL蒸餾水，混勻，加入5.0 mg·L-1苯甲酸芐酯正己烷溶液（萃取液）10 mL，超聲萃取30 min。取適量樣品溶液于試管中，離心10 min，取上清液進(jìn)行GC-MS分析。

1.4 數(shù)學(xué)模型

以GC-MS法測定水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量，按照以下公式進(jìn)行計算：

W=

式中，Ci0為由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算的空白中鄰苯二甲酸酯的濃度，mg·L-1； Ci為由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算的試樣中鄰苯二甲酸酯的濃度，mg·L-1； V為萃取液體積，mL；m為試樣質(zhì)量，g；d為試樣溶液的稀釋因子；W為試樣中鄰苯二甲酸酯的含量，mg·kg-1。

1.5 數(shù)據(jù)分析

依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[10]的規(guī)定，采用測量不確定度評定法（GUM）進(jìn)行不確定度數(shù)據(jù)分析，包括A類評定和B類評定[11]。通過分析檢測過程和數(shù)學(xué)模型梳理出主要的不確定度來源，評定影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 ，計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，最后得到煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量的測量結(jié)果。

2" 結(jié)果與分析

2.1 不確定度主要來源

根據(jù)數(shù)學(xué)模型和試驗(yàn)過程可分析，鄰苯二甲酸酯含量測定的不確定度主要來源于以下6個方面（如圖1所示）：（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液；（2）標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合；（3）樣品稱量；（4）樣品前處理；（5）進(jìn)樣體積；（6） 測量重復(fù)性。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Cs）

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（mstd1）以鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）為例，查標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書可知，DMP的純度為99.9%，相對擴(kuò)展不確定度urel為0.001 001，按標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布計算（k=2），則其引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（mstd1）==0.000 5。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表1所示。

2.2.2 內(nèi)標(biāo)物質(zhì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（mstd2）" 查標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書可知，內(nèi)標(biāo)物苯甲酸芐酯的純度為99.8%，計算方法同2.2.1，則內(nèi)標(biāo)物引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel （mstd2 ）==0.000 579。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Vfc）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中，將1 mL標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液全部轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度，得到濃度為100 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)中間液，使用對應(yīng)刻度的移液器分別移取10、20、50、100、200、400 μL標(biāo)準(zhǔn)中間液，準(zhǔn)確加入10 mL萃取液，混勻，配制成的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。參照J(rèn)JG 196—2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[12]的要求，按照三角分布評定（k=），則各玻璃量具引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表 2。

將表2中相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量數(shù)據(jù)合成，得其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Vfc）=

=0.011 210。

2.2.4 溫度變化引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Vcte）玻璃器具校準(zhǔn)溫度為 20 ℃，試驗(yàn)環(huán)境溫度為（20±5） ℃，最大變化范圍為5 ℃，20 ℃時正己烷和玻璃體積的膨脹系數(shù)（α）分別為1.36×10-3/℃和9.7×10-6/℃（忽略不計），按照矩形分布計算（k=），其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Vcte）= =0.003 926。

2.2.5 內(nèi)標(biāo)物稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel （mISD） 稱量過程的不確定度包括天平校準(zhǔn)、天平分辨力、測量重復(fù)性組成。查天平校準(zhǔn)證書，示值允差Δ2為±0.5 mg，按標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布計算（k=2），則示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（mISD1）==0.000 25。電子天平的分辨力d為 0.1 mg，按照矩形分布計算（k=），則電子天平分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（mISD2）==0.000 029。天平稱量包括皮質(zhì)量和總質(zhì)量，稱取內(nèi)標(biāo)物0.250 8 g，則合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（mISD）==0.002 007。

綜上所述，以DMP為例，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和內(nèi)標(biāo)物溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

urel（Cs）==0.011 787

根據(jù)以上方法計算，由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果見表3。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（x）

以內(nèi)標(biāo)法定量，對濃度分別為 0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、4.0 mg·L-1的鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液各測定2次，取平均值，以最小二乘擬合法建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（x） 的計算公式如下：

SR=

u（x）=

式中，SR為標(biāo)準(zhǔn)偏差；p為樣品溶液的測定次數(shù)（p=2）；n為標(biāo)準(zhǔn)溶液總測定次數(shù)（n=12）；x為2次測得的樣品溶液中鄰苯二甲酸酯的濃度與內(nèi)標(biāo)物濃度比值的平均值；為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與內(nèi)標(biāo)物濃度的比值的平均值；yi為標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)值與內(nèi)標(biāo)物的響應(yīng)值比；k為斜率；xi為試驗(yàn)測得的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與內(nèi)標(biāo)物濃度的比值；b為截距。

根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，以DMP為例，k=1.143 58，a=-0.001 986，由上述公式計算得到SR=0.006 524，（x-）2=0.446 4， u（x）==0.007 367，urel（x）==0.018 430，根據(jù)以上方法計算，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（x）結(jié)果見表4。

2.4 樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（m）

樣品稱量過程中天平示值誤差和分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m1）、u（m2）分別為0.000 25和0.000 029，計算方法同2.2.5。2次稱量樣品的平均質(zhì)量為0.3058 g，則稱量樣品引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（m）==0.001 16。

2.5 樣品前處理引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V）

樣品前處理過程中，不確定度來自于加液體積，受移液管容量允差和溫度影響。使用10 mL移液管加入10 mL萃取液，而加入2 mL一級水不參與定量過程，因此其所帶來的不確定度忽略不計。10 mL移液管容量允差Δ3為 ±0.02 mL，按三角分布計算（k=），其容量允差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel （V1）==0.000 817。樣品前處理過程中，玻璃器具的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V2）為0.003 926，其計算方法同2.2.4。

由以上2項(xiàng)合成的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（V）=）=0.004 092。

2.6 進(jìn)樣體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Vinj）

用GC-MS測定萃取后的樣品，進(jìn)樣體積V為1 μL，依據(jù)JJG700—1999附錄A（微量注射器的標(biāo)準(zhǔn)）[13]， 10 μL微量注射器體積的最大允許誤差Δ4為±0.01 μL，按三角分布計算（k=），得其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel （Vinj）==0.004 082。

2.7 測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（rep）

由于水基膠樣品中并非所有鄰苯二甲酸酯含量均能達(dá)到檢出限，將無法準(zhǔn)確進(jìn)行含量計算，故本次評定平行測定 6 次加標(biāo)量為50 mg·kg-1的樣品溶液以評估測量重復(fù)性引入的不確定度（按采用A類方法進(jìn)行評定）。以DMP為例，計算樣品測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（rep）==0.009" 738。

根據(jù)以上方法計算，測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果見表5。

2.8 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

GC-MS內(nèi)標(biāo)法測定煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量，以DMP為例，計算其合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel=

=0.024 7。根據(jù)表5可知，DMP=50.580 mg·kg-1，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=urel×=1.249。

在95%置信水平時，擴(kuò)展因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=uc×k=2.50 mg·kg-1，其測定結(jié)果W=（50.58±2.50）mg·kg-1，k=2。

根據(jù)以上方法計算，鄰苯二甲酸酯物質(zhì)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、擴(kuò)展不確定度、測定結(jié)果見表6。

3 討論與結(jié)論

本研究采用GC-MS內(nèi)標(biāo)法對煙用水基膠中7種鄰苯二甲酸酯含量的不確定度進(jìn)行分析，量化了樣品稱量、前處理、標(biāo)準(zhǔn)曲線制作、樣品測定等各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。由表6可知， urel （x）的數(shù)值最大，其次是urel （Cs ）和urel （rep），其他分量數(shù)值均較小，表明影響結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合，其次是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液配制和測量重復(fù)性，其他因素的影響較小，可以忽略不計。7種鄰苯二甲酸酯的擴(kuò)展不確定度值為2.50～5.11 mg·kg-1（k=2），7種鄰苯二甲酸酯的不確定度測量結(jié)果無明顯差別，表明該檢測方法的檢測結(jié)果可信度高。

為了獲得更準(zhǔn)確、可靠的測量結(jié)果，需要盡量減小測量的不確定度，在日常檢測工作中可以通過采用更精確的測量設(shè)備和方法、增加樣品測定次數(shù)等方法來實(shí)現(xiàn)[14-17]。此外，本次評定方法和數(shù)學(xué)模型為類似試驗(yàn)方法把控重點(diǎn)環(huán)節(jié)提供了一定的參考價值，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注溶液配制的操作過程，嚴(yán)格規(guī)范樣品處理，保證各平行樣品的質(zhì)量相近，使用高精密度的玻璃器具，簡化溶液的配制步驟，定期做好儀器設(shè)備的計量檢定和期間核查，以降低測量不確定度，確保檢測結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。

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收稿日期：2024-01-09

基金項(xiàng)目：紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司項(xiàng)目（HTQCCX065-2022）

作者簡介：李艷艷（1995—），女，云南昆明人，碩士，助理工程師，主要從事煙草化學(xué)分析研究。