三重四級桿氣相色譜-質譜聯用儀測定土豆中甲基立枯磷過程中測量不確定度的評定

陳 煜，何莉媛，廖 菲，王洪健

（1.廣東省食品工業公共實驗室，廣東 廣州 511442；2.廣東省食品工業研究所有限公司，廣東 廣州 511442；3.廣東省食品質量監督檢驗站，廣東 廣州 511442；4.廣東省食品工業研究所有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410006）

甲基立枯磷是一種廣譜殺菌劑，可用于保護蔬菜免受立枯病、枯萎病、菌核病、根腐病等土傳病害的侵害[1-2]。甲基立枯磷具有較強的吸附能力，能維持長期的殺菌效果，同時因其不易流失，必須嚴格執行使用后10天的安全隔離，以降低藥物殘留。藥物殘留是食用農產品走上人們餐桌的最大安全隱患，因此，準確有效地檢測農藥殘留對提升食品安全具有重要意義。

測量結果與實際的真值之間存在一定的差距，這種差距源自于實驗過程中的人員、試劑、儀器，我們可以通過各種手段將差距減小，但卻不可能真正消除。測量不確定度是表征被測量物質真值所處的量值范圍的評定結果，可為檢驗合格評定準確性、可靠性提供真實、有效的依據[3-7]，因此完整的測量結果應該包括測量不確定度。在檢測過程中，檢測結果的不確定度可能有多個來源，如環境條件、儀器不確定度、干擾、隨機變異等[8-13]。尤其是在檢測行業，面對檢測結果瀕臨臨界值的情況下，測量不確定度可以幫助我們判斷產品是否超出標準限值，是否符合國家要求，這對檢驗檢測機構提出了更高的要求，也能間接推動產品質量的提升。本文研究土豆中甲基立枯磷檢測過程中測量不確定度的評定，依據相關準則[14-16]建立甲基立枯磷測定的測量不確定度分析模型，分析檢測過程中的相對擴展不確定度。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

土豆購于當地超市，甲基立枯磷、環氧七氯標準對照品購于農業部環境保護科研監測所；乙腈為色譜純，甲苯、正己烷為優級純，其它試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

千分之一天平，PR223ZH/E，奧豪斯儀器（常州）有限公司；三重四極桿-氣質聯用儀，Trace 1300-TSQ 9000，Thermo Scientific。本次實驗中所涉及的天平，三重四極桿-氣質聯用儀，量具等儀器均經過湖南省計量院計量溯源，儀器狀態滿足實驗要求。

1.3 實驗方法

依據GB 23200.8-2016《食品安全國家標準水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留量的測定氣相色譜-質譜法》[17]，用Trace 1300-TSQ 9000測定土豆中的甲基立枯磷的殘留量。

1.3.1 提取、凈化

參照國家標準GB 2763-2019《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》[18]對土豆進行樣品前處理，稱取20 g 試樣（精確至0.01 g）于80 mL 離心管后，按照國家標準GB 23200.8-2016《食品安全國家標準水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留量的測定氣相色譜-質譜法》對試樣進行提取凈化，加入內標溶液，搖勻，待測。

1.3.2 測定

采用賽默飛Trace 1300-TSQ 9000三重四極桿-氣質聯用儀，色譜柱型號為TG-1701MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），其余參數條件與GB 23200.8-2016相同[17]。

1.4 數據處理分析

本文中所涉及的測試數據，均采用Excel工具來計算其平均值和相對標準偏差。

2 不確定度分量的分析與計算

2.1 數學模型

式中：X為樣品中甲基立枯磷殘留量（mg/kg），C為樣品溶液中甲基立枯磷的濃度（μg/mL），V1、V2、V3分別為樣品提取溶液的體積、待凈化溶液的體積以及樣品定容的體積（mL），m樣為稱取樣品的質量（g）。

2.2 不確定度來源分析

根據測定方法的主要步驟，土豆中的甲基立枯磷含量分析的不確定度主要有以下來源：①標準對照品（Reference material，簡稱RM）引入的相對標準不確定度；②最小二乘法擬合標準曲線求樣品濃度時產生的相對標準不確定度；③實驗過程引入的相對標準不確定度；④樣品稱量引入的相對標準不確定度；⑤在重復條件下，進行6次測量的結果重復性引入的相對標準不確定度，不確定度主要來源詳情如圖1所示。

圖1 土豆中甲基立枯磷含量分析不確定度的主要來源Figure 1 Main sources of uncertainty during the analysis of tolclofos-methyl content in potato

2.3 標準不確定度的計算

2.3.1 標準對照品（RM）引入的相對標準不確定度

標準對照品（RM）在配制成標準儲備液時引入的測量不確定度的來源如圖1所示，配制過程中所使用的量器均經過湖南省計量院檢定且合格，標準物質及量具所帶來的相對標準不確定度如表1所示。配置過程中，用200 μL移液槍移取120 μL標準溶液至10 mL容量瓶中，并用丙酮定容至10 mL，配置成1.20 μg/mL的中間液。由于操作時的環境溫度并未完全控制在量器檢定規程中的溫度[19-20]，因此，需將溫度帶來的偏差計入測量不確定度。實驗室的溫度在（20±5）℃之間波動，其引起的不確定度一般通過計算所在溫度范圍內的溶液和量取器具的膨脹系數來評定。由于液體的膨脹系數明顯大于量取器具的膨脹系數，因此，溫度變化引入的不確定度只需考慮液體的體積膨脹即可。

表1 配置過程中標準物質、量器引入的相對標準不確定度Table 1 Relative standard uncertainty introduced by standard material and gauge in the process of configuration

移取標準對照品過程中，采用正己烷溶解甲基立枯磷，所以應當考慮正己烷的體系膨脹。正己烷的體積膨脹系數為1.37×10-3/℃，由溫度波動引起體積偏差為u（vt1），假設為均勻分布k = 3，則溫度變化引入的相對標準不確定度見式（2）。

定容過程中，稀釋液丙酮的體積膨脹系數為1.49×10-3℃-1，由溫度波動引起體積偏差為u（vt2），假設為均勻分布k=，由溫度變化引入的相對標準不確定度見式（3）。

標準儲備液配制過程中引入的相對標準不確定度合成見式（4）。

標準對照品（RM）引入的相對不確定度由標準對照品純度和標準溶液配制引入的相對不確定度合成見式（5）。

2.3.2 樣品稱量引入的相對標準不確定度

依據方法要求[17]，稱取混合均勻的樣品20.00 g，使用千分之一的天平稱量，并用F1級別的20 g砝碼校正天平，由天平和砝碼引入的相對標準不確定度見表2。

表2 天平和砝碼引入的相對標準不確定度Table 2 Relative standard uncertainty introduced by balance and weight

用砝碼校準后的天平稱量一份樣品6次（n=6），得到20.052、20.054、20.063、20.060、20.057、20.046 g，算得均值為20.057 g，方差S2為3.06×10-5。算得其合成標準不確定度見式（6）。

樣品稱量引入的相對標準不確定度合成相對標準不確定度見式（7）。

2.3.3 樣品前處理過程中定容和稀釋引入的相對標準不確定度

樣品提取步驟用20 mL單標移液管移取兩次，共40 mL乙腈進行提取，再以20 mL單標移液管移取提取液20 mL進行凈化，最后用1 mL分度移液管移取1 mL正己烷定容即可完成前處理。前處理過程中所用量器均經過湖南省計量院檢定并合格，量器引入的相對標準不確定度見表3。前處理過程環境與稱量時一致，因此，前處理過程中，溫度變化也會引起液體膨脹。

乙腈的體積膨脹系數為1.37×10-3/℃，樣品提取時使用兩次20 mL 單標移液管引入的相對合成標準不確定度見式（8）。

表3 前處理過程中量器引入的相對標準不確定度Table 3 Relative standard uncertainty introduced by gauge in the process of pretreatment

樣品凈化時使用20 mL單標移液管引入的相對合成標準不確定度見式（9）。

樣品定容時使用1 mL分度移液管引入的相對合成標準不確定度見式（10）。

合成樣品前處理過程中定容和稀釋引入的相對標準不確定度見式（11）。

2.3.4 最小二乘法擬合標準曲線求樣品濃度時產生的相對標準不確定度

使用校準曲線計算甲基立枯磷的濃度，配制五個校準溶液，其濃度分別為0.06、0.12、0.24、0.48、0.96 μg/mL，每個點各測三次（n=3×5），結果見下表4。可得線性最小二乘法擬合曲線的相關系數r2為0.9996，橫坐標為甲基立枯磷與環氧七氯內標的濃度之比，縱坐標是甲基立枯磷峰面積與環氧七氯內標峰面積之比，可得方程得：y = bx + a = 53.496x + 1.2672。

表4 甲基立枯磷標準系列溶液3次測定的結果Table 4 Results of 3 times determination of standard series solution of tolclofos-methyl

擬合曲線殘余標準偏差見式（12）、（13）。

測量提取溶液兩次（p=2）得濃度為0.447、0.453 μg/mL，即平均濃度為0.45 μg/mL，最小二乘法擬合標準曲線求樣品濃度時產生的標準不確定度見式（14）。

最小二乘法擬合標準曲線求樣品濃度時產生的相對標準不確定度見式（15）。

2.3.5 測量重復性引入的相對標準不確定度

影響檢測結果重復性的因素主要有測量儀器的變動性、人員操作和讀數差異、樣品不均勻等因素。通過對重復性測量條件下所得測量結果進行統計分析，可以得到各種隨機因素合并引入不確定度分量[23]。檢驗員用同一臺儀器，在重復性條件下對同一批次的土豆進行了6次重復性實驗（n1=6），依據式（1）計算得到甲基立枯磷含量見下表5。

表5 重復性實驗中甲基立枯磷含量Table 5 Content of tolclofos-methyl in repetitive experiments

測量的重復性以標準偏差表示，按貝塞爾公式計算[14]見式（16）。

測量2 個樣品（n2= 2）依據式（1）計算得到甲基立枯磷含量為4.48 × 10-2、4.51 × 10-2mg/kg，平均值為4.50×10-2mg/kg。當報告平均值時，應用早先預評估的標準偏差，按式（17）計算所得平均值的標準不確定度見式（17）。

進而計算得到本次測量所得平均值的相對標準不確定度見式（18）。

2.4 合成相對標準不確定度和相對擴展不確定度

2.4.1 合成相對標準不確定度

綜合以上由標準對照品（RM）、樣品稱量、樣品定容、最小二乘法擬合標準曲線求樣品濃度、重復性實驗5個方面引入的相對標準不確定度，得到合成相對標準不確定度為

2.4.2 相對擴展不確定度和擴展不確定度

置信區間為95%時，取包含因子k為2，相對擴展不確定度

樣品中甲基立枯磷檢測為0.045 mg/kg，則其擴展不確定度為

3 結論

分析得出，本文所用土豆樣品中甲基立枯磷殘留量可表示為W=0.045±0.002 mg/kg，其中包含因子k=2，符合GB 2763-2019《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》[18]對土豆中甲基立枯磷最大殘留量的限制。土豆中甲基立枯磷殘留量測量不確定度的評定時發現，5個已分析的不確定度來源中，所占比重最大是標準對照品以及配置標準溶液，其次是最小二乘法擬合標準曲線，其中最大的不確定度分量來源于標準對照品的擴展不確定度，所占比例超過了合成相對不確定度的50%。因此，選擇質量好、不確定度低的標準對照品、定期對標準對照品進行狀態核查，可以有效提高實驗的準確性。同時，實驗人員的操作以及實驗室環境溫度也是需要納入考慮的來源。