氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法對蘋果中有機(jī)氯類農(nóng)藥殘留含量測定的不確定度研究

楊 璐,廖 享,虞游毅,程 平,李 宏

(1 新疆林業(yè)科學(xué)院,新疆林木資源與利用國家林草局重點實驗室,新疆林果樹種選育與栽培重點實驗室,烏魯木齊830054;2 新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院,烏魯木齊830054)

測量不確定度是與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù),用于表征合理賦予被測量之值的分散性[1-3],也是用來評定測量結(jié)果質(zhì)量的參數(shù)[4-6]。 通過不確定度評定,可以客觀的對影響檢測結(jié)果的主要因素進(jìn)行分析[7-9]。實驗室必須確保提供的實驗數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性[10-11],評價及給出分析結(jié)果的不確定度是實驗室質(zhì)量控制中一項必要措施[12]。

隨著人們生活水平的不斷提高,農(nóng)藥殘留問題受到越來越多的關(guān)注[13-14]。 有機(jī)氯類農(nóng)藥是一類嚴(yán)重的有機(jī)環(huán)境污染物,具有致突變、致畸、致癌效應(yīng)[15-18]。 果蔬農(nóng)藥殘留會嚴(yán)重危害人體健康,農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)是國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全領(lǐng)域的一個研究熱點[19]。 Serpil[20]分析了蔬菜中16 種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留快速提取凈化方法不確定度。 Nuno 等[21]建立了SPME-GC∕ECD 方法測量林丹和七氯含量,并對結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評估。 Radim 等[22]應(yīng)用不同檢測器對蘋果上的14 種農(nóng)藥進(jìn)行監(jiān)測分析,對各個步驟的不確定度進(jìn)行了計算比較。 蔣永祥等[23]對茶葉中有機(jī)磷測定過程進(jìn)行了不確定度評價。 羅惠明等[24]計算了茶葉中硫丹菊酯類農(nóng)藥殘留量的不確定度。 邵華等[25]評定了氣質(zhì)聯(lián)用方法測定樣品樂果含量過程的不確定度。 農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY∕T 761—2008 中采用氣相色譜法測定水果中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留的含量,但該方法的不確定度的來源有很多,如稱樣量、移取體積、容量儀器等。 本文擬建立氣相色譜質(zhì)譜法測定水果中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量的不確定度計算模型,對不確定度來源及大小進(jìn)行分析評定,并探討該方法在應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題,以提高數(shù)據(jù)和測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器:7890A-5975C 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫公司);分析天平(北京賽多利斯);BUCHI Mixer B-400 均質(zhì)機(jī)(瑞士步琦有限公司);TDL-50 離心機(jī)(金壇市醫(yī)療儀器廠);N-EVAP111 氮吹儀(Organomation Associates,Jnc.公司)。

材料:阿克蘇‘紅富士’蘋果,購于新疆烏魯木齊華凌干鮮果品市場。

試劑:五氯硝基苯、六氯苯、七氯、百菌清標(biāo)準(zhǔn)品(100 μg∕mL)(農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研檢測所);正己烷[色譜純,霍尼韋爾貿(mào)易(上海)有限公司],乙腈[色譜純,賽默飛世爾科技(中國)有限公司];丙酮[色譜純,霍尼韋爾貿(mào)易(上海)有限公司]

1.2 方法[26]

試樣制備:四分法取樣后將其切碎,制成鮮果勻漿,-20—-16 ℃保存,備用。

提取:準(zhǔn)確稱取15 g 樣品勻漿于離心管中,加入200 μL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液、30 mL 乙腈、5 g 氯化鈉,劇烈震蕩1 min,5 000 r∕min 離心10 min,吸取10 mL 上清液,放入20 mL 樣品瓶中,緩緩?fù)ㄈ氲獨?乙腈蒸發(fā)近干后,加入2.0 mL 正己烷溶解殘渣。

凈化:將弗羅里矽SPE 柱依次用5.0 mL(丙酮+正己烷)(體積比1∶9)和5.0 mL 正己烷預(yù)淋洗,當(dāng)溶劑液面到達(dá)柱吸附層表面時,立即加入上述待凈化溶液,收集洗脫液,用5 mL(丙酮+正己烷)(體積比1∶9)沖洗樣品瓶后過柱兩次,氮吹至近干,用正己烷準(zhǔn)確定容至2.0 mL,0.22 μm 濾膜過濾,待測。

1.3 GC-MS 條件

氣相條件:Agilent HP-5 MS 毛細(xì)管色譜柱(30 m × 0.25 mm ×0.25 μm);升溫程序:100 ℃不保持,10 ℃∕min升至150 ℃,保持2 min,3 ℃∕min 升至192 ℃,30 ℃∕min 升至252 ℃,保持2 min,氦氣流速1.4 mL∕min;進(jìn)樣口溫度250 ℃;分流比為10∶1,進(jìn)樣量1 μL;

質(zhì)譜條件:電離方式為EI 電離源,電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃,四級桿溫度150 ℃,傳輸線溫度250 ℃,選擇離子掃描模式,溶劑延遲4 min。 利用色譜峰保留時間及特征碎片離子峰進(jìn)行定性,以外標(biāo)法峰面積定量。 各有機(jī)氯農(nóng)藥質(zhì)譜參數(shù)如表1 所示,總離子流圖見圖1。

表1 有機(jī)氯農(nóng)藥保留時間及特征碎片離子Table 1 Retention time and characteristic fragment ions of organochlorine pesticides

1.4 測量數(shù)學(xué)模型

測定樣品中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量的數(shù)學(xué)模型為:

式中:X為樣品中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量(μg∕g);C為樣品最終定容后溶液的濃度(μg∕mL);V1為混合提取液總體積(mL);V2為用于濃縮的提取液體積(mL);V3為凈化后定容體積(mL);m為樣品質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

2.1.1 提取液總體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V1)

用50 mL 單標(biāo)線吸量管吸取乙腈30 mL,根據(jù)檢定證書,50 mL 單標(biāo)線吸量管(A 級)的容量允許誤差為±0.1 mL,假定為三角形分布,相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.1.2 用于濃縮的提取液體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V2)

用10 ml 分度吸量管吸取提取液10 ml,根據(jù)檢定證書,10 ml A 級分度吸量管的允許誤差為±0.05 mL,假定為三角形分布,相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.1.3 凈化后定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V3)

用2 mL 分度吸量管吸取正己烷2 mL,根據(jù)檢定證書,2 mL 的A 級分度吸量管的允許誤差估計為±0.015 mL,假定為三角形分布,相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

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

萬分之一天平校準(zhǔn)的允許誤差為±0.000 5 g,包含因子k=3,稱樣質(zhì)量為15.00 g 時,相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(C)

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)品引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(C1)

標(biāo)準(zhǔn)品溶液濃度為100 μg∕mL,五氯硝基苯、六氯苯、七氯和百菌清標(biāo)準(zhǔn)樣品證書顯示擴(kuò)展不確定度分別為:0.10 μg∕mL,0.08 μg∕mL,0.04 μg∕mL,0.10 μg∕mL,包含因子k=2,相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度依次為:

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(C2)

配制標(biāo)準(zhǔn)系列溶液,設(shè)置0.1 μg∕mL、0.2 μg∕mL、0.4 μg∕mL、0.5 μg∕mL、0.6 μg∕mL、0.8 μg∕mL、1.0 μg∕mL共7 個濃度,每個濃度3 個平行,取其平均值,采用最小二乘法擬合,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程y=ax+b(a為斜率,b為截距)及相關(guān)系數(shù),結(jié)果如表2 所示。 樣品平行測定3 次,取平均值,由擬合的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算有機(jī)氯農(nóng)藥殘留濃度。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合Table 2 The standard curve linear data fitting

式中:s(y)為擬合標(biāo)準(zhǔn)偏差;b為擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線截距;p為樣品重復(fù)測定次數(shù),p=3;n為標(biāo)準(zhǔn)曲線測定次數(shù),n=21;ˉC為標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度;C0為通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算的有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量平均值。

將表2 中4 種農(nóng)藥相對應(yīng)的擬合標(biāo)準(zhǔn)偏差、擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線截距、樣品重復(fù)測定次數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)曲線測定次數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度、通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算的有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量平均值,帶入以上公式中,五氯硝基苯、六氯苯、七氯和百菌清的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定分別為:

urel(C2.1)=0.012 29;urel(C2.2)=0.019 54;urel(C2.3) =0.024 12;urel(C2.4) =0.015 55

2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(C3)

使用量程為100—1000 μL 移液槍移取濃度為100 μg∕mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL 于10 mL 容量瓶中,用正己烷定容,配置成濃度為10 μg∕mL 的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。 使用量程為20—200 μL 移液槍吸取不同體積標(biāo)準(zhǔn)儲備液,用正己烷定容至2 mL,配制成不同濃度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。 根據(jù)校準(zhǔn)證書,100—1 000 μL 移液槍在量程為1 000 μL 時,容量允許誤差為±1%,20—200 μL 移液槍在量程為200 μL 時,容量允許誤差為±1.5%,10 mL 容量瓶的容量允許誤差為±0.020 mL,2 mL 容量瓶的容量允許誤差為±0.015 mL,假定為矩形分布,相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度依次為:

2.3.4 溫度的變動引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(C4)

有機(jī)氯標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是在20 ℃條件下標(biāo)定的,實驗室溫度變化范圍為(20 ±5)℃,正己烷的體積膨脹系數(shù)為1.36 ×10-3℃,假設(shè)為均勻分布,由溫度的變動性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

經(jīng)計算,五氯硝基苯為urel(C) =0.017 18、六氯苯為urel(C) =0.022 93、七氯為urel(C) =0.026 94、百菌清為urel(C) =0.019 65。

2.4 測量重復(fù)性引入的不確定度urel(f)

蘋果樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液,設(shè)置3 個平行,根據(jù)擬合的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量,結(jié)果如表3 所示:

表3 有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量Table 3 Content of organochlorine pesticide residues μg·mL -1

測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度五氯硝基苯為urel(f) =9.057 ×10-3、六氯苯為urel(f) = 8.247 ×10-3、七氯為urel(f) = 9.703 ×10-3、百菌清為urel(f) = 8.535 ×10-3。

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

樣品中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度五氯硝基苯為urel(f) =1.981 ×10-3、六氯苯為urel(f) = 2.468 ×10-3、七氯為urel(f) = 2.890 ×10-3、百菌清為urel(f) = 2.178 ×10-3。

2.6 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展因子k取2,擴(kuò)展不確定度U(X)為:

評估的各不確定度如表4 所示:

表4 各有機(jī)氯農(nóng)藥不確定度Table 4 The uncertainty value of each organochlorine pesticide

3 討論

通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法,分析評估蘋果中五氯硝基苯、六氯苯、七氯和百菌清4 種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留含量測定過程中的不確定度,發(fā)現(xiàn)其不確定度來源于多方面,主要有:(1)體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度;(2)樣品稱量過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度;(3)標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度;(4)測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度[27]。 對各個不確定度分量進(jìn)行評定,計算測量結(jié)果的合成不確定度和擴(kuò)展不確定度,發(fā)現(xiàn)對測量結(jié)果影響最大的因素是標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的不確定度,其次是樣品測量重復(fù)性引入的不確定度,而體積和樣品稱量引入的不確定度較小,可以忽略不計。

4 結(jié)論

使用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法分析五氯硝基苯、六氯苯、七氯和百菌清測量不確定度,其結(jié)果可分別表示為(0.144 8 ±0.005 7)mg∕kg(k=2),(0.097 02 ±0.004 8)mg∕kg(k=2),(0.071 40 ±0.004 1)mg∕kg(k=2),(0.200 2 ±0.008 7)mg∕kg(k=2)。 為了提高檢測的準(zhǔn)確性,在樣品檢測過程中應(yīng)嚴(yán)格控制樣品前處理的各個步驟,盡可能的操作準(zhǔn)確,減少因分離提取液、定容溶液等操作引入的不確定度,準(zhǔn)確細(xì)致的配制標(biāo)準(zhǔn)溶液,盡量提高標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合度,同時增加平行樣品的測定次數(shù),減少誤差,保證結(jié)果的可靠性。