測量不確定度在食品微生物檢測中的應(yīng)用

范蕊

摘 要：隨著我國食品科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，食品微生物檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性也在不斷提升。測量不確定度是食品檢驗結(jié)果的重要參照，其運用使得食品檢測的可靠性得到了顯著提升。本文從食品微生物測量不確定度的概念及特點出發(fā)，就食品微生物檢測不確定度的應(yīng)用進(jìn)行研究和分析，為相關(guān)實驗室工作者提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：食品;微生物檢測;測量不確定度

Application of Measurement Uncertainty in Food Microorganism Detection

FAN Rui

（Xinjiang Academy of Analysis and Testing， Urumqi 830011， China）

Abstract： With the continuous development and progress of food science and technology in China， the accuracy of food microbiological testing results is also constantly improving. Measurement uncertainty is an important reference for food inspection results， and its application has significantly improved the reliability of food inspection. Based on the concept and characteristics of food microorganism measurement uncertainty， this paper studies and analyzes the application of food microorganism measurement uncertainty， which provides theoretical basis for related laboratory workers.

Keywords： food; microbiological testing; measurement uncertainty

測量不確定度是表征合理地賦予被測量值的分散性與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，是證明實驗室中分析工作的真實性和準(zhǔn)確性所必需的計量概念，為測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，特別是邊緣值的合理分析提供技術(shù)支撐[1]。測量不確定度的評定是實驗室質(zhì)量管理體系的重要組成部分，是實驗室用來評測不確定性程度不可或缺的重要組成部分，同時也是加強實驗質(zhì)量管控的一個重要內(nèi)容，對檢測結(jié)果的客觀性有著十分重要的作用[2-3]。

在食品檢驗工作中，通常很少涉及關(guān)于微生物檢驗不確定度的研究。《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》（CNAS—CL01—A001： 2018）在微生物檢測領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)定：在對微生物進(jìn)行檢測的過程中，必須做好分析工作，充分認(rèn)識到檢測不確定度的重要意義，并且把不確定度分量精確的檢測和羅列出來，進(jìn)行有效的評估，通過分析重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)對不確定度進(jìn)行精確估算[4]。測量不確定度值可用于定量微生物風(fēng)險分析或診斷，現(xiàn)已被廣泛接受的測量不確定度評估方法是“自下而上”的方法或“自上而下”的方法。“自下而上”的方法要求確定可重復(fù)性（r）和可重復(fù)性（R），以供分析程序中的所有階段使用，然后結(jié)合起來進(jìn)行總體估算。另一種方法是“自上而下”的方法，其r和R是實驗室間或?qū)嶒炇覂?nèi)通過驗證實驗確定的[5-6]。

1 測量不確定度概述

1.1 測量不確定度的意義及重要性

食品衛(wèi)生健康問題隨著近年來人們生活水平的提高而受到了高度關(guān)注，這對食品安全性檢測技術(shù)的時效性與準(zhǔn)確度提出了更高的要求。其要求作為檢測機構(gòu)的實驗室工作人員具備過硬的工作能力與技術(shù)本領(lǐng)，從而根據(jù)檢測結(jié)果快速得出準(zhǔn)確結(jié)論;對于能夠明顯區(qū)分的數(shù)據(jù)可直接給出結(jié)論，但在實際操作中會出現(xiàn)一些確定程度不足的數(shù)據(jù)和情況，需要工作人員依據(jù)科學(xué)理論知識和自身工作經(jīng)驗來進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分析與判斷。對于這種尚無法完全確定的狀況進(jìn)行評定能給食品健康衛(wèi)生安全工作提供有效的評價參考，同時也能幫助實驗室及工作人員改進(jìn)檢測技術(shù)，提升檢測準(zhǔn)確度。目前許多實驗室已注意到這項檢驗判定方法并得到了一定程度的應(yīng)用推廣[4]。檢測不確定度不但是定量分析與測量方法的必需部分，也是評價測算結(jié)果準(zhǔn)確度的判定依據(jù)，其在驗證方法、實驗室程序、數(shù)值界定標(biāo)準(zhǔn)等方面都具有明顯的實際意義。

1.2 測量不確定度基本原理

測量不確定度是一種能夠?qū)y量誤差進(jìn)行有效應(yīng)對的方法，對檢驗檢測過程具有指導(dǎo)作用[7]。在檢驗檢測過程中，檢驗人員的專業(yè)技術(shù)水平和操作能力均具有可提升的空間，隨著水平和能力的不斷提高，每次檢驗檢測所得的結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)存在差異，但這種差異通常在允許范圍內(nèi)。

1.3 測量不確定度主要特點

①誤差是衡量測量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要參照，但測量誤差并不能體現(xiàn)檢測質(zhì)量。不確定度數(shù)值越大，則測量能力就越低;反之就表示測量能力越強。②不確定度的評定。統(tǒng)計分析觀測列出來的不確定度是A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用其他方法得到的不確定度是B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。這兩種評判方法參照的標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，但卻各自都有自己的實際應(yīng)用價值，在實施合成評判的過程中，上述兩種方法都參照標(biāo)準(zhǔn)不確定度實行評判。③不確定度與誤差。誤差理論是開展數(shù)學(xué)研究中不可或缺的基礎(chǔ)理論之一，對誤差進(jìn)行分析時，通常會運用到實驗標(biāo)準(zhǔn)差，它是不確定度的重要理論依據(jù)。任何實驗的誤差都是不可避免的，一般來說系統(tǒng)誤差是不可能消除的，誤差只會盡可能地減少，完全消除是不可能的[8]。

2 測量不確定度評定方法和步驟

2.1 不確定度的評定方法

在食品檢驗檢測中，對測量不確定度進(jìn)行應(yīng)用時，所有可能對測量造成影響的因素，都會在一定程度上影響測量不確定度，所以，需要對不確定度的來源進(jìn)行分析[9]。測量不確定度有A類和B類兩種評定類型。A類評定的測量條件是有規(guī)定的，其測量不確定度分量的評定是運用統(tǒng)計分析方法進(jìn)行的。而B類評定與A類評定的方法存在區(qū)別，是另一種測量不確定度分量的評定方法，通過統(tǒng)計不確定度來源的分布可知，若根據(jù)概率分布或者分布假設(shè)來評定，可通過整合評估有關(guān)信息判斷檢測結(jié)果。在檢驗微生物的過程中，合成不確定度很少用到B類評定方法，不確定度占主要部分是通過重復(fù)測量得到的，定量檢測的測量不確定度評定往往使用的是A類評定方法。

2.2 不確定度的評定步驟

在食品安全檢測中，不確定度的測量都是遵照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，共有以下6個環(huán)節(jié)。①前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。不確定度是一個比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)，對其造成影響的因素是多方面的，因此必須采取有效手段來防控。在檢測的前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，要統(tǒng)籌考慮各種可能出現(xiàn)的問題，評定依據(jù)、外部環(huán)境和測量標(biāo)準(zhǔn)等都是需要充分考慮的因素。②數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。③研究分析測量不確定度的來源。在測量不確定度的過程中，需要充分考慮測量方法實施需要的外部條件，然后分析其來源，從而把解決問題的措施制定出來。④有效評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。⑤整合得到的數(shù)據(jù)和信息，對標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行合成。⑥對不確定度的評定進(jìn)行擴展，按照測量不確定度的原理進(jìn)行擴展。

3 測量不確定度在食品微生物檢測中的應(yīng)用討論

目前，在檢測食品安全過程中，測量不確定度可以使實驗結(jié)果和質(zhì)量具有更加可靠的保證，與此同時，使用者可借助不確定度的評定和應(yīng)用來對整個食品安全檢測質(zhì)量進(jìn)行推斷。影響測量不確定度產(chǎn)生的因素是多方面的，在具體實施過程中，對不同因素采用的措施必須是有針對性的，在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，一些可能出現(xiàn)的影響因素都必須在考慮之中，這樣其解決措施才可能更具針對性，并對測量評定工作有效完成起到有力的保障作用。對于微生物檢測過程中的不確定度分量有樣品保存條件、實驗室檢驗環(huán)境、實驗人員操作過程、不同儀器的使用、不同批次培養(yǎng)基的使用、培養(yǎng)的時間和溫度、樣品的均勻性、培養(yǎng)基配制的時間、培養(yǎng)基滅菌溫度、稀釋梯度、加樣體積、標(biāo)準(zhǔn)菌種、培養(yǎng)基質(zhì)量、培養(yǎng)箱參數(shù)、樣品取樣的均勻性、菌落重疊和菌落計數(shù)等[10]。其中一個最重要的影響因素在于送檢樣品的反復(fù)檢測所造成的不確定性，同時這些因素還會使最終結(jié)果的計算產(chǎn)生較大的波動。例如，樣品的保存條件、培養(yǎng)基的配制與質(zhì)量控制、陰陽性菌株的活性等，這些因素的不良影響均可通過規(guī)范的操作來減少;對結(jié)果影響較小的因素可不予考慮，如培養(yǎng)的外部環(huán)境與保存條件[11]。另外，在不確定度評定開展前應(yīng)對培養(yǎng)基、磷酸鹽緩沖液、吸管、均質(zhì)袋和未添加陽性菌株樣品進(jìn)行相應(yīng)的空白驗證[12]，同時對無菌室空氣及紫外燈滅菌效果進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控，對培養(yǎng)基質(zhì)量進(jìn)行技術(shù)驗收，結(jié)果均應(yīng)符合要求。

檢測結(jié)果的不確定性程度通常取決于操作人員對于數(shù)值的敏感性與判斷，這是因為微生物領(lǐng)域的檢驗測算與一般的物理或化學(xué)領(lǐng)域檢測有著較大的差異性，目前全球各地的相關(guān)研究者對計入測算的微生物樣本評判方法和評判標(biāo)準(zhǔn)都不盡相同。因此，為了確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確率，在對食品進(jìn)行安全性檢測過程中有必要加入不確定性程度評價，將樣品采集、檢測方法選擇、樣品制作程序、樣品處理程序、儀器檢定校準(zhǔn)等因素都集中到不確定性檢測中，統(tǒng)籌計算、考慮組成結(jié)果的各種成分占比，力求合理評定各個分量的數(shù)值，確保數(shù)值的準(zhǔn)確性和可信性得到有效支撐，讓檢測計算保持在相對穩(wěn)定的范圍之內(nèi)[13]。在提交檢驗報告時，盡可能控制有效數(shù)字的位數(shù)，通常情況下有效數(shù)字保留兩位，但為了提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，允許出現(xiàn)3位或多位有效數(shù)字的情況發(fā)生，這也是為了盡量避開由修約所產(chǎn)生的累積性誤差出現(xiàn)。

4 結(jié)語

目前，食品衛(wèi)生安全問題嚴(yán)重制約著人們的生命和健康發(fā)展，其測量評定的意義十分重大。在測量過程中，不確定度對于測量結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要作用，可顯著提升實驗水平和質(zhì)量。隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，不確定度將會得到廣泛運用，對于各項實驗的影響是十分深遠(yuǎn)的。

測量不確定度是評估檢測質(zhì)量的重要手段，也是符合性判定風(fēng)險的基礎(chǔ)。為了做好不確定度的評定工作，建議實驗室建立常用方法的計算公式及軟件。雖然當(dāng)前不確定度評定技術(shù)在微生物檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍比較窄，但隨著檢測機構(gòu)對不確定度評定認(rèn)識的加深，在對微生物檢測結(jié)果進(jìn)行判定時一定會得到更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]FRANCIELLE REGINA S D，F(xiàn)elipe R L.Top-down evaluation of the matrix effects in microbial enumeration test uncertainty[J].Journal of Microbiological Methods，2020，171：105864.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[EB/OL].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[3]官詠儀，邱志超，宋陽，等.高效液相色譜法測定葡萄酒中山梨酸含量的不確定度評定[J].食品科學(xué)，2015，36（16）：231-235.

[4]劉虹濤，李青.不確定度評定在微生物檢驗中的應(yīng)用[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2020，30（16）：2046-2048.

[5]ELOY G G，YEXENIA C Y，ROSINA G，et al.

Characterization of the efficiency and uncertainty of skimmed milk flocculation for the simultaneous concentration and quantification of water-borne viruses，bacteria and protozoa[J].Journal of Microbiological Methods，2017，134：46-53.

[6]BASIL JARVIS.Measurement uncertainty in microbiological analysis[M].Netherlands：Elsevier B.V.，2016.

[7]唐桂新.測量不確定度在食品檢驗檢測中的應(yīng)用探究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（3）：50-51.

[8]劉紅衛(wèi).食品安全檢測實驗室測量不確定度的評定與應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2020（22）：84-86.

[9]李井濤，劉洋，付婧超.金黃色葡萄球菌定量檢測結(jié)果的不確定度評定[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2018，9（4）：

753-756.

[10]鄧曉鴻，強敏，朱新生，等.食品中致病微生物檢測結(jié)果的不確定度評定[J].食品研究與開發(fā)，2016，37（11）：

160-165.

[11]劉珊珊.包裝飲用水中銅綠假單胞菌檢驗不確定度的評定[J].飲料工業(yè)，2017，20（3）：8-11.

[12]張洪軍，張銘華.食品中金黃色葡萄球菌平板計數(shù)不確定度的評定[J].微生物學(xué)雜志，2013，33（2）：39-42.

[13]ALBERTO G，JOSE A. E，PABLO S.F，et al.Illustration of the impact that uncertainty of the serial dilution and cell enumeration methods has on microbial inactivation[J].Food Research International，2019，119：76-83.

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