气相色谱法测定蔬菜中16种有机磷农药残留量的测量不确定度评定

洪泽淳,熊含鸿,刘莹莹,陈思敏,李 南,郑悦珊,简德威,孙明蔚,梁旭霞

(广东省食品检验所,广东广州 510435)

有机磷农药具有高效、快速、广谱等特点,被广泛用于农业中病虫害的防治[1-2]。随着人们环保意识的日益增强,农药残留量的控制已越来越受到生产经营者的重视,也是百姓关心、政府关注的突出问题[3]。GB 2763-2016《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[4]中规定了农产品中多种农药的最大残留限量,结合实验室检测可分析农药残留量状况,为农产品质量安全评价提供技术支撑。

在实际检测过程中,当农药残留量的检出值在最大残留限量值附近时,其检测结果会直接影响该样品是否合格,因此农药残留检测数据的准确性至关重要[5-6]。测量不确定度是用以表征合理赋予被测量值的分散性、与测量结果相联系的参数,是被测量客观值在某一量值范围内的一个评定[7],将其引入农药残留检测过程,对于客观评价检测结果,尤其是对检测结果临界值的判断具有重要意义[8-9]。不确定度愈小,测量准确度愈高,测量结果的使用价值愈高;反之亦然[10]。因此,开展测量不确定度的评定是实验室提高检验结果可靠性的重要保障[11]。

表1 标准系列溶液的配制Table 1 Preparation of standard series solutions

目前,国内实验室在测定含水率较高的蔬菜中多种有机磷农药残留时,多采用农业行业标准 NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留测定》[12],国内很多学者针对该方法进行过测量不确定度的评定。例如,王璐等[9]评定蔬菜中甲胺磷、甲氰菊酯和甲萘威残留量检测的相对扩展不确定度分别为5.70%、5.66%和6.30%(k=2);季应明等[11]评定果蔬类农产品中甲胺磷残留量检测的扩展不确定度为0.0011 mg/kg;王丽芳等[13]评定豇豆中的水胺硫磷残留量检测的扩展不确定度为0.005 mg/kg;殷朝珍等[14]评定黄瓜中的甲胺磷、毒死蜱、地虫硫磷残留量检测的扩展不确定度均为0.002 mg/kg。但前人多是针对NY/T 761-2008[12]方法中单种或少数几种农残的评定,未有对10种以上农残评定的报道文献,而作为通用型方法标准,NY/T 761-2008[12]方法可适用于54种有机磷农药的测定,并将农药分为了4组,每组12～15种农药同时测定。在日常检测过程中,实验员一般采用该标准推荐的分组模式来提高效率,同时检测多种农药,但十几种农药间极性、仪器响应值、出峰时间、分离度有所不同,存在干扰,很可能影响各农药测量结果的准确性,因此,进行多组分农药同时测定不确定度评定具有重要意义,可反映出多组分模式下各个测量结果的偏离情况,亦可综合评估各个不确定度分量对合成标准不确定度的贡献,分析测定过程中的关键影响因素[15-16]。

本研究根据CNAS-CL01:2018《检测和校准实验室能力认可准则》[17]、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[18]、JJF 1135-2005《化学分析测量不确定度评定》[19]中规定的方法和要求,按照NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留测定》[12]第一部分方法二的步骤对蔬菜中敌敌畏等16种有机磷农药残留量的测定,建立评定不确定度的基本方法,分析不确定度分量来源,找出影响测量不确定度的主要因素,并提出重点控制方法,旨在为正确评价和使用测量结果提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

乙腈 色谱纯，默克股份两合公司;丙酮 色谱纯，天津市河东区红岩试剂厂;氯化钠 分析纯，广州化学试剂厂;敌敌畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、灭线磷、治螟磷、氧乐果、久效磷、乐果、甲基毒死蜱、马拉硫磷、倍硫磷、杀扑磷、甲基硫环磷、硫环磷和三唑磷标准溶液 均为100 μg/mL，农业部环境保护科研监测所；白菜样品 购自广州某超市。

Agilent 7890B型气相色谱仪 带火焰光度检测器安捷伦科技(中国)有限公司;Reeko AutoEVA-60型氮吹仪 睿科仪器有限公司;IKA T25数显型均质机、IKA Vortex Genius3型漩涡混匀器 艾卡(广州)仪器设备有限公司;Thermo ST8 型离心机 赛默飞世尔科技公司。

1.2 实验方法

1.2.1 标准使用液的配制 分别吸取的16种农残的标准溶液各100 μL于10 mL容量瓶中,用丙酮溶液稀释到刻度,得到1.00 mg/L标准使用液。

1.2.2 标准系列溶液的配制 准确吸取适量的1.00 mg/L标准使用液,用丙酮稀释配制成所需的标准工作液。标准曲线的配制见表1。

1.2.3 色谱条件 色谱柱:DB-17毛细管柱(30 m×0.53 mm×1 μm);检测器温度:250 ℃;尾吹气:N2;尾吹流量:60 mL/min;氢气流量:75 mL/min;空气流量:100 mL/min;进样模式:不分流;进样口温度:220 ℃;载气:N2;总流量:15.0 mL/min;吹扫流量:3.0 mL/min;线速度:53.15 cm/s;色谱柱流量:6 mL/min;色谱柱温度:100 ℃;温度程序:150 ℃(2 min)-2 ℃/min-190 ℃(2 min)-7 ℃/min-250 ℃(12.5 min);进样量:1.0 μL。16种有机磷农药残留的标准色谱图,见图1。

图1 16种有机磷农药标准品色谱图Fig.1 Determination of 16 kinds of organophosphorus standard samples 注:1:敌敌畏;2:甲胺磷;3:乙酰甲胺磷;4:灭线磷; 5:治螟磷;6:氧乐果;7:久效磷;8:乐果;9-1:磷胺-1; 9-2:磷胺-2;10:甲基毒死蜱;11:马拉硫磷;12:倍硫磷; 13:杀扑磷;14:甲基硫环磷;15:硫环磷;16:三唑磷。

1.2.4 样品前处理 提取:准确称取25.0 g(精确至 0.01 g)白菜样品放入均质机中,加入50.0 mL乙腈,在匀浆机中高速匀浆2 min后用滤纸过滤,滤液收集到装有5 g氯化钠的100 mL具塞量筒中,盖上塞子,剧烈振荡1 min,在室温下静置30 min,使乙腈相和水相分层。

净化:从具塞量筒中吸取10.00 mL乙腈溶液,放入鸡心瓶中,经40 ℃旋转蒸发近干,用丙酮分三次冲洗转移,定容至5.0 mL,在旋涡混合器上混匀后,用0.2 μm滤膜过滤于样品瓶,供上机测定。

2 不确定度分析

2.1 数学模型的建立

根据NY/T 761-2008第一部分方法二,样品中被测农药残留量X(mg/kg)表示为:

式中,X为试样中有机磷农药残留量(mg/kg);c为由标准曲线得到的样液中有机磷农药的浓度(mg/L);V为样品定容体积(mL);m为试样的质量(g);f为稀释因子。

2.2 不确定度来源分析

根据数学模型及测量过程,测定结果的不确定度分量主要来自有机磷农药标准溶液、样品制备、测量重复性、工作曲线拟合和回收率等方面。不确定度分量来源见图2。

图2 不确定度分量来源图Fig.2 Uncertainty component source map

3 不确定度评定

3.1 标准溶液引入的不确定度urel(c)

3.1.1 标准物质引入的不确定度u1rel(c) 根据标准物质证书,16种有机磷标准物质的浓度均为100 μg/mL,扩展不确定度均为0.11 μg/mL(包含因子k=2),则标准物质引入的相对标准不确定度为:

a. 100 μL可调移液器的相对标准不确定度为:

b. 10 mL容量瓶的相对标准不确定度为:

c. 环境温度变化的相对标准不确定度为:

由以上不确定度分量可得,标准储备液引入的相对标准不确定度为:

3.1.3 标准系列溶液配制引入的不确定度u3rel(c) 配制0.05、0.10 mg/L的标准系列溶液,使用100 μL可调移液器移取标准储备液;配制其余4点标准系列溶液使用1000 μL可调移液器移取标准储备液;移取丙酮时使用1000 μL可调移液器。环境温度为(20±5) ℃,查1000 μL可调移液器的检定证书,其扩展不确定度为U=0.8%,k=2。各分量的不确定度为:

a. 1000 μL可调移液器的相对标准不确定度为:

b. 由上文可知,100 μL可调移液器的相对标准不确定度为:

urel(100 μL)=0.004;

c. 环境温度变化的相对标准不确定度urel(t)=0.000606;

由以上不确定度分量可得,标准系列溶液配制引入的相对不确定度为:

3.1.4 相对不确定度 综合以上三个分量的不确定度,标准溶液引入的相对不确定度为:

3.2 样品制备引入的不确定度urel(m)

3.2.1 样品称量过程引入的不确定度u1rel(m) 采用百分之一天平称取25.00 g样品,查天平检定证书,其扩展不确定度为U=0.02 g,k=2,则称量引入的相对不确定度:

3.2.2 提取液总体积引入的不确定度u1rel(V) 用50 mL量筒量取提取液乙腈,查检定证书,其扩展不确定度为U=0.09 mL,k=2,则量筒引入的相对不确定度:

3.2.3 移取提取液体积引入的不确定度u2rel(V) 用10 mL可调移液器移取提取液体积10.00 mL,查检定证书,其扩展不确定度为U=0.2%,k=2,则10 mL可调移液器引入的相对不确定度:

3.2.5 相对标准不确定度urel(t) 由上文可知,环境温度变化的相对标准不确定度urel(t)=0.000606;

综合以上五个分量,样品制备引入的相对标准不确定度为:

3.3 测量重复性引入的不确定度urel(X)

3.4 标准曲线拟合引入的不确定度urel(Q)

表4 标准曲线引入的相对标准不确定度Table 4 Relative standard uncertainty introduced by the standard curve

3.5 回收率引入的不确定度urel(R)

表5 回收率引入的相对标准不确定度Table 5 Relative standard uncertainty introduced by recovery

表6 16种农药残留的相对标准不确定度Table 6 Relative standard uncertainty of 16 kinds of pesticides residues

3.6 不确定度合成

根据以上不确定度评定过程,得各农药残留的相对标准不确定度分量,按式(1)计算蔬菜中各农药残留的合成相对标准不确定度,从表5可得各农药残留的最终测量结果c,按式(2)计算各农药残留的合成标准不确定度,计算结果见表6。

式(1)

u=urel×c

式(2)

3.7 不确定度报告

在95%置信水平下,取k=2,按式(3)计算蔬菜中16种农药残留的测定扩展不确定度,根据NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》第一部分方法二,测定蔬菜中16种农药残留的检测结果见表7。

U=ku

式(3)

表7 蔬菜中16种农药残留的的检测结果Table 7 Results of 16 kinds of pesticides residues in vegetable

4 结论与讨论

本文对气相色谱法测定蔬菜中的16种有机磷农药残留量进行了不确定度评定,通过对不确定度的来源分析及各分量的量化评定,发现标准曲线拟合对不确定度的影响最大,回收率次之,标准溶液、样品制备和测量重复性对不确定度的影响较小,通过分析不确定度分量的引入过程,发现可从以下3个方面降低测量不确定度。

标准曲线拟合对不确定度影响最大。但是标准曲线不确定度计算模型未考虑待测样品实际含量的不确定性带来的影响。分析发现,当样品溶液中目标农药的浓度越大,由标准曲线拟合引入的不确定度越小。因此,建议在进行准确度要求较高的测量时,如:能力验证、盲样考核、检出值在限量值附近等情况时,应注意选择合适的标准溶液浓度来制作标准曲线,能有效降低检测过程中的不确定度[9,20]。

回收率为不确定主要影响因素之一。由于食用农产品中农药残留物含量不高,基质复杂,干扰因素多,部分组分性质不稳定,容易在提取、净化、浓缩的过程中发生分解,或受基质效应影响,导致多组分同时测定时个别农残回收率偏低,测量结果不确定度数值较大。可通过前处理方法优化,如:根据目标组分性质选择提取溶剂,增加提取次数,选用合适的净化成分,控制好浓缩温度等措施,以及配制基质标液,降低基质效应的方法,来提升加标回收率,保证检测结果的准确性[6,21]。

在日常检测工作中,首先应选用国家认可的标准物质中心生产的、合格有效的标准品,采用精度高并计量合格的移液器与容量瓶来配制标准系列溶液;其次是选择有效可靠的样品前处理方法,遵守操作规范;同时,检测人员应提高操作水平,保证测定时仪器处于最佳状态,避免可能对测量结果产生较大影响的各种随机干扰因素,配合多种质控手段,从技术途径上对实验室的质量进行有效控制和提高,从而提高检测准确度[9,22]。