三重四级杆气相色谱-质谱联用仪测定土豆中甲基立枯磷过程中测量不确定度的评定

陈 煜，何莉媛，廖 菲，王洪健

（1.广东省食品工业公共实验室，广东 广州 511442；2.广东省食品工业研究所有限公司，广东 广州 511442；3.广东省食品质量监督检验站，广东 广州 511442；4.广东省食品工业研究所有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410006）

甲基立枯磷是一种广谱杀菌剂，可用于保护蔬菜免受立枯病、枯萎病、菌核病、根腐病等土传病害的侵害[1-2]。甲基立枯磷具有较强的吸附能力，能维持长期的杀菌效果，同时因其不易流失，必须严格执行使用后10天的安全隔离，以降低药物残留。药物残留是食用农产品走上人们餐桌的最大安全隐患，因此，准确有效地检测农药残留对提升食品安全具有重要意义。

测量结果与实际的真值之间存在一定的差距，这种差距源自于实验过程中的人员、试剂、仪器，我们可以通过各种手段将差距减小，但却不可能真正消除。测量不确定度是表征被测量物质真值所处的量值范围的评定结果，可为检验合格评定准确性、可靠性提供真实、有效的依据[3-7]，因此完整的测量结果应该包括测量不确定度。在检测过程中，检测结果的不确定度可能有多个来源，如环境条件、仪器不确定度、干扰、随机变异等[8-13]。尤其是在检测行业，面对检测结果濒临临界值的情况下，测量不确定度可以帮助我们判断产品是否超出标准限值，是否符合国家要求，这对检验检测机构提出了更高的要求，也能间接推动产品质量的提升。本文研究土豆中甲基立枯磷检测过程中测量不确定度的评定，依据相关准则[14-16]建立甲基立枯磷测定的测量不确定度分析模型，分析检测过程中的相对扩展不确定度。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

土豆购于当地超市，甲基立枯磷、环氧七氯标准对照品购于农业部环境保护科研监测所；乙腈为色谱纯，甲苯、正己烷为优级纯，其它试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

千分之一天平，PR223ZH/E，奥豪斯仪器（常州）有限公司；三重四极杆-气质联用仪，Trace 1300-TSQ 9000，Thermo Scientific。本次实验中所涉及的天平，三重四极杆-气质联用仪，量具等仪器均经过湖南省计量院计量溯源，仪器状态满足实验要求。

1.3 实验方法

依据GB 23200.8-2016《食品安全国家标准水果和蔬菜中500种农药及相关化学品残留量的测定气相色谱-质谱法》[17]，用Trace 1300-TSQ 9000测定土豆中的甲基立枯磷的残留量。

1.3.1 提取、净化

参照国家标准GB 2763-2019《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[18]对土豆进行样品前处理，称取20 g 试样（精确至0.01 g）于80 mL 离心管后，按照国家标准GB 23200.8-2016《食品安全国家标准水果和蔬菜中500种农药及相关化学品残留量的测定气相色谱-质谱法》对试样进行提取净化，加入内标溶液，摇匀，待测。

1.3.2 测定

采用赛默飞Trace 1300-TSQ 9000三重四极杆-气质联用仪，色谱柱型号为TG-1701MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），其余参数条件与GB 23200.8-2016相同[17]。

1.4 数据处理分析

本文中所涉及的测试数据，均采用Excel工具来计算其平均值和相对标准偏差。

2 不确定度分量的分析与计算

2.1 数学模型

式中：X为样品中甲基立枯磷残留量（mg/kg），C为样品溶液中甲基立枯磷的浓度（μg/mL），V1、V2、V3分别为样品提取溶液的体积、待净化溶液的体积以及样品定容的体积（mL），m样为称取样品的质量（g）。

2.2 不确定度来源分析

根据测定方法的主要步骤，土豆中的甲基立枯磷含量分析的不确定度主要有以下来源：①标准对照品（Reference material，简称RM）引入的相对标准不确定度；②最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度时产生的相对标准不确定度；③实验过程引入的相对标准不确定度；④样品称量引入的相对标准不确定度；⑤在重复条件下，进行6次测量的结果重复性引入的相对标准不确定度，不确定度主要来源详情如图1所示。

图1 土豆中甲基立枯磷含量分析不确定度的主要来源Figure 1 Main sources of uncertainty during the analysis of tolclofos-methyl content in potato

2.3 标准不确定度的计算

2.3.1 标准对照品（RM）引入的相对标准不确定度

标准对照品（RM）在配制成标准储备液时引入的测量不确定度的来源如图1所示，配制过程中所使用的量器均经过湖南省计量院检定且合格，标准物质及量具所带来的相对标准不确定度如表1所示。配置过程中，用200 μL移液枪移取120 μL标准溶液至10 mL容量瓶中，并用丙酮定容至10 mL，配置成1.20 μg/mL的中间液。由于操作时的环境温度并未完全控制在量器检定规程中的温度[19-20]，因此，需将温度带来的偏差计入测量不确定度。实验室的温度在（20±5）℃之间波动，其引起的不确定度一般通过计算所在温度范围内的溶液和量取器具的膨胀系数来评定。由于液体的膨胀系数明显大于量取器具的膨胀系数，因此，温度变化引入的不确定度只需考虑液体的体积膨胀即可。

表1 配置过程中标准物质、量器引入的相对标准不确定度Table 1 Relative standard uncertainty introduced by standard material and gauge in the process of configuration

移取标准对照品过程中，采用正己烷溶解甲基立枯磷，所以应当考虑正己烷的体系膨胀。正己烷的体积膨胀系数为1.37×10-3/℃，由温度波动引起体积偏差为u（vt1），假设为均匀分布k = 3，则温度变化引入的相对标准不确定度见式（2）。

定容过程中，稀释液丙酮的体积膨胀系数为1.49×10-3℃-1，由温度波动引起体积偏差为u（vt2），假设为均匀分布k=，由温度变化引入的相对标准不确定度见式（3）。

标准储备液配制过程中引入的相对标准不确定度合成见式（4）。

标准对照品（RM）引入的相对不确定度由标准对照品纯度和标准溶液配制引入的相对不确定度合成见式（5）。

2.3.2 样品称量引入的相对标准不确定度

依据方法要求[17]，称取混合均匀的样品20.00 g，使用千分之一的天平称量，并用F1级别的20 g砝码校正天平，由天平和砝码引入的相对标准不确定度见表2。

表2 天平和砝码引入的相对标准不确定度Table 2 Relative standard uncertainty introduced by balance and weight

用砝码校准后的天平称量一份样品6次（n=6），得到20.052、20.054、20.063、20.060、20.057、20.046 g，算得均值为20.057 g，方差S2为3.06×10-5。算得其合成标准不确定度见式（6）。

样品称量引入的相对标准不确定度合成相对标准不确定度见式（7）。

2.3.3 样品前处理过程中定容和稀释引入的相对标准不确定度

样品提取步骤用20 mL单标移液管移取两次，共40 mL乙腈进行提取，再以20 mL单标移液管移取提取液20 mL进行净化，最后用1 mL分度移液管移取1 mL正己烷定容即可完成前处理。前处理过程中所用量器均经过湖南省计量院检定并合格，量器引入的相对标准不确定度见表3。前处理过程环境与称量时一致，因此，前处理过程中，温度变化也会引起液体膨胀。

乙腈的体积膨胀系数为1.37×10-3/℃，样品提取时使用两次20 mL 单标移液管引入的相对合成标准不确定度见式（8）。

表3 前处理过程中量器引入的相对标准不确定度Table 3 Relative standard uncertainty introduced by gauge in the process of pretreatment

样品净化时使用20 mL单标移液管引入的相对合成标准不确定度见式（9）。

样品定容时使用1 mL分度移液管引入的相对合成标准不确定度见式（10）。

合成样品前处理过程中定容和稀释引入的相对标准不确定度见式（11）。

2.3.4 最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度时产生的相对标准不确定度

使用校准曲线计算甲基立枯磷的浓度，配制五个校准溶液，其浓度分别为0.06、0.12、0.24、0.48、0.96 μg/mL，每个点各测三次（n=3×5），结果见下表4。可得线性最小二乘法拟合曲线的相关系数r2为0.9996，横坐标为甲基立枯磷与环氧七氯内标的浓度之比，纵坐标是甲基立枯磷峰面积与环氧七氯内标峰面积之比，可得方程得：y = bx + a = 53.496x + 1.2672。

表4 甲基立枯磷标准系列溶液3次测定的结果Table 4 Results of 3 times determination of standard series solution of tolclofos-methyl

拟合曲线残余标准偏差见式（12）、（13）。

测量提取溶液两次（p=2）得浓度为0.447、0.453 μg/mL，即平均浓度为0.45 μg/mL，最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度时产生的标准不确定度见式（14）。

最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度时产生的相对标准不确定度见式（15）。

2.3.5 测量重复性引入的相对标准不确定度

影响检测结果重复性的因素主要有测量仪器的变动性、人员操作和读数差异、样品不均匀等因素。通过对重复性测量条件下所得测量结果进行统计分析，可以得到各种随机因素合并引入不确定度分量[23]。检验员用同一台仪器，在重复性条件下对同一批次的土豆进行了6次重复性实验（n1=6），依据式（1）计算得到甲基立枯磷含量见下表5。

表5 重复性实验中甲基立枯磷含量Table 5 Content of tolclofos-methyl in repetitive experiments

测量的重复性以标准偏差表示，按贝塞尔公式计算[14]见式（16）。

测量2 个样品（n2= 2）依据式（1）计算得到甲基立枯磷含量为4.48 × 10-2、4.51 × 10-2mg/kg，平均值为4.50×10-2mg/kg。当报告平均值时，应用早先预评估的标准偏差，按式（17）计算所得平均值的标准不确定度见式（17）。

进而计算得到本次测量所得平均值的相对标准不确定度见式（18）。

2.4 合成相对标准不确定度和相对扩展不确定度

2.4.1 合成相对标准不确定度

综合以上由标准对照品（RM）、样品称量、样品定容、最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度、重复性实验5个方面引入的相对标准不确定度，得到合成相对标准不确定度为

2.4.2 相对扩展不确定度和扩展不确定度

置信区间为95%时，取包含因子k为2，相对扩展不确定度

样品中甲基立枯磷检测为0.045 mg/kg，则其扩展不确定度为

3 结论

分析得出，本文所用土豆样品中甲基立枯磷残留量可表示为W=0.045±0.002 mg/kg，其中包含因子k=2，符合GB 2763-2019《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[18]对土豆中甲基立枯磷最大残留量的限制。土豆中甲基立枯磷残留量测量不确定度的评定时发现，5个已分析的不确定度来源中，所占比重最大是标准对照品以及配置标准溶液，其次是最小二乘法拟合标准曲线，其中最大的不确定度分量来源于标准对照品的扩展不确定度，所占比例超过了合成相对不确定度的50%。因此，选择质量好、不确定度低的标准对照品、定期对标准对照品进行状态核查，可以有效提高实验的准确性。同时，实验人员的操作以及实验室环境温度也是需要纳入考虑的来源。