HGC和UV-HGC测定植物油中溶剂残留量的不确定度评定

张红莉 许均华 徐文泱 李 勇

(1. 郴州市食品药品检验检测中心，湖南 郴州 423000；2. 湖南省食品质量监督检验研究院，湖南 长沙 410111)

HGC和UV-HGC测定植物油中溶剂残留量的不确定度评定

张红莉1许均华1徐文泱2李 勇1

(1. 郴州市食品药品检验检测中心，湖南 郴州 423000；2. 湖南省食品质量监督检验研究院，湖南 长沙 410111)

通过顶空气相色谱法和超声振荡-顶空气相色谱法测定植物油中六号溶剂残留量，对测定过程中的不确定度来源进行分析，依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》和CNAS-GL06 《化学分析中不确定度的评估指南》中有关规定，建立数学模型，并对各分量进行量化，评定结果表明：影响检测结果不确定度的关键控制点为样品的前处理和标准曲线。

顶空气相色谱；超声振荡；六号溶剂；不确定度

Abstract： The possible uncertainties in the determination of No.6 solvent residual in vegetable oil by headspace gas chromatography and ultrsonic vibration-headspace gas chromatography were analyzed and evaluated. According toEvaluationandExpressionofUncertaintyinMeasurement(JJF 1059.1—2012) andGuidanceonEvaluatingtheUncertaintyinChemicalAnalysis(CNAS-GL06), a mathematical model of uncertainty was established. To quantify each component, the results showed that the key influence factor of uncertainty of test was the pretreatment of samples and its standard curve.

Keywords： headspace gas chromatography; ultrasonic vibration; No.6 solvent; uncertainty

食用油的加工生产通常有精炼、压榨、浸出3种方法，较其他方法，浸出法具有出油率高等优点，备受生产企业青睐[1]，浸出油多采用六号溶剂为萃取剂[2-3]，虽工艺上会对其进行脱除处理，但仍有溶剂残留风险，可致呼吸中枢麻痹、皮肤屏障功能损伤、周围神经和造血功能损害[4-6]。加强对食用油中溶剂残留量的监控，有利于提高油脂的卫生品质和食品质量安全。

中国在20世纪70年代已经开始采用气相色谱对食用油中的溶剂残留进行研究[7]，现行有效的GB 5009.262—2016《食品安全国家标准 食品中溶剂残留量的测定》采用顶空气相色谱法[8]，笔者经过长期、反复的检测试验研究，发现采用超声振荡-顶空气相色谱法在检测食用油中的溶剂残留量时，时间效率上优于GB 5009.262—2016。为了确保测量结果的可信度[9]，本试验依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》、CNAS-GL06 《化学分析中不确定度的评估指南》和GB/T 27411—2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》规定的基本方法和程序，对顶空气相色谱法[8]和超声振荡-顶空气相色谱法2种方法的测量不确定度进行比较与分析，找出主要分量，以期为食用油中检测溶剂残留的质量控制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

六号溶剂标准溶液：浓度10 mg/mL，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，国家粮食局科学研究院；

N，N-二甲基乙酰胺(N-N-Dimethylacetamide，DMAC)：纯度≥99%，上海沪震实业有限公司；

正庚烷(C7H16)：纯度≥99%，东莞市乔科化学有限公司；

植物油：湖南郴州市售散装油；

气相色谱仪：GC-2010型，配氢火焰离子化检测器，日本岛津公司；

电子天平：JY20002型，感量0.01 g，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；

移液枪：Q21476E型，德国艾本德股份公司；

超声波振荡器：KQ5200ED 型，昆山市超声仪器有限公司；

鼓风干燥箱：BON-250型，上海三腾仪器有限公司；

恒温振荡器：AOC-5000 SHIMADZU型，苏州普今生物科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品的提取

(1) 顶空气相色谱法：称取植物油样品5 g于20 mL顶空进样瓶中，向植物油样品中迅速加入5 μL正庚烷标准工作液作为内标，用手轻微摇匀后密封。保持顶空进样瓶直立，待分析[8]。

(2) 超声振荡-顶空气相色谱法：称取植物油样品5 g于20 mL顶空进样瓶中，向植物油样品中迅速加入5 μL正庚烷标准工作液作为内标，密封后保持顶空进样瓶直立，置于超声波振荡器500 W、50 ℃超声10 min，待分析。

1.2.2 色谱条件

(1) 顶空气相色谱法：色谱柱：HP-5(30 m×0.32 mm，0.25 μm)；载气：氮气(纯度≥99.999%，流速：1 mL/min)；进样口温度：250 ℃，检测器温度：300 ℃；进样模式：分流模式，分流比100∶1；氢气流速：25 mL/min；空气流速：300 mL/min；柱温：初始温度50 ℃，保持3 min，然后以1 ℃/min程序升温至55 ℃，保持3 min，再以30 ℃/min升温至200 ℃，保持3 min；顶空恒温60 ℃保持30 min[8]。

(2) 超声振荡-顶空气相色谱法：根据文献[8]修改如下：顶空恒温60 ℃保持5 min。

1.2.3 标准溶液配制 参照文献[8]。

1.2.4 数学模型的建立 用内标法计算植物油中溶剂残留量，其数学模型为：

(1)

式中：

C——试样中六号溶剂残留的含量，mg/kg；

Rec——同步加标试样的回收率，%；

m——试样的称样量，g；

y样——试样中六号溶剂面积归一总和；

b——标准曲线的截距；

a——标准曲线的斜率。

1.2.5 不确定度分量的主要来源 根据式(1)分析，标准物质、样品称量、方法回收率是影响测量结果不确定度的因素，其中精密度、偏倚被归入方法回收率的不确定度中，标准物质的含量、标准物质的配制过程和标准曲线的拟合被归入标准物质的不确定度中。各相关不确定度分量见图1。

图1 试验过程中不确定度的分量构成

2 结果与分析

2.1 标准溶液不确定度分量

2.1.1 标准储备液的不确定度 这一过程产生的不确定度属A类不确定度，查标准证书，六号溶剂标准储备液标准值10.0 mg/mL，标准偏差0.5 mg/mL(n=10)，则六号溶剂标准储备液的标准不确定度为：

表1 移液枪的不确定度

2.1.3 最小二乘法拟合标准曲线的不确定度 采用6个水平的六号溶剂标准溶液，分别用顶空气相色谱法和超声振荡-顶空气相色谱法测定3次，得到相应的峰面积，用最小二乘法拟合[11]，得到拟合方程及相关系数r，见表2。

以拟合标准曲线为定量，对被测植物油样测量6次，见表3。

根据式(2)～(5)计算最小二乘法拟合的标准曲线过程引入的相对标准不确定度：

(2)

表2 线性回归方程拟合过程及结果†

表3 样品中六号溶剂残留量平行测量结果†

† A表示顶空气相色谱法；B表示超声振荡-顶空气相色谱法。

(3)

(4)

(5)

式中：

S(A)——工作曲线的标准偏差；

a——工作曲线的斜率；

p——样品平行测量的次数；

n——所配标准溶液个数；

m——标准溶液重复测定的次数；

C0——样品中六号溶剂残留量的平均质量，μg；

SC/C——标准溶液质量残差的平方和；

yij/y内标——各标准溶液与正庚烷内标物响应值之比；

yi/y内标——线性方程计算响应值；

Ci——各标准溶液的质量，μg。

2.1.4 分量计算校准过程产生的相对标准不确定度 根据标准溶液不确定度最小二乘法拟合标准曲线时引入不确定度计算结果见表4。

(1) 顶空气相色谱法：

(2) 超声振荡-顶空气相色谱法：

2.2 由样品前处理引入的不确定度

2.2.1 样品的称量过程引入的不确定度 电子天平JY20002型检定证书给出测量范围在<500 g时，不确定度u(m)=5 mg，当称样量为5 g时，引入的相对标准不确定度为：

2.2.2 样品提取引入的不确定度 样品的提取包含很多步骤[12-14]，确定每一步对试验结果的不确定度影响是比较困难的。本试验采用加标回收率对样品前处理整个过程中引入的不确定度进行评定。在阴性样品中加入六号溶剂标准品，使其含量为200 μg，同时对加标样品进行6次平行测定，测定结果见表5。

回收率引入的标准不确定度为：

(6)

回收率引入的相对标准不确定度为：

(7)

为了确定回收率是否计入六号溶剂残留量的计算，应按式(8)计算t值，对回收率进行显著性检验：

表4 最小二乘法拟合标准曲线时引入不确定度计算结果†

† A表示顶空气相色谱法；B表示超声振荡-顶空气相色谱法。

表5 回收率试验测定结果†

† A表示顶空气相色谱法；B表示超声振荡-顶空气相色谱法。

(8)

由加标回收率试验平行测定6次，则自由度为5，置信概率为95%时，查检验临界值分布表，t(95,n-1)=t(95,5)=2.57[9]。

当t<2.57时，则与回收率无显著性差异，无需采用回收率修正结果；

由表6可知，顶空气相色谱法、超声振荡-顶空气相色谱法测定的六号溶剂残留显著性差异均>2.57，结果需乘以回收率校正因子以修正。

表6 植物油中六号溶剂残留量显著性检验

由上述不确定度分量所得样品前处理过程不确定度为：

2.3 测试过程随机效应产生的不确定度

样品的测试过程中，随机效应不确定度主要来源于样品的均匀性、样品的代表性、天平的重复性、进样的重复性和仪器测量的重复性等，随机效应所导致的不确定度可以通过样品的重复试验进行A类评定。本次随机抽取样品进行3次平行测试，其测定结果见表7。其中：

样品重复测试试验偏差：

(9)

式中：

C——极差系数，当测量次数n=3时，C=1.69[9]。

样品重复测试的不确定度：

(10)

样品重复测试的相对标准不确定度：

(11)

2.4 合成标准不确定度Ucrel(X)及扩展不确定度U的计算

以上各不确定度分量相互独立，不考虑分量间的相关性，则影响植物油中六号溶剂残留合成不确定度Ucrel(X)和扩展不确定度U见表8。

相对标准合成不确定度：

(12)

相对扩展不确定度：

Urel=K×Ucrel(X) (95%置信水平下，取K=2)。

(13)

扩展不确定度：

(14)

由表8可知，测定植物油中六号溶剂残留量时，顶空气相色谱法和超声振荡-顶空气相色谱法不确定度分量贡献较大的都是标准储备液、标准溶液配置、标准曲线拟合等，而样品的称量、样品的提取、随机效应的相对不确定度较小，且各不确定度数值都是顶空气相色谱法大于超声振荡-顶空气相色谱法。

本试验测试的样品中六号溶剂残留量，取K=2。

采用顶空气相色谱为：

表7 植物油中六号溶剂残留量的检测结果†

† A表示顶空气相色谱法；B表示超声振荡-顶空气相色谱法。

表8 影响植物油中六号溶剂残留量测定结果的不确定度分量一览表†

† A表示顶空气相色谱法；B表示超声振荡-顶空气相色谱法；对合成不确定度的贡献是根据标准不确定度分量数值的数量级来确定(1表示贡献大，2表示贡献较小)。

采用超声振荡-顶空气相色谱法为：

3 结论

在测定植物油中六号溶剂残留量时，通过比较顶空气相色谱法和超声振荡-顶空气相色谱法分析影响测定结果不确定因素：标准储备液、标准溶液配制、标准曲线拟合、样品的称量、样品的提取和随机效应等，得出影响结果的主要不确定度来源为：标准储备液、标准溶液配置、标准曲线拟合，而样品的称量、样品的提取和随机效应的相对不确定度较小。本文测试的样品中六号溶剂残留量，采用顶空气相色谱为：(39.32±4.78) mg/kg(K=2)；采用超声振荡-顶空气相色谱法为：(39.78±2.18) mg/kg(K=2)。

因此，在今后的检验试验中，应加强标准储备液、标准溶液的配制过程和标准曲线的拟合的质量控制，以保障试验结果的精准性。同时从2种试验方法的不确定度评估来看，顶空气相色谱法都大于超声振荡-顶空气相色谱法，因此在条件允许的情况下，应该选择精度更高，时间效率更优的超声振荡-顶空气相色谱法进行试验。

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Uncertainty evaluation for the determination of solvent residual in vegetable oil by headspace gas chromatography and ultrasonic vibration-headspace gas chromatography

ZHANG Hong-li1XUJun-hua1XUWen-yang2LIYong1

(1.ChenzhouCenterforFoodandDrugControl,Chenzhou,Hunan423000,China;2.HunanInstituteofFoodQualitySupervisionInspectionandResearch,Changsha,Hunan410111,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.012

湖南省食品药品监督管理局食品药品安全科技项目(编号：湘食药科R201701)

张红莉(1984—)，女，郴州市食品药品检验检测中心中级工程师，硕士。E-mail:254185307@qq.com

2017—06—21