气相色谱质谱联用法测定香水中邻苯二甲酸二乙酯的不确定度评定

陈巧兰，刘健

(1.珠海市食品药品检验所，广东珠海 519015； 2.拱北海关技术中心，广东珠海 519015)

邻苯二甲酸酯类化合物(PAEs)因具有良好的塑型、定香等功能，且成本低廉，常被应用于化妆品中，如香水、指甲油等，可增加香水香味的持久性，降低指甲油脆性，增加护肤品柔顺感等[1-3]。但邻苯二甲酸酯类化合物是一类环境激素，能干扰内分泌，对生殖系统有一定损害，具有生殖发育毒性[4-5]。鉴于其危害，各国及组织已相继出台相应法规和限量规定。美国商品标签法案明确要求，若化妆品中添加了邻苯二甲酸酯类必须在标签中明确标出。欧盟的化妆品指令EC No.1223/2009 和我国的《化妆品安全技术规范》(2015 年版)均禁止在化妆品中使用此类物质[6]。

笔者在以往检测经历中发现邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是香水中最常检出的一种邻苯二甲酸酯类化合物，也有文献报道DEP 在液体化妆品中检出率较高[7-9]。实验室需要采用不确定度反映检测结果的可信度[10]，因此笔者结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)法测定化妆品中邻苯二甲酸酯类化合物的方法[11]，参考JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[12]，对香水中邻苯二甲酸二乙酯含量测定的不确定度进行分析和评估。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪：7890-5975C 型，美国安捷伦科技有限公司。

分析天平：BSA224S 型，感量为0.1 mg，称量扩展不确定度为0.3 mg(k=2)，德国赛多利斯集团。

旋涡震荡器：MS3 型，德国艾卡公司。

正己烷：色谱纯，德国默克公司。

正己烷中16 种邻苯二甲酸酯类混合标准溶液：邻苯二甲酸二乙酯(DEP)质量浓度为(1 009±5.44)mg/L，k=2，美国o2si 公司。

DEP 系列标准工作溶液：用正己烷将正己烷中16 种邻苯二甲酸酯类混合标准溶液逐级稀释至质量浓度分别为0.05、0.10、0.20、0.50、1.0 mg/L的系列标准工作溶液。

1.2 仪器工作条件

石英毛细管柱：DB-5MS 型(30 m×0.25 mm，0.25 µm，美国安捷伦科技有限公司)；柱温：60 ℃保持1 min，以20 ℃/min 速率升至220 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min 速率升至280 ℃，保持4 min；载气：氦气，纯度为99.999%；柱流量：1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；进样体积：1 µL；进样方式：不分流进样；色谱-质谱接口温度：28 0 ℃；离子源：EI，温度为230 ℃；电子能量：70 eV；四级杆温度：150 ℃；质谱监测模式；SIM 模式。

1.3 实验步骤

1.3.1 样品处理

称取混匀样品约0.5 g (精确至0.1 mg)于具塞玻璃比色管中，加入正己烷定容至10.0 mL，涡旋混匀2 min，以4 000 r/min 离心3 min，上清液过0.45 μm 有机滤膜，对滤液进行GC-MS 分析。

1.3.2 定量方法

待测样品处理液中DEP 的质量浓度采用外标法定量测定。以DEP 标准溶液质量浓度为横坐标，定量离子的峰面积为纵坐标，绘制校准曲线，以样品的峰面积与校准曲线比较来进行定量。

1.4 实验结果

标准要求对同一样品以两次平行试验结果的算术平均值为最终结果[11]，测定结果保留3 位有效数字，该样品测定相关数据见表1。由表1 可知，样品中DEP 含量测定结果为11.0 mg/kg。

表1 样品中DEP 测定结果

2 数学模型

香水中DEP 含量按照下式计算：

式中：X——样品中DEP 的质量分数，mg/kg；

ρ——由校准曲线得出的扣去空白后样品处理液中DEP 的质量浓度，mg/L；

V——样品的体积，mL；

m——样品质量，g。

3 测量不确定度来源

根据数学模型，测量不确定度主要来源有以下4 方面：

(1)样品称量m引入的不确定度urel(m)；

(2)样品定容体积引入的不确定度urel(V)；

(3)测定样品处理液中DEP 浓度时引入的不确定度urel(ρ)。来自于标准溶液引入的不确定度和校准曲线线性拟合引入的不确定度，其中标准溶液引入的不确定度又来源于标准储备液和标准工作液稀释配制引入的不确定度；

(4)测量重复性引入的不确定度urel(R)。包括样品均匀性、样品称量重复性、前处理操作过程中的随机效应以及仪器定量重复性带来的不确定度。采用对同一样品平行测定8 次的结果计算。

4 不确定度评定

4.1 样品称量m 引入的相对标准不确定度urel(m)

称取样品质量所用的电子天平不确定度为0.3 mg(k=2)，则天平引入的不确定度：

u(m)=0.000 3/k=0.000 15 g

由于称量需经去皮和称量两个步骤，测量重复性包含于平行试验中，称取样品质量m=0.50 g，所以样品称量引入的相对不确定度：

4.2 样品定容体积引入的相对标准不确定度urel(V)

样品定容体积引入的相对标准不确定度来自于比色管校准、实验温度与校准温度的差别、定容重复性等。其中定容重复性通过平行试验进行计算，此处不予考虑。

4.2.1 比色管校准引入的不确定度

样品定容使用10 mL 比色管，按照JJG 10—2005 《专用玻璃量器》[13]的要求，其校准容量的最大允许误差为±0.10 mL，按照三角分布考虑，k= 6，则比色管校准引入的相对不确定度：

urel(V10cal)=0.10/k/10=4.08×10-3

4.2.2 实验温度与校准温度的差别引入的不确定度

玻璃器皿校准温度为20 ℃，定容时实验室温度在(20±5)℃的范围内，正己烷的膨胀系数为1.36×10-3/℃，则温度效应引起的比色管最大相对体积变化为5(℃)×1.36×10-3(/℃)=6.8×10-3。假定温度变化呈均匀分布，k=，则温度变化引入的相对不确定度：

urel(VT)=6.8×10-3/k=3.93×10-3

将以上两个不确定度分量合成得：

4.3 样品溶液溶液测定引入的相对标准不确定度urel(ρ)

样品溶液测定引入的不确定度来自于标准储备液浓度、标准工作液稀释、由标准工作曲线线性拟合求得样品溶液浓度等过程中引入的不确定度。

4.3.1 标准储备液浓度引入的不确定度

DEP 溶液标准物质证书给定的质量浓度为(1 009±5.44) mg/L，k=2，则其相对标准不确定度：

u1rel=5.44/k/1 009=2.70×10-3

4.3.2 标准工作溶液稀释引入的不确定度

标准工作液由标准储备液逐级稀释而成，具体操作步骤：用移液枪(10～100 µL)准确移取100.0µL 储备液于10 mL 容量瓶中，稀释定容至标线，得到质量浓度为10 mg/L 的标准中间液。再分别用移液枪移取中间液50.0 µL(10～100 µL 移液枪)、100.0 µL(10～100 µL移液枪)、200.0 µL(50～200 µL移液枪)、500.0 µL(100～1 000 µL 移液枪)、1 000µL(100～1 000 µL 移液枪)于5 只10 mL 容量瓶中，分别定容至标线，得到质量浓度分别为0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L 的系列标准工作溶液。

根据JJG 196—2006《常用玻璃量器》要求[14]，10 mL 单标线容量瓶(A 级)的最大允许误差为±0.020 mL。根据JJG 646—2006《移液器检定规程》要求[15]，各移液器的最大允许误差见表2。

表2 各移液器的最大允许误差

(1)稀释成标准中间液过程中引入的不确定度。移液器按均匀分布k= 3，容量瓶按三角分布k=，计算稀释过程中器具校准引入的相对不确定度：

同4.2.2，温度效应引入的相对不确定度为3.93×10-3，稀释过程包含吸液和定容两个步骤，均存在温度效应。故稀释过程中相对不确定度合成：

(2)系列标准工作溶液稀释引入的不确定度，计算同4.3.2(1)。0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L系列标准工作溶液稀释引入的相对不确定度分别为u3rel=1.82×10-2，u4rel=1.28×10-2，u5rel=1.03×10-2，u6rel=8.06×10-3，u7rel=8.06×10-3。

(3)合成相对不确定度。标准工作曲线由0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L 5个浓度水平的系列标准工作液制作而成，在线性范围内，计算标准溶液的不确定度对用拟合曲线求样品浓度不确定度的贡献时，以标准溶液的最大不确定度参与合成。故合成得标准工作溶液稀释引入的相对不确定度：

4.3.3 校准曲线拟合引入的不确定度

对标准工作溶液系列中的每一种浓度测定1次，得到相应的色谱峰面积，用最小二乘法拟合所得数据列于表3。

表3 标准工作曲线拟合方程

色谱峰面积的残差标准偏差s为280，样品溶液测定的色谱峰面积为28 840，质量浓度为0.57 mg/L。故由标准工作曲线拟合计算所得样品溶液质量浓度ρ时引入的不确定度按公式(2)计算：

式中：urel，cal——由标准工作曲线拟合引入的相对不确定度；

s——色谱峰面积残差的标准偏差；

t ——样品溶液质量浓度的平均值；

b——标准工作曲线线性回归方程的斜率；

K——样品溶液测量次数，K=1；

N——系列标准工作溶液个数，N=5；

t0——系列标准工作溶液质量浓度平均值；

ρ0i——标准工作曲线系列标准工作溶液第i个浓度水平对应的质量浓度。

综上所述，计算得校准曲线拟合引入的相对不确定度urel，cal=1.12×10-2。

以上各不确定度分量互不相关，合成得样品溶液测定引入的相对标准不确定：

4.4 测量重复性引入的A 类不确定度urel(R)

对同一试样平行测定8 次，其标准不确定度采用平均值的标准偏差进行计算。因标准GB/T 28599—2020 规定以两次平行试验结果的平均值为最终结果，故urel(R)=s(x)/，计算结果见表4。

表4 DEP 测量重复性测量及urel(R)计算结果

4.5 不确定度合成

各不确定度分量的来源、类别及量值见表5。

表5 各不确定度分量的来源及量值

气相色谱-质谱联用测定香水中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)含量的合成相对标准不确定度：

由1.4 可知，实验测定的香水试样中DEP 含量为X=11.0 mg/kg，则样品中DEP 含量的标准不确定度为11.0×4.69×10-2=0.52 mg/kg。

在95%置信水平下，取扩展因子k=2，则其扩展不确定度：

U(X)=0.52×2=1.04 mg/kg

4.6 测定结果表示

气相色谱-质谱联用测定香水中DEP 的含量为(11.0±1.04) mg/kg，k=2。

5 结语

根据对不确定各分量的评定发现，测量结果的不确定度主要来源于测量重复性，其次是标准工作液稀释和线性拟合，而样品的称量和定容引入的不确定度较小。在实际检测工作中，可通过更加规范实验操作和增加平行测定次数来减小随机效应引入的误差；可通过选用更精密的器具并尽量在接近校准温度的环境下使用，来减小溶液稀释定容中的误差；可通过增加标准溶液和样液测定次数来减小线性拟合测定中的误差。