氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定香水中鄰苯二甲酸二乙酯的不確定度評(píng)定

陳巧蘭，劉健

(1.珠海市食品藥品檢驗(yàn)所，廣東珠海 519015； 2.拱北海關(guān)技術(shù)中心，廣東珠海 519015)

鄰苯二甲酸酯類化合物(PAEs)因具有良好的塑型、定香等功能，且成本低廉，常被應(yīng)用于化妝品中，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，增加護(hù)膚品柔順感等[1-3]。但鄰苯二甲酸酯類化合物是一類環(huán)境激素，能干擾內(nèi)分泌，對(duì)生殖系統(tǒng)有一定損害，具有生殖發(fā)育毒性[4-5]。鑒于其危害，各國(guó)及組織已相繼出臺(tái)相應(yīng)法規(guī)和限量規(guī)定。美國(guó)商品標(biāo)簽法案明確要求，若化妝品中添加了鄰苯二甲酸酯類必須在標(biāo)簽中明確標(biāo)出。歐盟的化妝品指令EC No.1223/2009 和我國(guó)的《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015 年版)均禁止在化妝品中使用此類物質(zhì)[6]。

筆者在以往檢測(cè)經(jīng)歷中發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)是香水中最常檢出的一種鄰苯二甲酸酯類化合物，也有文獻(xiàn)報(bào)道DEP 在液體化妝品中檢出率較高[7-9]。實(shí)驗(yàn)室需要采用不確定度反映檢測(cè)結(jié)果的可信度[10]，因此筆者結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)法測(cè)定化妝品中鄰苯二甲酸酯類化合物的方法[11]，參考JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[12]，對(duì)香水中鄰苯二甲酸二乙酯含量測(cè)定的不確定度進(jìn)行分析和評(píng)估。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：7890-5975C 型，美國(guó)安捷倫科技有限公司。

分析天平：BSA224S 型，感量為0.1 mg，稱量擴(kuò)展不確定度為0.3 mg(k=2)，德國(guó)賽多利斯集團(tuán)。

旋渦震蕩器：MS3 型，德國(guó)艾卡公司。

正己烷：色譜純，德國(guó)默克公司。

正己烷中16 種鄰苯二甲酸酯類混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)質(zhì)量濃度為(1 009±5.44)mg/L，k=2，美國(guó)o2si 公司。

DEP 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：用正己烷將正己烷中16 種鄰苯二甲酸酯類混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋至質(zhì)量濃度分別為0.05、0.10、0.20、0.50、1.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2 儀器工作條件

石英毛細(xì)管柱：DB-5MS 型(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國(guó)安捷倫科技有限公司)；柱溫：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；載氣：氦氣，純度為99.999%；柱流量：1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣體積：1 μL；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；色譜-質(zhì)譜接口溫度：28 0 ℃；離子源：EI，溫度為230 ℃；電子能量：70 eV；四級(jí)桿溫度：150 ℃；質(zhì)譜監(jiān)測(cè)模式；SIM 模式。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 樣品處理

稱取混勻樣品約0.5 g (精確至0.1 mg)于具塞玻璃比色管中，加入正己烷定容至10.0 mL，渦旋混勻2 min，以4 000 r/min 離心3 min，上清液過0.45 μm 有機(jī)濾膜，對(duì)濾液進(jìn)行GC-MS 分析。

1.3.2 定量方法

待測(cè)樣品處理液中DEP 的質(zhì)量濃度采用外標(biāo)法定量測(cè)定。以DEP 標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，定量離子的峰面積為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，以樣品的峰面積與校準(zhǔn)曲線比較來進(jìn)行定量。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)同一樣品以兩次平行試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值為最終結(jié)果[11]，測(cè)定結(jié)果保留3 位有效數(shù)字，該樣品測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。由表1 可知，樣品中DEP 含量測(cè)定結(jié)果為11.0 mg/kg。

表1 樣品中DEP 測(cè)定結(jié)果

2 數(shù)學(xué)模型

香水中DEP 含量按照下式計(jì)算：

式中：X——樣品中DEP 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg；

ρ——由校準(zhǔn)曲線得出的扣去空白后樣品處理液中DEP 的質(zhì)量濃度，mg/L；

V——樣品的體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g。

3 測(cè)量不確定度來源

根據(jù)數(shù)學(xué)模型，測(cè)量不確定度主要來源有以下4 方面：

(1)樣品稱量m引入的不確定度urel(m)；

(2)樣品定容體積引入的不確定度urel(V)；

(3)測(cè)定樣品處理液中DEP 濃度時(shí)引入的不確定度urel(ρ)。來自于標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度和校準(zhǔn)曲線線性擬合引入的不確定度，其中標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度又來源于標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)工作液稀釋配制引入的不確定度；

(4)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度urel(R)。包括樣品均勻性、樣品稱量重復(fù)性、前處理操作過程中的隨機(jī)效應(yīng)以及儀器定量重復(fù)性帶來的不確定度。采用對(duì)同一樣品平行測(cè)定8 次的結(jié)果計(jì)算。

4 不確定度評(píng)定

4.1 樣品稱量m 引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)

稱取樣品質(zhì)量所用的電子天平不確定度為0.3 mg(k=2)，則天平引入的不確定度：

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

由于稱量需經(jīng)去皮和稱量?jī)蓚€(gè)步驟，測(cè)量重復(fù)性包含于平行試驗(yàn)中，稱取樣品質(zhì)量m=0.50 g，所以樣品稱量引入的相對(duì)不確定度：

4.2 樣品定容體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

樣品定容體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來自于比色管校準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)溫度與校準(zhǔn)溫度的差別、定容重復(fù)性等。其中定容重復(fù)性通過平行試驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算，此處不予考慮。

4.2.1 比色管校準(zhǔn)引入的不確定度

樣品定容使用10 mL 比色管，按照J(rèn)JG 10—2005 《專用玻璃量器》[13]的要求，其校準(zhǔn)容量的最大允許誤差為±0.10 mL，按照三角分布考慮，k= 6，則比色管校準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度：

urel(V10cal)=0.10/k/10=4.08×10-3

4.2.2 實(shí)驗(yàn)溫度與校準(zhǔn)溫度的差別引入的不確定度

玻璃器皿校準(zhǔn)溫度為20 ℃，定容時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度在(20±5)℃的范圍內(nèi)，正己烷的膨脹系數(shù)為1.36×10-3/℃，則溫度效應(yīng)引起的比色管最大相對(duì)體積變化為5(℃)×1.36×10-3(/℃)=6.8×10-3。假定溫度變化呈均勻分布，k=，則溫度變化引入的相對(duì)不確定度：

urel(VT)=6.8×10-3/k=3.93×10-3

將以上兩個(gè)不確定度分量合成得：

4.3 樣品溶液溶液測(cè)定引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρ)

樣品溶液測(cè)定引入的不確定度來自于標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度、標(biāo)準(zhǔn)工作液稀釋、由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性擬合求得樣品溶液濃度等過程中引入的不確定度。

4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度引入的不確定度

DEP 溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書給定的質(zhì)量濃度為(1 009±5.44) mg/L，k=2，則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u1rel=5.44/k/1 009=2.70×10-3

4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液稀釋引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)工作液由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋而成，具體操作步驟：用移液槍(10～100 μL)準(zhǔn)確移取100.0μL 儲(chǔ)備液于10 mL 容量瓶中，稀釋定容至標(biāo)線，得到質(zhì)量濃度為10 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)中間液。再分別用移液槍移取中間液50.0 μL(10～100 μL 移液槍)、100.0 μL(10～100 μL移液槍)、200.0 μL(50～200 μL移液槍)、500.0 μL(100～1 000 μL 移液槍)、1 000μL(100～1 000 μL 移液槍)于5 只10 mL 容量瓶中，分別定容至標(biāo)線，得到質(zhì)量濃度分別為0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》要求[14]，10 mL 單標(biāo)線容量瓶(A 級(jí))的最大允許誤差為±0.020 mL。根據(jù)JJG 646—2006《移液器檢定規(guī)程》要求[15]，各移液器的最大允許誤差見表2。

表2 各移液器的最大允許誤差

(1)稀釋成標(biāo)準(zhǔn)中間液過程中引入的不確定度。移液器按均勻分布k= 3，容量瓶按三角分布k=，計(jì)算稀釋過程中器具校準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度：

同4.2.2，溫度效應(yīng)引入的相對(duì)不確定度為3.93×10-3，稀釋過程包含吸液和定容兩個(gè)步驟，均存在溫度效應(yīng)。故稀釋過程中相對(duì)不確定度合成：

(2)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液稀釋引入的不確定度，計(jì)算同4.3.2(1)。0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液稀釋引入的相對(duì)不確定度分別為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)合成相對(duì)不確定度。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線由0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L 5個(gè)濃度水平的系列標(biāo)準(zhǔn)工作液制作而成，在線性范圍內(nèi)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度對(duì)用擬合曲線求樣品濃度不確定度的貢獻(xiàn)時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的最大不確定度參與合成。故合成得標(biāo)準(zhǔn)工作溶液稀釋引入的相對(duì)不確定度：

4.3.3 校準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列中的每一種濃度測(cè)定1次，得到相應(yīng)的色譜峰面積，用最小二乘法擬合所得數(shù)據(jù)列于表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合方程

色譜峰面積的殘差標(biāo)準(zhǔn)偏差s為280，樣品溶液測(cè)定的色譜峰面積為28 840，質(zhì)量濃度為0.57 mg/L。故由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合計(jì)算所得樣品溶液質(zhì)量濃度ρ時(shí)引入的不確定度按公式(2)計(jì)算：

式中：urel，cal——由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的相對(duì)不確定度；

s——色譜峰面積殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

t ——樣品溶液質(zhì)量濃度的平均值；

b——標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性回歸方程的斜率；

K——樣品溶液測(cè)量次數(shù)，K=1；

N——系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液個(gè)數(shù)，N=5；

t0——系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液質(zhì)量濃度平均值；

ρ0i——標(biāo)準(zhǔn)工作曲線系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液第i個(gè)濃度水平對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度。

綜上所述，計(jì)算得校準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)不確定度urel，cal=1.12×10-2。

以上各不確定度分量互不相關(guān)，合成得樣品溶液測(cè)定引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定：

4.4 測(cè)量重復(fù)性引入的A 類不確定度urel(R)

對(duì)同一試樣平行測(cè)定8 次，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行計(jì)算。因標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28599—2020 規(guī)定以兩次平行試驗(yàn)結(jié)果的平均值為最終結(jié)果，故urel(R)=s(x)/，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 DEP 測(cè)量重復(fù)性測(cè)量及urel(R)計(jì)算結(jié)果

4.5 不確定度合成

各不確定度分量的來源、類別及量值見表5。

表5 各不確定度分量的來源及量值

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定香水中鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)含量的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

由1.4 可知，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的香水試樣中DEP 含量為X=11.0 mg/kg，則樣品中DEP 含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為11.0×4.69×10-2=0.52 mg/kg。

在95%置信水平下，取擴(kuò)展因子k=2，則其擴(kuò)展不確定度：

U(X)=0.52×2=1.04 mg/kg

4.6 測(cè)定結(jié)果表示

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定香水中DEP 的含量為(11.0±1.04) mg/kg，k=2。

5 結(jié)語

根據(jù)對(duì)不確定各分量的評(píng)定發(fā)現(xiàn)，測(cè)量結(jié)果的不確定度主要來源于測(cè)量重復(fù)性，其次是標(biāo)準(zhǔn)工作液稀釋和線性擬合，而樣品的稱量和定容引入的不確定度較小。在實(shí)際檢測(cè)工作中，可通過更加規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作和增加平行測(cè)定次數(shù)來減小隨機(jī)效應(yīng)引入的誤差；可通過選用更精密的器具并盡量在接近校準(zhǔn)溫度的環(huán)境下使用，來減小溶液稀釋定容中的誤差；可通過增加標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣液測(cè)定次數(shù)來減小線性擬合測(cè)定中的誤差。