食品接觸材料中壬基酚遷移量測量不確定度評定

邵衛(wèi)衛(wèi) 陳雪琪

（江蘇澄信檢驗檢測認(rèn)證股份有限公司/江蘇省塑料及塑料包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，江蘇 江陰 214400）

1. 引言

壬基酚（Nonylphenol，NP）是一類典型的酚類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（Endocrine disrupting chemicals，EDCs），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其分子結(jié)構(gòu)與雌激素相似，較強(qiáng)的親脂性，具有持久性與生物蓄積性，可通過食物鏈進(jìn)入生物體，易在生物體內(nèi)富集并存在生物放大作用。其雌激素效應(yīng)和生物毒性也被大量體內(nèi)外實驗證明，其對生物體產(chǎn)生的不良作用包括對內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的影響以及促癌作用等[1]。本文依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 31604.50-2020《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品壬基酚遷移量的測定》[2]和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[3]和采用液質(zhì)聯(lián)用儀定量分析方法分析食品接觸材料中壬基酚遷移量不確定度的大小。研究影響其不確定的因素，并對不確定度進(jìn)行評估，為進(jìn)一步優(yōu)化檢測方法和提高檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度提供技術(shù)支撐。

2. 材料與方法

2.1 主要儀器與試劑

液相色譜串聯(lián)四級桿質(zhì)譜儀（ESI）（waters）；渦旋振蕩器（上海京孚儀器有限公司）、分析天平（0.1 mg）（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）、高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；壬基酚標(biāo)準(zhǔn)品（DR；純度：99.9%）；乙醇為分析純（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

2.2 測試原理

以10%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇溶液為食品模擬物經(jīng)遷移試驗所得浸泡液直接進(jìn)樣測定。浸泡液中壬基酚采用液相色譜-質(zhì)譜法測定，外標(biāo)法定量。

2.3 試驗過程

（1）依據(jù)GB 31604.1-2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品試驗通則》[4]和 GB 31604.156-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品遷移試驗預(yù)處理通則》[5]裁取10 cm×6 cm 樣品，置于潔凈燒杯中，加入100 mL 10%乙醇食品模擬物，于70℃條件下浸泡2 h。

（2）遷移試驗結(jié)束后，準(zhǔn)確量取遷移試驗中得到的模擬物約1 mL 通過0.2 μ m 濾膜過濾后于進(jìn)樣瓶供測定用。壬基酚遷移量的測定方法參照GB 31604.50-2020《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品壬基酚遷移量的測定》進(jìn)行。

2.4 建立數(shù)學(xué)模型

式中：X——食品模擬物試液中壬基酚的遷移量（mg/kg）

C——壬基酚的濃度（mg/L）

C0——空白浸泡液中壬基酚的含量

V——食品模擬物浸泡體積（L）

S——樣品與食品模擬物接觸面積（dm2）

F——實際使用情況下制品接觸面積與食品模擬物體積之比，各種液態(tài)食品模擬液密度通常以1 kg/L 計，單位為dm2/kg。

3. 結(jié)果與分析

3.1 測量不確定度的主要來源分析

（1）樣品前處理遷移試驗引入的不確定度；

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的不確定度，包括壬基酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合等因素；

（3）測量時的不確定度，包括重復(fù)測量偏差、回收率等因素。

3.2 不確定度分量的評定

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)前處理遷移試驗引入的不確定度

1）浸泡液配制引入的不確定度

用量程為100 mL 的量筒量取10 mL 乙醇，用1000 mL 量筒取900mL 純水，兩者混合均勻制成100 mL 10%乙醇溶液。根據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》給出的20℃時1000 mL 量筒的允許誤差為±5.0 mL，按照三角形分布計算：

100 mL 量筒的允許誤差為±0.5 mL，按照三角形分不計算：

因此配制100 mL 10%乙醇產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

用量筒為100 mL 的量筒量取100 mL 配制好的10%乙醇溶液，根據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》給出的20℃時100 mL 量筒的允許誤差為±0.5 mL，按照三角形分布計算：

2）樣品面積測量引入的不確定度

量取樣品的長為10.00 cm，寬為6.00 cm，千分尺校準(zhǔn)證書給出估讀誤差為0.005 mm，k=2，p=95%。計算出浸泡面積為60.0cm2。樣品近似矩形，但不規(guī)則，因此由測量被浸泡樣品面積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3）浸泡溫度引入的不確定度

隨著溫度的變化，樣品中的溶出物的量隨之增加，直至達(dá)到極限值。遷移試驗是將裝有被測樣品的燒杯放入設(shè)定好60℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中，因此這部分的不確定度根據(jù)設(shè)備本身的不確定度來衡量。電熱鼓風(fēng)干燥箱檢定證書給出的擴(kuò)展不確定度為0.7℃（k=2），ur（Qd）=0.7/2/60=0.0058。

4）樣品前處理引入的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的不確定度

壬基酚標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（1000 mg/L）：準(zhǔn)確稱取壬基酚標(biāo)準(zhǔn)品10 mg（精確至0.01 mg），用甲醇定容至10 mL。壬基酚標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）：吸取1.0 mL 壬基酚貯備液，用甲醇定容至100 mL。標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：吸取壬基酚標(biāo)準(zhǔn)中間液0、0.02、0.04、0.06、0.10、0.20、0.40 mL 于10 mL容量瓶中，分別用10%乙醇模擬液進(jìn)行定容，得到壬基酚濃度分別為0.00 mg/L、0.01 mg/L、0.02 mg/L、0.03 mg/L、0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度

BPA 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢定證書給出的純度為99.90%，擴(kuò)展不確定度為±2.00%（k=2），且使用前不需要經(jīng)過干燥等處理，因此由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的不確定度

精密稱取壬基酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)10.03 mg，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量是由兩次稱量所得（去皮和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量），根據(jù)天平檢定證書可知，本實驗所用天平偏載誤差為±0.1 mg，示值誤差為±0.05 mg，屬于測量不確定度B 類，按均勻分布（k=）計算：

3）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)儲備液配制過程中引入的不確定度

根據(jù)JJG-2006，20℃時10 mL 容量瓶的容量允差為±0.020 mL。按三角分布（k=）計算，容量瓶刻度產(chǎn)生的不確定度為：

實驗室溫度為（20±5℃），甲醇的體積膨脹系數(shù)為1.18×10-3/℃。按均勻分布（k=）計算，由溫度波動產(chǎn)生的10 mL 容量瓶的不確定度為：

由二者合成的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4）標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的不確定度

此過程至少要考慮2 個引入不確定度的因素：（1）容量瓶的刻度校準(zhǔn)和溫度波動引入的不確定度；（2）移液槍的校準(zhǔn)和溫度波動引入的不確定度。

移液槍引入的不確定度計算過程如下：

1 mL 移液槍的允許誤差為±1 μ L，使用一次移液槍自身產(chǎn)生的不確定度：

由于該試驗在20℃左右進(jìn)行，環(huán)境溫度變化±5℃，因此溫度影響移液槍準(zhǔn)確度的不確定度：

用1 mL 移液槍吸取1.000 mL 甲醇，重復(fù)稱重10 次，得到測量重復(fù)性的不確定度為 u4-3=0.0028 mL。因此1 mL 移液槍移取1.000 mL 引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

1 mL 移液槍移取1.000 mL 引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

第二次稀釋引入的不確定度：

第三次稀釋引入的不確定度：

5）標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度

按照表中數(shù)據(jù)，以壬基酚標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制曲線。每個測量點測量1 次。線性擬合后得到的回歸方程為標(biāo)曲y=139063x+110.842，相關(guān)系數(shù)r2=0.9906。

由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度：

式中：n——測試標(biāo)準(zhǔn)溶液次數(shù)：6 次；

p——測試樣品溶液次數(shù)：6 次；

b——工作曲線斜率：139063；

j——下標(biāo)，測試標(biāo)準(zhǔn)溶液的次序序數(shù)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

表2 中間計算結(jié)果

由此得出標(biāo)準(zhǔn)曲線殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差 SR=550.78854；標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性擬合引入的不確定度urC5=0.0242。

6）標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的合成相對不確定度

3.2.3 重復(fù)性測量引入的不確定度

以濃度為0.10 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)溶液加標(biāo)方式作為樣品中壬基酚濃度進(jìn)行重復(fù)性試驗，如表3 所示。

表3 樣品測試數(shù)據(jù)表

3.2.4 回收率引入的不確定度

由于加入浸泡液中的壬基酚存在回收率問題。壬基酚遷移回收率為102%-110%，回收率的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3 合成不確定度

試驗的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.4 擴(kuò)展不確定度

根據(jù)JJF 1059.1-2012，在95%置信區(qū)間，包含因子k=2 時，擴(kuò)展不確定度為：

3.5 測量結(jié)果的表示

綜上所述，液質(zhì)聯(lián)用法測定食品接觸材材料及其制品中的壬基酚遷移量的不確定度結(jié)果報告為0.068±0.0056 mg/kg（k=2）。

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4. 結(jié)論

從上述不確定度來源可以看出，壬基酚測試結(jié)果不確定度的最大來源于標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合，樣品前處理遷移試驗次之。計算過程中發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的不確定度與濃度呈正相關(guān)?？梢酝ㄟ^增加標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定次數(shù)、減少工作溶液的濃度梯度數(shù)量、規(guī)范實驗人員的操作、做好儀器日常維護(hù)保持儀器穩(wěn)定性等來降低引入的不確定度，提高檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

試驗人員要定期培訓(xùn)，嚴(yán)格按照規(guī)范操作，不斷提高操作水平，減少人為誤差引入的不確定度，優(yōu)化樣品處理條件減少損失及選用合適濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，也有利于提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。