蔡翠玲 侯颖烨 曾广丰 谢建军 王璐

蔡翠玲 ¹ 侯颖烨 ¹ 曾广丰 ¹ 谢建军 ¹ 王 璐 ^{1 *}

摘 要 为进一步提高多环芳烃在实验室日常检测中的准确度，本研究采用气相色谱—质谱法检测植物油中16种多环芳烃的含量，通过建立数学模型，分析评估其检测过程的不确定度。结果显示，本次检测中16种多环芳烃的含量测定结果为1.650～2.244 μg/kg，不确定度为0.216～0.463，k = 2。通过分析发现，在多环芳烃含量测定方法中，影响结果不确定度的主要因素为标准曲线拟合、标准溶液配制、测量次数等，因此检测时应适当增加校准点数、测量次数。

关键词 多环芳烃；气相色谱-质谱法；不确定度分析

Uncertainty Analysis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Vegetable Oil by GC-MS

CAI Cui-Ling ¹ HOU Ying-Ye ¹ ZENG Guang-Feng ¹ XIE Jian-Jun ¹ WANG Lu ^1*

Abstract To improve the accuracy of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) detectionin routine laboratory testing, gas chromatography-mass spectrometry was used to determine the content of 16 PAHs in vegetable oil. A mathematical model was established to ananlyze the uncertainty in the detection process. The results showed that the 16 PAHs contentsranged from 1.650 μg/kg to 2.244 μg/kg, with an uncertainty range of 0.216 to 0.463, k = 2. In this study, the main factors affecting the uncertainty of PAHs are standard curve fitting, the preparation of standard solutions, and the number of measurements. To reduce uncertainty, it is recommended to increase the number of calibration points and measurement repetitions during testing.

Keywords Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs); Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS); uncertainty analysis

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是一类由两个或两个以上苯环组成的芳香族化合物，广泛存在于环境和食品中^[1-5]，且多环芳烃具有多种构型，加强对其的检测及技术研究非常重要。随着科学技术的不断进步，多环芳烃的检测方法也在不断发展和优化，目前主要有液相色谱法^[6-8]、气相色谱-质谱法^[9]和液相色谱-质谱法^[10-11]。我国主要采用GB 5009.265—2021《食品安全国家标准 食品中多环芳烃的测定》^[12]对食品中多环芳烃进行检测，样品经有机溶剂提取，氢氧化钾乙醇溶液皂化，固相萃取柱净化，浓缩后用高效液相色谱仪（High-performance Liquid Chromatography，HPLC）或者气相色谱-质谱仪（Gas Chromatography-mass Spectrometer，GC-MS）测定，内标法定量。但是该方法检测过程较为复杂，结果重现性不佳。因此，对该方法检测过程中各个环节加以控制，进行不确定度评估非常有必要。本研究采用气相色谱-质谱法测定植物油中16种多环芳烃的含量，并对检测过程中各个环节的不确定性进行评定，以期为提高检测结果的准确性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：植物油为实验室送检样品（经检测为空白样，实验中测出的数值均为外加标方式进行添加）。

试剂：16种多环芳烃混标溶液（10 mg/L，上海安谱璀世标准有限公司）；7种同位素多环芳烃内标溶液（100 mg/L，上海安谱璀世标准有限公司）；聚苯乙烯-二乙烯基苯（HLB，500 mg/6 mL，上海安谱实验科技股份有限公司）；正己烷、环己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、无水乙醇均为色谱纯。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱仪（Agilent-5975，美国Agilent公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

称量：准确称取1 g混合后的样品，加入100 μL同位素多环芳烃内标溶液，待皂化。

皂化：加入5 mL1.5 mmol/L氢氧化钾乙醇溶液进行皂化，接着加入4 mL水和5 mL正己烷，充分涡旋后离心，上层正己烷溶液待净化。

净化：吸取全部的待净化溶液到活化后的HLB固相萃取柱中，自然流尽，加入5 mL正己烷淋洗，采用10 mL二氯甲烷-乙酸乙酯溶液（1+1）洗脱并收集，氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，经0.22 μmL滤膜过滤，供GC-MS测定。

1.3.2 多环芳烃标准工作液配制

分别量取多环芳烃标准混合使用液（1mg/L）10.0 μL、20.0 μL、50.0 μL、100.0 μL、200.0 μL至进样瓶中，加入100.0 μL内标溶液（1 mg/L），补充正己烷溶液至1 mL，得到10.0 μg/L、20.0 μg/L、50.0 μg/L、100.0 μg/L、200.0 μg/L共5个梯度浓度的标准工作液。

1.3.3 仪器条件

色谱柱DB-5ms，进样口温度280℃，EI离子源温度230℃，选择离子模式（Select Ion Mode，SIM)，定量离子：苯并(a)蒽228^a、䓛228^a、苯并(b)荧蒽252^a、苯并(a)芘252^a、苯并芴216^a、环戊并[c,d]芘226^a、5-甲基䓛242^a、苯并[k]荧蒽252^a、苯并[j]荧蒽252^a、茚并[1,2,3-c,d]芘276^a、二苯并[a,h]蒽278^a、二苯并[a,l]芘302^a、二苯并[a,e]芘302^a、二苯并[a,i]芘302^a、二苯并[a,h]芘302^a、苯并[g,h,i]苝276^a。具体升温条件如下：

1.3.4 数学模型

试样中多环芳烃含量X按公式（1）计算：

(1)

式（1）中，X为试样中多环芳烃的含量，μg/kg；c为由标准曲线得出的试样溶液中多环芳烃的浓度，μg/L；V为样液最终定容体积，mL；m为试样称样量，g。

1.3.5 不确定度分量主要来源

根据PAHs检测过程，检测过程中主要引入的不确定性来源有：样品称重引入的不确定度，样品前处理过程中稀释、定容引入的不确定度，标准物质引入的不确定度，标准曲线拟合引入的不确定度，测量重复性的不确定度等。

2 结果与讨论

2.1 称样过程引入的不确定性（u_rel(m_样)）

称取1 g植物油样品（精确到0.001 g），查天平校准证书，其最大称量的示值误差测量结果扩展不确定度为U = 0.3 mg，包含因子k = 2，按正态分布计算。线性不确定度分量应重复计算两次，一次是皮重，另一次为总重，天平称重引起的不确定度按公式（2）计算。

(2)

式（2）中，u(m_样)为称重引起的不确定度；m为试样重量，g。

2.2 样品测试过程中稀释引入的不确定性（u_rel(dil)）

样品前处理过程中，需使用5 mL和100 μL移液器，按JJG 646—2006《移液器检定规程》规定，5 mL可调移液器吸取5 mL时容量允许误差为±0.6%，吸取2.5 mL时容量允许误差为±0.5%，100 μL可调移液器吸取100 μL时容量允差均为±2.0%，取矩形分布，按B类评定。则可调移液器引起的不确定度u_rel(V)按公式（3）计算，其中，5 mL可调移液器引入的不确定度u_rel(V₁)按公式（4）计算，100 μL可调移液器引入的不确定度u_rel(V₂)按公式（5）计算。

(3)

(4)

(5)

本实验在室温（20±5）℃条件下进行，温度引起体积的变化忽略不计。

因此，样品测试过程中稀释引入的合成不确定度按公式（6）计算，结果为1.24×10^-2。

(6)

2.3 标准物质引入的不确定度（u_rel(std)）

2.3.1 标准品的不确定度

多环芳烃标准品（PAH MIX 16）标准物质证书标明的16种物质的浓度为10 μg/mL、不确定度为0.5 μg/mL，属矩形分布，按B类评定，k = 2。则标准品引入的不确定度按公式（7）计算，结果为0.025。

(7)

2.3.2 标准储备液的稀释过程引入的不确定度

标准储备液的配制、稀释和定容过程：用100 μL移液枪吸取PAHs混合标准品溶液（1000 μg/mL）于10 mL容量瓶（A级），加入环己烷定容至刻度，配制成10 μg/mL标准储备液，在配制梯度溶液时，使用移液枪1 mL 5次，200 μL 1次，100 μL 9次。按照JJG 646—2006和JJG 196—2006《常用玻璃量器》，采用B类不确定度评定。则在标准工作液配制过程中容量瓶和移液器引入的不确定度u_rel(V_容)、u_rel(V_移)分别按公式（8）和公式（9）计算。

(8)

(9)

本实验在室温（20±5）℃条件下进行，温度引起体积的变化忽略不计。因此，标准储备液的配制、稀释和定容过程中所引入的合成不确定度按公式（10）计算，结果为0.035。

(10)

2.3.3 标准溶液配制过程中合成不确定度

标准溶液配制过程中合成不确定度主要由标准品和计量器具引入，按均匀分布，则合成不确定度按公式（11）计算，结果为0.043。

(11)

2.4 标准工作曲线拟合引入的不确定度（u_rel(C₀)）

测定5个浓度水平的多环芳烃标准溶液（n = 5），得到相应的峰面积，用最小二乘法拟合得到直线方程A = B₁c + B₀。由拟合工作曲线引入的不确定度按公式（12）计算，结果见表1。

(12)

2.5 测量重复性引入的不确定度（u_rel(R)）

测定6个添加相同浓度标准的样品，得到一组数据。由测量重复性引入的不确定度按A类评定，按公式（13）计算，结果见表2。

(13)

2.6 不确定度合成

各分量不确定度合成相对合成标准不确定度，按公式（14）计算，结果见表3。

(14)

2.7 扩展不确定度和测量结果报告

取置信概率p为95%，包含因子k = 2，测量结果扩展不确定度计算公式为公式（15），植物油中16种多环芳烃的检测结果见表4。

(15)

3 结论

通过对植物油中16种多环芳烃进行测定，对5项不确定度来源进行分析，可以看出拟合标准曲线引入的不确定度最大，其次是标准物质、测量重复性、样品前处理过程、样品称量等引入的不确定，这与周芸等^[13]测定油类中多环芳烃的不确定度评估结果一致。因此，在日常检测过程中，应增加校准点数、测定次数，定期对器具进行检定校准和保养维护，从而降低测量过程中的不确定度，进一步保证测量结果的准确性。

参考文献

[1] ALANIR, ZHAO S Z, LIU X, et al. Concentrations, profiles and exposure risks of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in passive air samples from Lagos, Nigeria [J]. Atmospheris Pollution Research, 2021, 12(9), 101162. DOI: 10.1016/j.apr.2021.101162.

[2] RIZZIC, VILLA S, WAICHMANAV, et al. Occurrence, sources, and ecological risks of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the Amazon river[J]. Chemosphere, 2023, 336, 139285. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.139285.

[3] PARADELOR, CELEIRO M, HERBÓN C, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons concentration and spatial distribution in the soils of Santiago de Compostela (Northwestern Spain)[J]. Geoderma Regional, 2023, 34, e00703. DOI: 10.1016/j.geodrs.2023.e00703.

[4] BANSAL V, KIM K H. Review of PAH contamination in food products and their health hazards [J]. Environment International, 2015, 84: 26-38.

[5]许乃霞, 陆皓茜, 刘腾飞, 等. 食品中多环芳烃的来源、污染状况与检测分析[J]. 食品安全质量检测学报, 2024, 15(1): 44-55.

[6]汪晨霞, 张瑞瑞, 寻知庆, 等. 分散固相萃取净化/高效液相色谱法测定婴幼儿奶粉与米粉中15种多环芳烃[J]. 分析测试学报, 2018, 37(4): 459-463.

[7]郭新颖, 陆娟. 固相萃取-高效液相色谱法测定奶粉中多环芳烃[J]. 化学分析计量, 2023, 32(3): 18-21.

[8] ZACHARA A, GA KOWSKA D, JUSZCZAK L. Method validation and determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in vegetable oils by HPLC-FLD [J]. Food Analytical Methods, 2016: 1-9.

[9]娄婷婷, 王立强, 王永芳, 等. 气相色谱-质谱法测定婴幼儿奶粉中16种多环芳烃[J]. 食品研究与开发, 2014, 35(1): 80-83.

[10]吴平谷, 胡争艳, 王立媛, 等. 婴幼儿奶粉中苯并[a]芘检测技术研究及含量调查[J]. 卫生研究, 2020, 49(1): 103-106.

[11]石龙凯, 刘玉兰. 液相色谱-串联质谱法检测食用油脂中多环芳烃[J]. 中国粮油学报, 2015, 30(12): 114-119.

[12] GB 5009.265—2021 食品安全国家标准 食品中多环芳烃的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2021.

[13]周芸, 刘晓丽, 张珍, 等. 气相色谱-质谱法评定紫苏油中多环芳烃类不确定度[J]. 安全与检测, 2019, 25(4): 46-48+66.

第一作者：蔡翠玲（1990—），女，汉族，湖南株洲人，硕士，助理工程师，主要从事食品与化妆品质量安全检测工作，E-mail: caicl95@163.com

通信作者：王璐（1988—），女，汉族，河南濮阳人，硕士，工程师，主要从事食品与化妆品质量安全检测工作，E-mail: wanglu7566@163.com

1. 广州海关技术中心 广州 510623

1. Guangzhou Customs Technical Center, Guangzhou 510623

表1 16种多环芳烃拟合标准工作曲线时引入的不确定度

Table 1 Uncertainty introduced in the calibration of standard working curves of 16 PAHS

注:, 式中S_R为曲线残差标准偏差, B₁为回归方程的斜率, P为样品测定次数, n为校准浓度个数,为样品中多环芳烃的浓度,为标准溶液的平均浓度, c_j为拟合曲线的标准浓度。

表2 样品中16种多环芳烃加标试验测定结果

Table 2 Determination results of 16 PAHs in samples with spiked experiments

表3 16种多环芳烃的合成不确定度

Table 3 Synthetic uncertainties of 16 PAHs

表4 16种多环芳烃的扩展不确定度及检测结果

Table 4 Expanded uncertainty and detection results of 16 PAHs