Кодекс Алиментариус. Руководство по оценке неопределенности результатов (CAC/GL 59-2006)

Кодекс Алиментариус

Руководство по оценке неопределенности результатов
(CAC/GL 59-2006)*(1)

ГАРАНТ:

См. перечень международных пищевых стандартов (Кодекс Алиментариус)

1. Введение

Требованием ISO/IEC 17025 является, чтобы лаборатории определяли и предоставляли сведения о неопределенности в отношении аналитических результатов. Для этой цели лаборатории по исследованию пищевых продуктов, осуществляющие свою деятельность согласно Руководству по надлежащей лабораторной практике по анализу остатков пестицидов (CAC/GL 40-1993), должны располагать достаточными данными, полученными методом валидации/проверки, в ходе внутрилабораторных исследований и внутренней системы оценки качества, которые могут применяться для оценки неопределенностей, особенно при использовании в лаборатории стандартного метода. Настоящее руководство разработано с учетом общих рекомендаций Кодекса о методах анализа и отбора проб (CCMAS).

1.1. Понятие и компоненты неопределенности

Неопределенность измерений относится к термину "неопределенность", связанному с данными, получаемыми в процессе измерений. В аналитической химии она в целом определяет неопределенность, связанную с лабораторным процессом, но может также включать неопределенность компонентов, связанных с отбором проб.

В связи с этим "оценка" неопределенности характеризует множество значений вокруг опубликованного или экспериментального результата, в пределах которого ожидается правильное значение, которое может лежать в пределах определенного уровня вероятности. Это другое определение ошибки измерения, которая может быть определена как разница между конкретным результатом и правильным результатом. Сообщение о неопределенности имеет целью предоставление более высокого уровня достоверности для обоснованности зарегистрированного результата.

Вклады в данные о неопределенности разнообразны и подробно описаны в Таблицах 1 и 2. Оценка неопределенности в идеале требует понимания и определения вкладов в неопределенность от каждой деятельности, включенной в процесс измерений.

2. Идентификация источников неопределенности

В целом неопределенность измерений состоит из множества компонентов, возникающих из действий, связанных с отбором проб. На неопределенность аналитического результата влияют три основные фазы обнаружения:

- Внешние операции: отбор проб (), упаковка, перевозка и хранение проб*(2);

- Подготовка испытуемой части: подвыборка, подготовка пробы и обработка пробы ;

- Анализ (): экстрагирование, очистка, выпаривание, получение производных, инструментальное обнаружение*(3).

Комбинированный стандарт () и относительная () неопределенность могут быть рассчитаны в соответствии с законом распространения ошибки:

;  

(1)

Если анализируется целая проба, то средний остаток остается прежним и уравнение можно привести к виду:

(2)

где - относительная неопределенность лабораторной фазы обнаружения, которая может возникнуть при подвыборке, подготовке, обработке пробы и на аналитических этапах.

Необходимо отметить, что лаборатории обычно требуется оценить только неопределенность, связанную с данными процессами, которые она контролирует, т.е. только те процессы, которые происходят в лаборатории, если отбор проб не входит в обязанности персонала лаборатории.

2.1. Ошибки при аналитических измерениях

В большинстве измерений можно выделить три вида ошибок: грубая, случайная и систематическая ошибки.

Грубые ошибки относятся к непредумышленным/непредвиденным ошибкам при получении аналитического результата. Ошибки данного вида влекут за собой недействительность измерений. Процедуры обеспечения качества в лаборатории должны минимизировать грубые ошибки. Не представляется возможным и желательным статистически оценивать и включать грубые ошибки в оценку неопределенности. Отсутствует необходимость в их дальнейшем рассмотрении в настоящем документе.

Случайные ошибки присутствуют во всех измерениях и связаны с результатами повторности, попадающие на обе стороны среднего значения. Случайная ошибка измерений не может компенсироваться, но увеличивающееся количество наблюдений и обработки анализируемого вещества может снизить все эффекты.

Систематические ошибки происходят в большинстве экспериментов, но их эффект совершенно другой. Сумма всех систематических ошибок эксперимента называется систематической погрешностью. В связи с тем, что они не сводятся к нулю при большом числе измерений, отдельные систематические ошибки невозможно обнаружить непосредственно при повторном анализе. Проблема с систематическими ошибками заключается в том, что они могут оставаться незамеченными, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. На практике систематические ошибки при анализе могут быть выявлены только при применении аналитического метода к эталонному материалу, проведении анализа другим химиком-аналитиком или, что предпочтительнее, в другой лаборатории либо при проведении повторного анализа с использованием другого аналитического метода. Однако если только эталонный материал однозначно подходит по показателям анализируемого вещества, матрица и концентрация делают его соответствующим оптимальным условиям метода определения систематической погрешности. Систематическая погрешность метода также может быть обнаружена исследованием на чувствительность. Тем не менее исследование на чувствительность оценивает только эффекты анализа () и необязательно используется для исследуемых образцов в естественной среде или компонентов систематической погрешности, которые могут быть представлены до стадии анализа. При анализе пестицидов результаты в обычном порядке не корректируются по извлечению, но должны корректироваться, если среднее значение извлечения существенно отличается от 100%. Если результат откорректирован по извлечению, неопределенность, связанная с ним, должна быть включена в оценку неопределенности измерений.

Некоторые примеры источников ошибок проиллюстрированы в Таблицах 1 и 2. Следует отметить, что не все упомянутые источники должны рассматриваться при оценке неопределенности. Некоторые источники уже включены в суммарную неопределенность, в то время как другие имеют второстепенное значение и могут не приниматься во внимание. Однако важно определить и оценить все источники до уничтожения. Следующая информация может быть получена из опубликованных документов*(4)*(5).

Таблица 1: Источники ошибки при подготовке испытуемой части

	Источники систематической ошибки	Источники случайной ошибки
Подготовка пробы	Часть пробы, подлежащей анализу (аналитическая проба), может быть некорректно отобрана.	Аналитическая проба соприкасается с другими частями пробы и загрязняется от них.
		Промывание, полирование производятся в различной степени, черенки и косточки могут удаляться выборочно.
Обработка пробы ()	Распад анализируемого вещества при обработке пробы, перекрестная контаминация проб	Негомогенность анализируемого вещества в единичной аналитической пробе.
		Негомогенность анализируемого вещества в основной/разделенной аналитической пробе.
		Изменение температуры в процессе гомогенизации
		Текстура (зрелость) растительных материалов, влияющих на эффективность процесса гомогенизации.

Таблица 2: Источники ошибки при анализе ()

	Источники систематической ошибки	Источники случайной ошибки
Экстрагирование / очистка	Неполное извлечение анализируемого вещества.	Изменение состава (например, состава воды, жира или сахара) материалов образца, взятых из продукта.
	Вмешательство коэкстрактивных веществ (избыток адсорбентов).	Температура и состав образца/раствора матрицы.
Количественный анализ	Вмешательство коэкстрактивных составляющих.	Изменение номинального количества средств в пределах разрешенного допуска интервалов.
	Неточное определение чистоты аналитического стандарта.	Сходимость и линейность равновесия.
	Систематическая погрешность измерений веса/объема.	Неполные и изменчивые реакции получения производных.
	Систематическая ошибка оператора в считывании показаний аналоговых приборов, оборудования.	Изменение внешних условий лаборатории во время анализа.
	Обнаружение вещества, производного от пробы (например, контаминация от упаковочного материала).	Варьирующие инъекции, хроматографические и детекторные условия (влияние матрицы, система инертности, отклик детектора, изменение сигнала шум, т.д.).
	Обнаружение вещества, отличного от определения остатков.	Действия оператора (недостаток внимания).
	Систематическая погрешность калибровки.	Калибровка.

3. Процедуры оценки неопределенности измерения

В то время как существует количество доступных опций лаборатории по оценке неопределенности измерений, существуют две процедуры, определенные как принцип восходящего анализа и принцип нисходящего анализа, являющиеся наиболее распространенными.

Метод восходящего анализа:

Метод восходящего анализа или компонентный метод включает в себя процесс, основанный на виде деятельности, при котором химик-аналитик подразделяет аналитические операции на основные виды деятельности. Затем они объединяются или группируются в общепринятые виды деятельности, и оценка дается вкладу указанных видов деятельности в значение суммарной неопределенности процесса измерения. Метод восходящего анализа может быть очень кропотливым и может требовать детальных знаний всего аналитического процесса. Преимущество для химика-аналитика заключается в том, что данный метод способствует четкому пониманию видов аналитической деятельности, которые вносят значительный вклад в неопределенность измерения и поэтому могут быть определены как критические контрольные точки для снижения или управления неопределенностью измерений при применении метода в будущем.

Метод нисходящего анализа:

Метод нисходящего анализа основан на методе валидации и данных о долговременной погрешности, полученных от лабораторных контрольных проб, результатов квалификационных испытаний, опубликованных данных и/или внутрилабораторных совместных испытаний. Оценка неопределенности, основанная на внутрилабораторных исследованиях, может также учитывать межлабораторную изменчивость данных и может способствовать надежной оценке характеристик метода и неопределенности, связанной с его применением. Однако важно осознавать, что совместные исследования имеют целью оценку характеристик специального метода и принимающих участие лабораторий. Они обычно не оценивают погрешность, связанную с подготовкой или обработкой проб, так как пробы в целом имеют свойство быстро гомогенизировать.

Аналитические лаборатории по исследованию остатков пестицидов обычно отыскивают более 200 остатков в различных товарах, которые приводят к многочисленному количеству комбинаций. В этой связи лабораториям предлагается для оценки неопределенности, связанной с процедурами множественных остатков, использовать надлежаще отобранный диапазон анализируемых веществ и образцов матриц, которые представляют остатки и товар, подлежащие анализу на предмет физико-химических свойств и состава, на основании соответствующих частей Руководства по надлежащей лабораторной практике по анализу остатков пестицидов, нежели устанавливать неопределенность для каждого метода/анализируемого вещества/комбинации матрицы. Выбор репрезентативного диапазона анализируемых веществ и матриц для представления оценки неопределенности должен обеспечиваться данными валидации и исследованиями по выбранным комбинациям матрицы/анализируемого вещества.

Таким образом, лаборатории должны использовать либо их собственные данные о долговременной погрешности, либо процедуры, основанные на видах деятельности (компонентный расчет) для установления и уточнения данных о неопределенности.

В некоторых ситуациях уместным будет оценка вклада в неопределенность, связанную с изменчивостью пробы. Это потребует понимания изменчивости анализируемого вещества в пределах партии проб и не является легкодоступным для лаборатории или химика-аналитика. Значения, полученные из данных статистического анализа более 8500 остатков (Таблица 4), в настоящее время представляют наилучшую оценку*(6). Указанные оценки могут быть включены в значение суммарной неопределенности.

Таким же образом может потребоваться учитывать стабильность анализируемых веществ в период хранения и обработки проб, если возможным последствием является изменчивость анализируемого вещества между химиком-аналитиком и лабораториями.

3.1. Оценки неопределенности результатов, связанные с анализом множества компонентов

Оценка неопределенности результатов для множества компонентов остатков, возникающих в связи с применением технологических смесей, включая структурные и оптические изомеры, метаболиты и другие продукты распада, может требовать иного подхода, особенно когда MRL установлен для суммы всех или некоторых компонентов остатков. Оценка случайных или систематических ошибок результатов, основанных на измерениях множественных пиков, подробно объясняется в недавней публикации*(7).

4. Руководящие значения допустимых неопределенностей

Установление стандартного отклонения целого ряда тестов, проводимых одной лабораторией, как величины стандартной неопределенности предусматривает необходимость в результатах большого набора данных, которые не всегда доступны. Однако для меньшего количества данных правильное стандартное отклонение может быть оценено следующим образом:

В зависимости от количества наблюдений (n) соответствия правильного стандартного отклонения, рассчитанного (S) стандартного отклонения ожидаемый диапазон среднего значения () при 95% вероятности проиллюстрирован в Таблице 3. Множитель при f определяет связь между предполагаемыми и правильными значениями как функции по числу измерений.

Таблица 3. Значения f для расчета ожидаемых диапазонов стандартного отклонения и средних значений

N
5	0,35	1,67	1,24
7	045	1,55	0,92
15	0,63	1,37	0,55
31	0,75	1,25	0,37
61	0,82	1,18	0,26
121	0,87	1,13	0,18

К примеру: повторяемость лабораторных операций, была определена от 5 испытуемых частей гомогенизированной пробы, содержащей привнесенные остатки. Средний обнаруженный остаток составил 0,75 мг/кг со стандартным отклонением 0,2 мг/кг. Правильный остаток обработанной пробы ожидается в диапазоне от 0,75 1,24*0,2 = 0,75 0,248 мг/кг, в то время как правильная неопределенность результатов измерения, вероятно, находится между 0,0696 (0,2*0,35) и 0,334 (0,2*1,67) мг/кг в 95% случаев.

Руководящие значения стандартной неопределенности, приведенные в Таблице 4, основаны на большом количестве данных и могут использоваться для оценки реальности измеренной неопределенности в лаборатории, чтобы избежать необоснованно высокого или низкого значений.

Таблица 4. Типовые ожидаемые значения неопределенностей в большинстве этапов отбора проб и анализа остатков пестицидов

Процедура	Относительная неопределенность	Примечания
Отбор проб товаров растительного происхождения Отражает изменение среднего значения остатков в смешанной пробе, отобранной произвольно из партии. Она не включает ошибки последующих процедур.	Средние и небольшие товары. .	Для исследования соответствия неопределенность отбора проб определяется как 0, если относятся к средним остаткам в объемных пробах.
	Большие товары. .
Отбор проб продуктов животного происхождения	Связь между количеством проб (n), подлежащим отбору для установления определенного процентного соотношения нарушения (), описано : .	Первоначальные пробы должны быть отобраны произвольно из всей партии.
Обработка проб Включает физические операции, выполняемые для гомогенизации аналитической пробы и подвыборки, но не включает распад и испарение анализируемых веществ	В основном переменна, зависит от матрицы пробы и оборудования. Не может быть типичного значения. При анализе необходимо сохранить ниже 8-10%	На нее может оказать влияние оборудование, используемое для измельчения/гомогенизации пробы и матрицы пробы, но она независима от анализируемого вещества.
Анализ Включает все процедуры, выполняемые с момента внесения добавок в испытуемые части	При лабораторной воспроизводимости: 16-53% для концентрации 1 до 1 . Среднее между значениями лабораторной воспроизводимости находится в пределах 0,001-10 мг/кг:	Типовое может быть просто определено из исследований извлечения, проводимого при различных комбинациях пестицид-товар в разные дни и в период использования метода.

Примечания:

(a) Рекомендованные методы по отбору проб для определения остатков пестицидов в целях соответствия максимальным уровням остатков (CAC/GL 33-1999);

(b) Ambrus A. Soboleva E. Contribution of sampling to the variability of residue data, JAOAC, 87, 1368-1379, 2004;

(c) Руководство по надлежащей лабораторной практике по анализу остатков пестицидов (CAC/GL 40-1993);

(d) Alder L., Korth W., Patey A., van der Schee and Schoeneweis S., Estimation of Measurement Uncertainty in Pesticide Residue Analysis, J. AOAC International, 84, 1569-1578, 2001.

В дополнение к предполагаемым неопределенностям, определенным отдельными лабораториями, регулятивные органы и лица по управлению риском могут принять решение о расширенных измерениях неопределенности по умолчанию, которые могут использоваться для решения о соответствии (См. раздел 5), основанных на значениях межлабораторной воспроизводимости. К примеру, 50% расширенной неопределенности для рассматривается как обоснованное значение по умолчанию.

5. Использование информации о неопределенности

Если это требуется, результат должен быть оформлен совместно с расширенной неопределенностью, U, следующим образом:

Результат = х U (единицы)

Расширенная неопределенность, U, может быть рассчитана из суммарной стандартной неопределенности () с коэффициентом охвата 2, как рекомендовано EURACHEM, или со значением критерия t Стьюдента для требуемого уровня достоверности (обычно 95%), где оптимальная степень свободы менее 20. Относительные расчеты для расширенной неопределенности следующие:

или  

(3)

Числовое значение переданных результатов должно учитывать общее правило, что последние цифры могут быть неопределенными. Округление результатов должно быть проведено, только когда конечный результат берется в кавычки ввиду того, что округление на начальных этапах расчета может внести ненужную системную погрешность рассчитанных значений.

Для целей интерпретации предполагается, что наилучшая оценка содержания остатка описана для пробы. Интерпретация результатов зависит от цели исследования. Типичные причины включают исследование на соответствие национальному MRL, подтверждающее соответствие Кодексу MRL в отношении товара для экспорта.

5.1. Соответствие исследования MRL

Рисунок 1 показывает, как результаты испытаний могут быть показаны в форме измеряемого значения остатка, соответствующего интервала неопределенности и MRL.

Ситуация (i)

Аналитический результат, связанный с конечными точками измерения неопределенности, больше MRL. Результат показывает, что остаток в партии проб больше MRL.

Ситуация (ii)

Аналитический результат больше MRL при нижней конечной точке измерения неопределенности, которая меньше MRL.

Ситуация (iii)

Аналитический результат меньше MRL при верхней конечной точке измерения неопределенности, которая выше MRL.

Ситуация (iv)

Аналитический результат, связанный с конечными точками расширенной неопределенности измерений, меньше MRL.

5.2. Условия принятия решения

Ситуация, приведенная в Рисунке 1, относится к продуктам растительного происхождения. Соответствие остатков MRLs для продуктов животного происхождения должно быть определено следующими планами отбора проб, основанными на непараметрической статистике и примерах, приведенных в Рекомендованных методах по отбору проб для определения остатков пестицидов в целях соответствия максимальным уровням остатков.

В связи с тем, что остатки в каждой пробе, которая совпадает с минимальным размером пробы и массой пробы, определенной в Процедуре отбора проб, должны соответствовать MRL, то расширенная неопределенность должна быть рассчитана с использованием SL из уравнения 1 как U = kSL, где SL = CVL*остаток.

Принятие решения по Ситуации (i) очевидно. Во избежание длительных пояснений неопределенности, включая характеристики анализа для соответствия исследования MRL на национальном уровне отечественных или импортных товаров, лаборатория может сообщить о результатах, что проба содержит "не менее чем "x-U" остатков". Это удовлетворяет требованию о том, что MRL выходит за пределы любых обоснованных сомнений относительно измерения неопределенности.

В ситуации (iv) очевидно, что проба соответствует MRL.

В ситуациях (ii) и (iii) невозможно установить, что MRL превышен или соответствует без обоснованных сомнений. Ответственному исполнителю необходимо предпринять действия по дальнейшему рассмотрению, как описано ниже.

Последствия ситуаций (ii) и (iii) будут зависеть от национальных практик и могут существенно повлиять на приемку торговых партий груза. Необходимо соблюдать осторожность в дистрибуции продуктов на внутреннем рынке или международной торговле при результатах исследований, показанных в ситуациях (ii) и (iii). Например, при сертификации продуктов для экспорта может быть рекомендовано не экспортировать партии товаров с результатами остатков, как описано в ситуациях (ii) и (iii). Для стран, импортирующих товары с уровнями остатков, как описано в ситуации (ii), затруднительно проверить соответствие MRL при допустимом уровне достоверности. Ситуация (iii) в целом не может потребовать каких-либо действий от импортирующей стороны.

Холостые (пробы, реагенты)	(i) Известно, что материал (проба, часть, экстракт пробы) не содержит определяемые уровни интересующего(их) анализируемого(ых) вещества(в). Также известна как холостая матрица. (ii) Полный анализ, проведенный с использованием растворителей и реагентов только при отсутствии самой пробы (вода заменяет пробу для проведения реалистического анализа). Также известен как холостой реагент или процедурная холостая проба.
Суммарная стандартная неопределенность	Для измерения результата, y, суммарная неопределенность, , - предполагаемое стандартное отклонение, равное положительному квадратному корню, полученному путем соединения всех компонентов неопределенности с использованием закона распространения неопределенности (закона распространения ошибки).
Контаминация	Непредумышленное привнесение анализируемого вещества в пробу, экстракт, внутренний стандартный раствор, т.д., любым способом и на любой стадии процесса отбора проб или анализа.
Определение остатка	Определение остатка - соединение пестицида и его метаболитов, производных и сопутствующих компонентов, к которым применяется MRL или которые используются для оценки пищевого воздействия.
Система обнаружения	Любая система, используемая для определения и установления концентрации или массы анализируемого вещества. Например, GC-FPD, LC-MS/MS, LC с постколоночной дериватизацией, ELISA, TLC с денситометрией или биопробой.
Уровень	В настоящем документе концентрация (например, мг/кг, ) или количество (например, нг, пг).
Партия	Количество пищевого материала, доставляемого одновременно, которое, по утверждению или предположению должностного лица по отбору проб, имеет неоднородные характеристики, такие как происхождение, производитель, сорт, упаковщик, тип упаковки, маркировки, грузоотправитель и т.д.
Влияние матрицы	Любое влияние одного или нескольких неопределенных компонентов пробы на измерение концентрации или массы анализируемого вещества. На отклики некоторых систем обнаружения (например, GC, LC-MS, ELISA) определенных анализируемых веществ может повлиять наличие коэкстрактивных веществ пробы (матрицы).
Процедурная холостая проба	См. холостой.
Холостой реагент	См. холостой.
Отклик детектора	Абсолютный или относительный выходной сигнал детектора при присутствии анализируемого вещества.
Добавка или добавление	Добавление анализируемого вещества для целей определения извлечения или стандартное добавление.
Стандартная неопределенность	Выраженное как стандартное отклонение компонента неопределенности.
Единица (часть пробы)	Отдельный фрукт, овощ, животное, зерно злака, жестяная банка, т.д. Например, яблоко, стейк на косточке, зерно пшеницы, банка томатного супа.
Остаток с нарушением	Остаток, превышающий MRL, или по иным причинам являющийся недопустимым.

Примечание (а). Приведенные определения основаны на следующих ссылках*(8),*(9),*(10),*(11). Дополнительные определения приведены в Руководстве по надлежащей лабораторной практике по анализу остатков пестицидов.