Приложение

ПРИЛОЖЕНИЕ

Предисловие

Как указано в Руководстве CAC/GL 59-2006, оценка неопределенности измерений (MU), относящаяся к аналитическим данным, является требованием для лабораторий, аккредитованных в соответствии с ISO/IEC 17025, и ожиданием от лабораторий, осуществляющих свою деятельность согласно надлежащим лабораторным практикам (GLP) по анализу остатков пестицидов. Решения в отношении соответствия пищевых продуктов национальным и международным стандартам для химических остатков и загрязняющих веществ необходимо принимать с учетом неопределенности, связанной с результатами исследований, сообщенных лабораториями, об анализе особых партий или грузов.

Лаборатории часто сообщают о достаточно различных оценках MU при квалификационных испытаниях (PT), несмотря на тот факт, что они применяют подобный метод исследования при анализе. Указанное обстоятельство свидетельствует о том, что оценка MU до сих пор является развивающейся отраслью для многих лабораторий по исследованию пищевых продуктов. Целью настоящего Приложения является описание некоторых опций, которые лаборатории могут применять при оценке измерений неопределенности, особенно использование данных внутреннего метода валидации, контроля качества и долговременной погрешности для методов множественных остатков пестицидов. Предполагается, что более гармонизированный подход к оценке MU результатов остатков пестицидов минимизирует возможные разногласия при решении вопроса о соответствии уровней остатков MRLs.

В общих чертах существуют два подхода, обычно применяемые для определения MU: так называемый GUM (руководство по выражению неопределенности измерений) или метод нисходящего анализа, и процедура восходящего анализа, основанная на применении аналитической погрешности и систематической погрешности.

GUM-подход основан на строгом анализе всех отдельных компонентов аналитического процесса и оценке случайной и систематической ошибок, определенных на указанных этапах. Данный процесс, хотя первоначально достаточно кропотливый, требует от химика-аналитика обладания или развития детального понимания аналитических этапов процесса и определения критических контрольных точек метода. Если в процессе рассматриваются все этапы, можно недооценить MU. С другой стороны, некоторые операционные ошибки могут быть сбалансированы и, если их не учитывать, могут повлечь переоценку неопределенности. Общепризнано, что метод восходящего анализа больше подходит для физической метрологии, нежели для деятельности аналитической химии, и в основном для более комплексных методов множественных остатков пестицидов.

Сторонники нисходящего метода отмечают, что лабораторные данные, собранные при внутренней валидации, долговременной погрешности и контроля качества (QC), вероятно, предоставят более надежную информацию о MU. При наличии, PT данные также могут использоваться для оценки MU в качестве единственного основания для оценок или, что происходит чаще, в сочетании с внутренними данными. Данные о внутрилабораторной воспроизводимости, полученные при исследовании РТ, также могут служить полезным "ориентиром" для отдельных лабораторных оценок.

Должны рассматриваться все варианты оценки MU. Первоначальной целью должно быть получение максимально возможно лучшей оценки с использованием доступной информации. Исходные лабораторные оценки должны быть проверены сравнением с альтернативными методами, письменными отчетами и сопоставлением исследований РТ. Кроме того, важную роль в оценке и проверке измерений неопределенности играет профессиональное мнение. Оценки должны быть пересмотрены, как только станут доступными более точные данные, например, в рамках серии данных о QC, регулярно создаваемых в процессе аналитического курса программы.

Настоящее Приложение сосредоточено на оценке MU с использованием нисходящего подхода, основанного на данных, полученных из различных источников.

Использование значений по умолчанию для MU остатков пестицидов в пищевых продуктах

Государства-члены ЕС приняли значение MU "по умолчанию" 50% для остатков пестицидов в партиях продовольственных грузов, поступающих в ЕС. В основе значения по умолчанию лежат статистические результаты ряда исследований РТ, проведенных ЕС, включая исследования лабораторий, компетентных в сфере определения остатков, принимающих участие в ряде исследований множественных остатков во фруктах и овощах. Средние относительные стандартные отклонения, представленные исходя из ряда указанных исследований, колеблются в пределах 20 - 25%, обеспечивая MU, приближающуюся к 50%.

При отсутствии статистических данных лаборатория, проводящая исследование продовольственных товаров на соответствие регламентам ЕС о максимальных остатках пестицидов, может принять значение MU по умолчанию в 50% при условии, что она может устанавливать свою аналитическую квалификацию посредством участия в ЕС или подобных исследованиях РТ и/или она может демонстрировать допустимую долговременную погрешность или систематическую погрешность, основанную на своих результатах исследований. Однако в долгосрочной перспективе на лабораторию должна быть возложена обязанность по проверке принятого ею значения MU по умолчанию посредством независимой оценки MU, основанной на данных о внутренних погрешностях и валидации.

Точность данных, полученных при использовании соотношения Хорвитца

При отсутствии данных о внутрилабораторных исследованиях по определенному методу стандартное отклонение воспроизводимости и, следовательно, MU могут быть определены исходя из уравнения Хорвитца, которое устанавливает соотношение между стандартным отклонением воспроизводимости и концентрацией анализируемого вещества. Отношение Хорвитца между коэффициентом вариации (CV) и концентрацией анализируемого вещества основано на результатах большого количества совместных исследований в области пищевых продуктов, описанных в литературе. Уравнение Хорвитца также является полезным инструментом для сравнения внутренних оценок MU и ожидаемого значения, источником которого являются опубликованные внутрилабораторные исследования.

Точность данных, полученных из внутрилабораторных исследований (Совместные исследования и исследования РТ)

Результаты, представленные для внутрилабораторных исследований, подвержены неточностям и систематическим ошибкам. Если в такие исследования вовлечено достаточное количество лабораторий и если они имеют целью охват всех реальных условий исследований (ряд анализируемых веществ и матриц), то полученные стандартные отклонения воспроизводимости отразят типичные ошибки, которые, вероятно, возникнут на практике. В связи с этим данные об исследовании РТ могут быть использованы для обеспечения обоснованных оценок измерений неопределенности.

Совместные исследования по методам в целом четко определены с документально оформленными инструкциями по аналитическому процессу и обычно также включают авторитетные экспертные лаборатории с опытом в анализе остатков. Согласно данным условиям аналитическая дисперсия, вероятно, будет лучше достигнута при применении метода в условиях воспроизводимости, в частности, потому, что вклад ошибки в однородность пробы, вероятно, будет незначительным. В том случае, если лаборатория может демонстрировать возможность достижения аналитических характеристик, связанных с конкретными совместными исследованиями, стандартное отклонение воспроизводимости, полученное для исследований, будет хорошей основной для оценки MU. Однако компетентная лаборатория должна быть способна усовершенствовать точность внутрилабораторного метода при его выполнении в условиях межлабораторной воспроизводимости и тем самим снизить MU.

Если в совместных исследованиях используются сертифицированные эталонные материалы (CRMs), то отчет об исследовании должен предусматривать оценку систематической погрешности метода в противоположность "сертифицированному" значению, что необходимо учитывать при оценке MU.

В исследованиях РТ лаборатории обычно используют свой собственный метод анализа. Метод может быть стандартным, модифицированным или разработанным и проверенным внутри лаборатории. Помимо этого в целом существует большее разнообразие аналитических полномочий принимающих участие лабораторий, чем в случае с совместными исследованиями. В силу данных факторов стандартное отклонение воспроизводимости, полученное для исследований РТ, вероятно, будет больше, чем ожидается от совместных исследований, основанных на методе. MU, в основе которой лежат подобные данные, может быть больше, нежели оценки, представленные многими участвующими лабораториями. Тем не менее оценка MU, основанная на исследовании РТ, включая лаборатории, имеющие многочисленный опыт использования разнообразных методов, может быть более практичной и полезной для решения о соответствии продовольственных товаров в отношении остатков пестицидов в международной торговле. Значение MU, равное по умолчанию 50%, применяемое государствами-членами ЕС, основано на данных РТ о целом ряде пестицидов и матриц пищевых продуктов.

Независимо от того, использует ли лаборатория данные РТ для оценки MU, информация об исследованиях РТ полезна для сравнения и проверки оценок, основанных на таких данных, как внутренние эксперименты по валидации и контролю качества.

MU, полученная из данных внутренней валидации и контроля качества

Среди метрологов существует общее мнение, что лучшие источники данных о неопределенности аналитического процесса создаются на основе лабораторного метода валидации и/или проверки исследований и данных о долгосрочном контроле качества. Оно исходит из того, что лаборатория проводит исследования валидации и/или проверки и имеет достаточный опыт для построения данных о долгосрочной систематической погрешности и воспроизводимости в отношении приемлемого контроля качества (QC) проб, CRMs, эталонных материалов (RMs) или проб матрицы с известной добавкой.

Ограниченная доступность CRMs в отношении остатков пестицидов в матрицах пищевых продуктов обычно требует от лабораторий сосредоточить внимание на пробах с добавками или иных достаточно отличающихся пробах для внутреннего контроля качества. Использование контрольных проб, основанных на матрице, таких как пробы с привнесенными остатками, исследование РТ остатка проб или лабораторных проб без остатков представляет лабораториям возможность применения метода мониторинга и контроля (химиком-аналитиком) характеристик, наряду со сбором информации о системной погрешности и о точности измерения. Контрольные карты являются отличным инструментом оценки долговременной точности и мониторинга статистического контроля аналитического процесса.

Систематическая погрешность, если она значительна, и ее неопределенность должны рассматриваться при оценке MU. Это проиллюстрировано в примере, рассмотренном в разделе 5.4.

Систематическая погрешность может быть лучше определена при использовании CRMs. Однако принимая во внимание недостаток CRMs для пестицидов в пищевых продуктах и большое количество пестицидов, обычно вводимое для скрининга множества остатков, как правило, в целом необходимо полагаться на полученные пробы матриц с известными добавками для предоставления сведений о системной погрешности метода.

Характеристики лаборатории при проведении исследований РТ могут впоследствии явиться полезным фактором систематической погрешности отдельных лабораторий в противовес согласованному значению и, в некоторых случаях, уровню добавок в образцах РТ. Однако до применения систематической погрешности в качестве исходных данных для оценки MU она должна основываться на результатах ряда исследований РТ или подтверждаться ими.

Рассчитанные примеры

Следующие рассчитанные примеры описывают допустимые процедуры оценки MU, основанные на различных комбинациях внутренних данных валидации, внутренних данных точности и межлабораторных данных. Уравнение Хорвитца и результаты исследований РТ впоследствии будут подходящим целевым ориентиром для сравнения с внутренними оценками MU.

При расчете следующих примеров использовались гипотетические данные для хлорпирифоса, являющегося типичным остатком пестицида, а также многое заимствовано из примеров, представленных в Техническом отчете Евролаб N 1/2007 и Отчете Нордтест NR537.

5.1. Оценка MU с использованием уравнения Хорвитца

Уравнение Хорвитца выражает стандартное отклонение воспроизводимости как функции концентрации анализируемого вещества.

где    

               с = концентрация анализируемого вещества (в г/г)

Относительно расширенная MU, U' (при 95% уровне достоверности) может затем исчисляться по формуле:

U'=2u'

В связи с тем, что уравнение Хорвитца является функцией концентрации анализируемого вещества, то будет представлен целый ряд значений MU в зависимости от концентрации пестицидов, как отмечается в следующей таблице:

	Концентрация (мг/кг)	u' (%)	U' (%)
	1,0	16	32
	0,1	22,6	45
	0,01	32	64

Пример 1:

Лаборатория измеряет хлорпирифос как 0,40 мг/кг в пробе томата.

Уравнение Хорвитца исчисляет стандартное отклонение относительной воспроизводимости в 18,4% при концентрации в 0,40 мг/кг.

u' = 18.4%

U' = 2u' = 37%

В этой связи лаборатория отчитается о результате как 0,40 0,15 мг/кг.

Отчет лаборатории должен указывать, что представленная в отчете неопределенность является расширенной с коэффициентом охвата 2, чтобы обеспечить уровень достоверности примерно в 95%. Если не установлено иное, то это предполагается в целом для результатов, содержащихся в отчете о расширенной неопределенности.

При отсутствии подтверждающих данных Уравнение Хорвитца должно применяться с определенной осмотрительностью и только в качестве указателя вероятной неопределенности, связанной с результатами исследований. Достижения в области аналитической метрологии, особенно технического оснащения, обеспечивают возможность достижения очень малых количественных пределов при гораздо меньшем значении неопределенности, предсказанном Уравнением Хорвитца. Томпсон и Лоутиан опубликовали информацию о том, что лаборатории имеют склонность к опережению функции Хорвитца при низких концентрациях. Однако следует отметить, что концепция Томпсона ограничивает максимальное значение для u' при концентрациях ниже 0,1 мг/мг до 22% независимо от концентрации.

5.2. Оценка MU при применении значения по умолчанию ЕС в 50%

Перед применением значения по умолчанию MU лаборатории должны гарантировать, что они способны планомерно достичь неопределенности, не превышающей значения по умолчанию.

Пример 2:

Лаборатория измеряет хлорпирифос как 0,40 мг/кг на пробе томата. Согласованное значение по умолчанию в 50% подлежит применению для оценки результата.

Соответственно, лаборатория отчитается о результате как 0,40 0,20 мг/кг.

5.3. Оценка MU на основе межлабораторного QC и данных исследования РТ

5.3.1. Используя предписанное (согласованное) значение из исследований РТ

U' = 2u'

Уравнение 1

Уравнение 2

где U' = расширенное относительное значение неопределенности

u' = суммарное относительное значение неопределенности

= относительная стандартная неопределенность вследствие внутрилабораторной неточности (стандартное отклонение относительной межлабораторной воспроизводимости)

= компонент относительной стандартной неопределенности вследствие систематической погрешности

Пример 3:

В данном примере u'() получено из данных внутрилабораторного QC, предпочтительно данных о долгосрочном QC, а u'(bias) подсчитывается из данных РТ.

Лабораторный результат хлорпирифоса в томате = 0,40 мг/кг.

Относительное стандартное отклонение из анализа комплексных контрольных проб томата с известными добавками составляет 0,5 мг/кг с хлорпирифосом (одна проба с известными добавками в неделю за предыдущие 3 месяца) = 15%.

Лаборатория участвовала в проведении 6 исследований РТ, в которых анализируемые вещества содержали хлорпирифос в различных матрицах овощей и фруктов. В указанных исследованиях относительная разность между лабораторным результатом и предписанным значением были -15%, 5%, -2%, 7%, -20% и -12%. В среднем 6 лабораторий приняли участие в каждом из исследований РТ. Среднее стандартное отклонение относительной воспроизводимости (), описанное для хлорпирифоса в шести исследованиях, составило 25%.

Уравнение 3

где = среднеквадратичное значение относительной систематической погрешности

= средняя относительная неопределенность предписанных значений для хлорпирифоса в шести исследованиях

(n = количество исследований РТ)

Уравнение 4

Уравнение 5

где = среднее относительное стандартное отклонение для хлорпирифоса из шести исследований

m = среднее количество участников в исследовании

= 6,3%

Таким образом,

Из Уравнения 2,

Из Уравнения 1, расширенная относительная неопределенность (95% достоверности) = 40%.

Лаборатория должна отчитаться о результате как 0,40 0,16 мг/кг.

Примечания:

1. Значение рассчитано для систематической погрешности и для ее неопределенности.

2. Рассчитанное MU является лучшей оценкой, только если данные РТ представлены для различных матриц и различных концентраций хлорпирифоса.

3. Если это возможно, то MU должно быть рассчитано, основываясь на данных, полученных на (или около) большинстве критических концентраций, к примеру, MRL Кодекса.

5.3.2. Исследования РТ с сертифицированными эталонными материалами (CRMs)

Если подходящий CRM, содержащий хлорпирифос, распределен как проба в исследовании РТ, то впоследствии нет необходимости рассчитывать из результатов РТ.

В данном случае будет неопределенностью, установленной для сертифицированной концентрации, преобразованной в относительное стандартное отклонение.

К примеру, если 95% интервал достоверности для сертифицированного значения хлорпирифоса в CRM был 0,489 0,031 мг/кг, то:

, и

, и

При маловероятных событиях несколько , содержащих хлорпирифос, были размещены в различные периоды исследований РТ, в данном случае среднее будет использоваться для расчета.

В обоих случаях будет рассчитано с использованием Уравнения 4.

Пример 4:

N исследования	CRM	Относительная систематическая погрешность
1	A	-12%	2,3%
2	B	-15%	1,7%
3	C	-3%	2,0%
4	C	-5%	2,0%
5	C	-20%	2,0%
6	A	0%	2,3%

Среднее               = 2,05%

Из Уравнения 4,                                               = 11,6%

Из Уравнения 3,                                                = 11,8%

Примечание:

4. Относительная неопределенность, связанная с CRMs, вероятно, будет меньше, чем связанная с предписанными или согласованными значениями.

Если относительная стандартная неопределенность лаборатории в силу аналитической погрешности u'() осталась такой же, т.е. 15%, тогда исходим из Уравнений 1 и 2.

u' = 19%

U' = 38%

Лаборатория должна отчитаться о результате как 0,40 0,15 мг/кг.

5.4. Оценка MU с использованием данных межлабораторного QC

Пример 5

- Лабораторный результат хлорпирифоса в томате = 0,40 мг/кг.

- Установленная чистота материала калибровки хлорпирифоса, использованного для приготовления раствора с добавками = 95 2% (протокол испытаний).

- Четырнадцать извлечений (%), оформленных для анализа комплексных контрольных проб с добавками, при 0,5 мг/кг хлорпирифоса за последние три месяца; 90, 100, 87, 89, 91, 79, 75, 65, 80, 82, 115, 110, 65, 73 определяют средние извлечения 86% и относительное стандартное отклонение 15%.

Исходя из неопределенности, установленной для эталонного материала, составляющего расширенную неопределенность U (при 95% уровне достоверности)

Примечание:

5. Предполагается, что неопределенности, связанные с приготовлением раствора с добавками и введением добавок в томаты, незначительны. Это может произойти, но если нет, то , тем не менее, будет вносить незначительный вклад в суммарную неопределенность.

= 15% (стандартное отклонение относительной внутрилабораторной воспроизводимости)

Используя Уравнение 4 и принимая систематическую погрешность, равной 100 - % извлечения,

Исходя из Уравнения 3,                 

Исходя из Уравнения 2,                 

Исходя из Уравнения 1,                 

Лаборатория должна отчитаться о результате как 0,40 0,20 мг/кг.

Примечание:

6. Данная неопределенность будет применяться к результатам, не откорректированным на извлечение. Если к концу аналитической программы результаты были откорректированы на среднее извлечение, достигнутое за период анализа более трех месяцев, то впоследствии u'(bias) необходимо только отобразить неопределенность, связанную со средним извлечением. В данном случае u'(bias) может быть рассчитано как относительная стандартная неопределенность применяемого фактора извлечения (относительная неопределенность среднего извлечения) в сочетании с относительной стандартной неопределенностью концентрации добавки, .

Относительная Стандартная Неопределенность среднего извлечения,

Уравнение 6

где

n = несколько повторных анализов, из которых высчитано среднее извлечение

Уравнение 7

таким образом,

Затем, исходя из Уравнений 2 и 1, используя значение в 15%, рассчитанное ранее

u' = 15.5% и

U' = 31%

Если результаты были откорректированы на извлечение, то результат должен быть отражен в отчете как

0,40 0,12 мг/кг

Примечание:

7. Данный пример показывает, что, если результаты откорректированы на среднее извлечение, основанное на девяти и более повторениях экспериментов извлечения, проводимых в течение курса аналитической программы с использованием эталонного материала, для которого известна чистота с высокой степенью достоверности, удовлетворительная оценка неопределенности измерений может быть высчитана исключительно из стандартного отклонения внутрилабораторной воспроизводимости.

_____________________________

*(1) GUIDELINES ON ESTIMATION OF UNCERTAINTY OF RESULTS (CAC/GL 59-2006). Принято в 2006 г. Изменено в 2011 г.

*(2) Упаковка, перевозка, хранение и лабораторная подготовка проб оказывают существенное влияние на обнаруженные остатки, но их вклад в неопределенность часто не может быть оценен количественно на основе текущей информации. Примерами подобных ошибок являются выбор расположения проб, время отбора проб, неправильная маркировка распада анализируемого вещества или контаминация пробы.

*(3) Если результат откорректирован по извлечению, неопределенность, связанная с данной корректировкой, должна учитываться.

*(4) EURACHEM Руководство по количественной неопределенности аналитических измерений, 2-е изд., 1999, http://www.measurementuncertainty.org.

*(5) Ambrus A. Reliability of residue data, Accred. Qual. Assur. 9, pp. 288-304. 2004.

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

*(7) Soboleva E., Ambrus A., Jarju O., Estimation of uncertainty of analytical results based on multiple peaks, J. Chromatogr. A. 1029. 2004, 161-166

*(8) EURACHEM (2000) EURACHEM/CITAC Руководство по количественной неопределенности в аналитических измерениях, 2-е изд. http://www.measurementuncertainty.org.

*(9) Рекомендованные методы по отбору проб для определения остатков пестицидов в целях соответствия максимальным уровням остатков.

*(10) Willetts P, Wood R (1998) Accred Qual Assur 3: 231-236.

*(11) Международный словарь основных и общих терминов в метрологии, Женева, 1993.