BADANIA BIEGŁOŚCI W ZAKRESIE SKŁADNIKÓW MINERALNYCH W PASZACH

Transkrypt

1 BADANIA BIEGŁOŚCI W ZAKRESIE SKŁADNIKÓW MINERALNYCH W PASZACH Grażyna Bielecka Instytut Zootechniki-Państwowy Instytut Badawczy Krajowe Laboratorium Pasz w Lublinie (Polska) Przedstawiono wyniki badań biegłości (PT) i porównań międzylaboratoryjnych (ILC) w zakresie składników mineralnych w paszach. Oceniono wyniki pod kątem ich wykorzystania do oceny obciążenia metody i oszacowania niepewności na podstawie podejścia doświadczalnego międzylaboratoryjnego. Kryteria wykorzystania wyników to oparcie obliczeń na co najmniej sześciu PT (PT 6), uwzględnianie tylko wyników zadowalających uzyskanych przez laboratorium o wskaźniku z <2 (najlepiej 1) i akceptowanej precyzji PT (0,5 <H <2). W przypadku składników mineralnych badanych metodą FAAS (Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn) uzyskano zgodność niepewności obliczonych wg GUM z obliczonymi na podstawie wyników PT/ILC. W przypadku kobaltu i selenu niepewności pomiaru obliczono na podstawie podejścia wewnątrzlaboratoryjnego były zbliżone do uzyskanych z PT i niższe od obliczonych z równania Horwitz a. Upoważnione laboratoria w ramach urzędowego nadzoru sprawowanego przez Inspekcję Weterynaryjną wykonują badania pasz służące do potwierdzenia wymagań określonych w przepisach. Wyniki badań powinny być wiarygodne, stanowiąc podstawę do obiektywnej oceny zgodności badanej paszy z wymaganiami i podejmowania decyzji przez powiatowego lekarza weterynarii. Zasadniczym elementem systemu zapewnienia jakości w laboratorium jest uczestnictwo w porównaniach międzylaboratoryjnych (ILC) i badaniach biegłości (PT) wymaganych normą PN-EN ISO/IEC Uczestnictwo w badaniach biegłości stwarza możliwość wykorzystania wyników PT do oszacowania niepewności w badaniach ilościowych, zalecanych przez Polskie Centrum Akredytacji PCA. Powszechnie stosowane przez laboratoria podstawowe (modelowe) podejście szacowania niepewności pomiaru, zostało przedstawione w przewodniku GUM [3] i w dostępnym już trzecim wydaniu przewodnika EURACHEM /CITAC [1]. Oparcie się na tworzeniu budżetu niepewności, nie uwzględnienie wszystkich składowych budżetu i obciążenia metody (bias) może być powodem jej niedoszacowania. Szacowanie niepewności metodą modelową [3] jest trudne, zwłaszcza w przypadku równoległego badania wielu składników lub w przypadku nietrwałych analitów w nietrwałych matrycach (np. aminokwasy w żywności lub paszy, badania materiałów biologicznych). Dlatego ważna jest możliwość sprawdzenia niepewności przy wykorzystaniu innych, praktycznych podejść. Podstawy doświadczalnego podejścia do szacowania niepewności pomiaru z wykorzystaniem wyników badań certyfikowanych materiałów odniesienia (CRM) i wyników uczestnictwa laboratorium w badaniach PT lub ILC podano w Raporcie Technicznym (RT) Eurolab nr 1/2007 [2], w podręczniku Nordtest [4], w najnowszym przewodniku Eurachem/CITAC 4 [1] dotyczącym obliczania niepewności pomiarów analitycznych i w normie ISO Wobec trudności w pozyskaniu CRM laboratorium może wykorzystać wyniki uczestnictwa w PT/ILC do oszacowania niepewności pomiaru. Szacując niepewność pomiaru analitów na podstawie danych z PT/ILC, niezbędna jest ocena wyników własnych badań jak również ocena jakości i precyzji PT/ILC. Celem pracy było określenie kryteriów wykorzystanie wyników PT/ILC do oceny obciążeniametody i niepewności pomiaru. Wyniki badania niepewności uzyskane na podstawie danych z PT/ILC porównano z uzyskanymi przy wykorzystaniu podejścia modelowego [3] oraz z obliczonymi z równania Horwitz a [5]. 269

2 Materiały i metody. Od 2004 roku Krajowe Laboratorium Pasz IZPIB (KLP) organizuje PT/ILC z udziałem laboratoriów krajowych upoważnionych do badań pasz w ramach urzędowej kontroli (laboratoria ZHW i inne upoważnione). W latach badania biegłości (PT/ILC) były organizowane zgodnie z przewodnikiem ISO/IEC 43-1 natomiast od 2010 roku zgodnie z normą ISO Celem tych badań jest ocena kompetencji laboratoriów i wykorzystanie wyników PT/ILC do walidacji i akredytacji metod badań. W zakresie badań składników mineralnych w paszach zorganizowano 11 PT i 1 ILC. Zbadano 21 próbek materiałów paszowych, mieszanek paszowych pełnoporcjowych i uzupełniających MPU oraz premiksów. Wykonano łącznie 2951 analiz. Informację dotycząca organizowanych PT/ILC zamieszczono w tab. 1. W przeprowadzonych badaniach biegłości PT oceniano homogeniczność materiałów testowych na podstawie oznaczenia zawartości chlorków (Cl) stosując procedurę zalecaną w protokole FAPAS. Jeżeli wariancja pomiędzy próbkami S 2 była niższa od wartości krytycznej c przygotowany materiał testowy był homogeniczny. Wartość przypisaną określono na podstawie wyników badań laboratoriów uczestniczących przyjmując średnią wyników po usunięciu wartości odbiegających. Obliczono odchylenie standardowe i wskaźnik z (z-score). Wartości wskaźnika z obliczano dla wszystkich wyników, również tych, które zostały odrzucone jako wyniki odbiegające. W przypadku gdy laboratorium uzyskało wynik niezadowalający (np. wskaźnik z o wartości 3-5) zaleca się obliczenie liczby En, uwzględniającej niepewność wyniku laboratorium. Oceniając wskaźnik zi liczbę E N przyjęto kryteria zawarte w normie PN-EN ISO/IEC Ponadto KLP uczestniczyło w licznych międzynarodowych badaniach biegłości organizowanych przez laboratoria referencyjne krajów UE (Austria, Węgry). Lp. Badania biegłości w zakresie składników mineralnych wykonane w latach Symbol PT/ILC, rok Badane składniki, substancje 270 Liczba lab Liczba próbek Tabela 1 Ilość analiz 1 PT Pasze 2004 Wapń, fosfor, magnez, sód, potas, żelazo, PT Pasze 2005 mangan, cynk, miedź w materiałach i PT Pasze 2006 mieszankach paszowych PT Pasze PT Pasze PT Pasze PT Pasze PT Premiks 2008 Wapń, chlorki (jako Cl-), fosfor, magnez, sód, PT Premiks 2010 potas, żelazo, mangan, cynk, miedź, selen, PT Premiks 2011 jod, kobalt w premiksach PT Premiks ILC Jod 2007 Jod Razem PT (11) Ocenę precyzji przeprowadzonych badań dokonano wykorzystując wskaźnik Horwitza (HoRrat H), [5]. W prezentowanych badaniach biegłości PT wartość wskaźnika HoRrat H obliczono stosując zmodyfikowany wzór wg Thompsona [8]. Zadowalająca wartość H zawiera się w przedziale 0,5 < H < 2 (5). Wprawdzie norma PN-EN ISO/IEC nie wymaga podawania wartości wskaźnika Horwitza w sprawozdaniach z badań PT, jednak własne doświadczenia oparte na danych literaturowych wskazują na użyteczność tego wskaźnika do oceny precyzji badań. Ponadto KLP uczestniczyło w licznych międzynarodowych badaniach biegłości organizowanych przez laboratoria referencyjne krajów UE (Austria, Węgry). Dane z PT/ILC zostały wykorzystane do oszacowania niepewności na podstawie podejścia doświadczalnego międzylaboratoryjnego. Jako kryterium oceny własnych wyników przyjęto wskaźnik z (lub zeta score) i uwzględniano tylko wyniki zadowalające. Do oceny jakości i precyzji PT/ILC przyjęto wskaźnik

3 Horwitz a (HorRat H) obliczony z równania Horwitz a [5]. Jeżeli wartość wskaźnika HorRatHmieściła się w granicach 0,5 < H < 2, uznawano oceniane PT/ILC za wystarczająco precyzyjne. Jeżeli H > 3 wyniki PT/ILC nie były brane pod uwagę przy szacowaniu niepewności pomiaru. Do ocenyobciążenia i niepewności pomiaru wykorzystano wyniki PT/ILC w zakresie badania makroelementów i wybranych mikroelementów oznaczanych metodą FAAS (Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn, Cu) zgodną z rozporządzeniem 152/2009 [7]. Metodą ETAAS oznaczano kobalt natomiast selen badano metodą HGAAS, zgodnie z zalecanymi procedurami. Standardowanie pewność złożona (u) była obliczana na podstawie odtwarzalności wewnątrzlaboratoryjnej (s) jako miary precyzji pomiaru i obciążenia metody (b) wg wzoru (1). Niepewność rozszerzoną obliczano przy zastosowaniu współczynnika rozszerzenia k= u s b (1) Obciążenie obliczano z równania (2) podanego w Raporcie Technicznym Eurolab nr 1/2007 [2] spt b u (2) lub z równania (3) w podręczniku Nordtest [4], PT 2 2 (3) Δ = b u PT 271 n bias i ) n 2 ( (4) w których: Δ średnie odchylenie wyników laboratorium; upt niepewność wartości przypisanej obliczona wg ISO (upt =1.25 spt / n); spt / n niepewność pomiarów obciążenia. Do oceny precyzji PT/ILC stosowano wskaźnik HorRat (H), obliczony jako iloraz σ/spt gdzie σ jest docelowym odchyleniem standardowym obliczonym z równania Horwitza w modyfikacji Thompsona [8] σ = 0,023 C 0,826 (akceptowane wartości 0,5 <H <2) a spt jest odchyleniem standardowym z PT/ILC. Wyniki i omówienie. Wyniki badania obciążenia metod i niepewności pomiarów składników mineralnych przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2 Ocena precyzji PT i wykorzystanie wyników badania makroelementów, mikroelementów i pierwiastków toksycznych w paszach do obliczenia obciążenia (b,%) i niepewności pomiaru (u,%) Pierwiastek, n n lab H s w Równanie (2) Równanie (3) zawartość średnia PT /PT Średnie (%) b (%) u (%) U (%) b (%) u (%) U (%) Ca, 10 g/kg ,11 2,4 3,7 4,4 8,8 3,5 4,2 8,4 Mg, 1,8 g/kg ,95 2,3 4,5 5,0 10,0 4,3 4,8 9,6 Na, 1,5 g/kg ,96 2,7 5,3 6,0 12,0 5,1 5,8 11,6 K, 10 g/kg ,14 1,9 4,9 5,3 10,6 4,7 5,1 10,2 Mn, 120 mg/kg ,92 2,6 7,4 7,8 15,6 6,1 6,6 13,2 Zn, 170 mg/kg ,62 2,5 4,3 5,0 10,0 4,2 4,9 9,8 Cu, 20 mg/kg ,60 3,5 5,1 6, ,8 5,9 11,8 Co, 1,0 mg/kg ,81 7,2 10,6 12,8 25,6 9,8 12,1 24,2 Se, 0,47 mg/kg ,04 4,4 11,1 11,9 23,8 9,7 10,6 21,2 npt - liczba PT na podstawie których wykonano obliczenia; n lab średnia liczba laboratoriów w PT Różnice pomiędzy wynikami badania obciążenia i niepewności pomiarów obliczone wg Nortest [4] i wg Rapotu Technicznego Eurolab [2] okazały się zróżnicowane. Dla wapnia, magnezu, sodu, potasu, cynku i miedzi różnice nie przekraczały 0,5 % wartości niepewności rozszerzonych. Największe różnice stwierdzono w przypadku manganu, kobaltu, selenu; niepewność obciążenia ( spt / n) dla tych pierwiastków wpływała istotnie na wartość niepewności metody. W przypadku składników mineralnych badanych metodą FAAS (Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn) uzyskano dużą zgodność niepewności obliczonych wg GUM z obliczonymi na podstawie wyników PT/ILC. Możliwe jest przyjęcie dla tych pierwiastków (również dla miedzi) niepewności pomiaru obliczonych na podstawie wyników PT i wykorzystanie do sterowania jakością badań, np. wg zaleceń NATA [6]. W przypadku kobaltu i selenu niepewności pomiaru obliczono na podstawie

4 podejścia doświadczalnego wewnątrzlaboratoryjnego z wykorzystaniem CRM (tab. 3). Były one zbliżone do uzyskanych z PT i z reguły niższe od obliczonych z równania Horwitz a [5]. Tabela 3 Porównanie wyników badania niepewności rozszerzonych na podstawie danych z PT/ILC, obliczonych metodą modelową wg GUM [3] i obliczonych z równania Horwitz a [5], U (%) Badany składnik, PT/ Wg Horwitz zawartość średnia ILC GUM Ca, 10 g/kg 8,8 10,0 8,0 Mg, 1,8 g/kg 10,0 8,0 10,3 Na, 1,5 g/kg 12,0 12,0 10,6 K, 10 g/kg 10,6 9,0 8,0 Mn, 120 mg/kg 15,6 12,0 15,5 Zn, 170 mg/kg 10,0 10,0 14,7 Cu, 20 mg/kg 12,4 18,0 h 20,3 Co, 1,0 mg/kg 25,6 24,0* 31,8 Se, 0,47 mg/kg 23,8 15,0* 35,6 * niepewność obliczona na podstawie podejścia doświadczalnego wewnątrzlaboratoryjnego z wykorzystaniem CRM; h - obliczono z równania Horowitza; a obliczono z PT/ILC w latach Do oceny obciążenia metody i szacowania niepewności należy wykorzystać tylko wyniki z badań PT/ILC spełniające kryteria: uwzględnianie PT/ILC organizowanych zgodnie z normą ISO o zadowalającej precyzji, której miarą jest wskaźnik HoRrat H mieszczący się w granicach 0,5 < H < 2. Jeżeli H > 3 wyniki PT/ILC nie powinny być brane pod uwagę przy szacowaniu niepewności pomiaru; uwzględnianie tylko wyników o zadowalających wskaźnikach przyjętych przez organizatora (z-score, zeta- score); przy liczbie PT/ILC 6, wartości HorRatH 1 (korzystnie H 1) i liczbie laboratoriów uczestniczących w PT/ILC 10, można nie uwzględniać niepewności obciążenia (spt / n)przy obliczaniu niepewności pomiaru (równanie wg Nordtest); w innym przypadku niepewność pomiaru powinna być uwzględniona a obciążenie (b) obliczone wg równania podanego w przewodniku Eurolab RT 1/2007. W N I O S K I 1. Wyniki PT/ILC można wykorzystać do obliczania obciążenia metody i laboratorium. 2. Niepewność obliczona na podstawie wyników PT/ILC może być wykorzystana do sprawdzenia niepewności metody obliczonej wg GUM. 3. Wyniki PT/ILC laboratoriów upoważnionych do badań w ramach urzędowej kontroli mogą być wykorzystane do budowy spójnego systemu oceny niepewności i interpretacji wyników badań. PROFICIENCY TESTING IN THE SCOPE OF MINERALS IN FEED Grażyna Bielecka National Research Institute of Animal Production National Laboratory for Feedingstuffs (Poland) 272

5 S U M M A R Y The paper presents the evaluation of results of proficiency testings (PTs) of mineral constituents in feeds. Results were used to evaluate method and laboratory bias and measurement uncertainty on the base of the practical interlaboratory approach. Criteria for using PT results for calculation of bias and uncertainty were as follow: not less than 6 PT results (PT 6), only satisfactory laboratory results with z-score <2 (preferably 1) and acceptable precision of PTs (0,5 <H <2) can be taken into account. In case of minerals tested by FAAS method (Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn), uncertainties obtained on the base of PTs results were similar to the ones obtained by the GUM standard method. In case of cobalt and selenium measurement uncertainties, calculated on the base of within laboratory approach, were similar to the ones obtained from PTs results and lower than the ones calculated from Horwitz equation. МІЖЛАБОРАТОРНІ ПОРІВНЯЛЬНІ ВИПРОБУВАННЯ МІНЕРАЛЬНИХ РЕЧОВИН У КОРМАХ Гражина Белецка Інститут Зоотехніки, Національна Лабораторія Кормів у Любліні (Польща) А Н Н О Т А Ц І Я Приведені результати багаторічних міжлабораторних порівняльних випробувань для мінеральних речовин у кормах. Зроблена їх оцінка з точки зору використання для визначення зміщення методу невизначеності вимірів на основі експериментального міжлабораторного підходу. Критерії використання результатів порівняльних випробувань для виміру зміщення методу і невизначеності вимірів спиралися, принаймні, на шести результатах (PT 6), бралися до уваги тільки задовільні результати, отримані лабораторією з z індексом <2 (переважно 1) і акцептованою прецизійністю PT (0,5 <H <2). У разі мінеральних речовин досліджених методом FAAS(Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn) отримано дані, що відповідають невизначеності, розраховані згідно з GUM і на основі результатів PT/ILC. У разі кобальту і селену невизначеності вимірів розраховані на основі внутрішньолабораторних досліджень і були подібними до отриманих в РТ і нижчими від розрахованих згідно з рівнянням Хорвіца. МЕЖЛАБОРАТОРНЫЕ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В КОРМАХ Гражина Белецка Институт Зоотехники, Национальная Лаборатория Кормов в Люблине (Польша) А Н Н О Т А Ц И Я Приведены результаты многолетних межлабораторных сравнительных испытаний для минеральных веществ в кормах. Произведена их оценка с точки зрения использования для определения смещения методa неопределенности измерений на основе экспериментального межлабораторного подхода. Критерии использования результатов PT для измерения смещения метода и неопределенности измерений опирались, по крайней мере, на шести результатах PT (PT 6), принимались во внимание только удовлетворительные результаты, полученные лабораторией с z индексом <2 (предпочтительно 1) и акцептированной 273

6 точностью PT (0,5 <H <2). В случае минеральных веществ исследованных методом FAAS (Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn), получено соответствующие неопределенности, рассчитанные согласно GUM и на основе результатов PT/ILC. В случае кобальта и селена неопределенности измерений рассчитаны на основе внутрилабораторных исследований, были подобными до полученных в РТ и низшими от рассчитанных согласно уравнению Хорвица. L I T E R A T U R A 1. Ellison S. L. R., Williams A. (Eds) Eurachem/CITAC guide: Quantifying Uncertainty in Analytical Measurements, Third edition, (2012) ISBN Available from 2. EUROLAB Technical Report 1/2007. Measurement uncertainty revisited: Alternative approaches to uncertainty evaluation, Eurolab, Paris Wydaniepolskie: Biuletyn POLLAB Nr 1/48/ Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) Wydanie PL: Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Wyd. Główny Urząd Miar, Warszawa Handbook for Calculation of Measurement Uncertainty in Environmental Laboratories. Nordtest TR 537, Version 3, Wydaniepolskie: Biuletyn POLLAB Nr 2/51/ Horwitz W., Albert R.The Horwitz Ratio (HorRat). A useful index of method performance with respect to precision. J AOAC International 2006, 89, NATA Technical Note 33- Guidelines for estimating and reporting measurement uncertainty of chemical results, December 2009, Australia. 7. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 152/2009 z dnia 27 stycznia 2009 r. ustanawiające metody pobierania próbek i dokonywania analiz do celów urzędowej kontroli pasz. Dz. Urz. UE L 54/1 z Thompson M. The amazing Horwitz function. AMC Technical Brief No. 17, July 2004 (amc\amctb\statssc\horwitztb_v2.doc). 274