badania biegłości w zakresie składników mineralnych w paszach

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 17025. 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 11352. 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
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 2004–2009 badania biegłości (PT/ILC)
były organizowane zgodnie z przewodnikiem ISO/IEC 43-1 natomiast od 2010 roku zgodnie z
normą ISO 17043.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 S2 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 17043. Ponadto KLP uczestniczyło
w licznych międzynarodowych badaniach biegłości organizowanych przez laboratoria referencyjne
krajów UE (Austria, Węgry).
Tabela 1
Badania biegłości w zakresie składników mineralnych wykonane w latach 2004-2012
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Symbol PT/ILC, rok
PT Pasze 2004
PT Pasze 2005
PT Pasze 2006
PT Pasze 2007
PT Pasze 2008
PT Pasze 2009
PT Pasze 2010
PT Premiks 2008
PT Premiks 2010
PT Premiks 2011
PT Premiks 2012
ILC Jod 2007
Badane składniki, substancje
Wapń, fosfor, magnez, sód, potas, żelazo,
mangan, cynk, miedź w materiałach i
mieszankach paszowych
Wapń, chlorki (jako Cl-), fosfor, magnez, sód,
potas, żelazo, mangan, cynk, miedź, selen,
jod, kobalt w premiksach
Jod
Razem PT (11)
Liczba
lab
Liczba
próbek
Ilość
analiz
19
19
19
23
26
23
23
18
21
23
24
2
240
2
2
2
2
2
2
1
2
1
1
2
2
21
138
254
326
380
394
388
186
276
182
147
276
4
2951
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 17043 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
270
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=2.
u  s 2  b 2 (1)
Obciążenie obliczano z równania (2) podanego w Raporcie Technicznym Eurolab nr 1/2007 [2]
2
s
2
b  2  u PT  PT (2)
n
lub z równania (3) w podręczniku Nordtest [4],
2
b  2  u PT (3)
Δ=
 (bias )
2
i
(4)
n
w których: Δ – średnie odchylenie wyników laboratorium; uPT – niepewność wartości
przypisanej obliczona wg ISO 13528 (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∙C0,826 (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,
zawartość średnia
Ca, 10 g/kg
Mg, 1,8 g/kg
Na, 1,5 g/kg
K, 10 g/kg
Mn, 120 mg/kg
Zn, 170 mg/kg
Cu, 20 mg/kg
Co, 1,0 mg/kg
Se, 0,47 mg/kg
n
PT
11
11
10
10
9
15
12
8
9
n lab
/PT
18
18
17
17
20
30
28
18
12
H
Średnie
1,11
0,95
0,96
1,14
0,92
0,62
0,60
0,81
1,04
sw
(%)
2,4
2,3
2,7
1,9
2,6
2,5
3,5
7,2
4,4
Równanie (2)
b (%) u (%)
U (%)
3,7
4,4
8,8
4,5
5,0
10,0
5,3
6,0
12,0
4,9
5,3
10,6
7,4
7,8
15,6
4,3
5,0
10,0
5,1
6,2
12.3
10,6
12,8
25,6
11,1
11,9
23,8
b (%)
3,5
4,3
5,1
4,7
6,1
4,2
4,8
9,8
9,7
Równanie (3)
u (%)
4,2
4,8
5,8
5,1
6,6
4,9
5,9
12,1
10,6
U (%)
8,4
9,6
11,6
10,2
13,2
9,8
11,8
24,2
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
271
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,
zawartość średnia
Ca, 10 g/kg
Mg, 1,8 g/kg
Na, 1,5 g/kg
K, 10 g/kg
Mn, 120 mg/kg
Zn, 170 mg/kg
Cu, 20 mg/kg
Co, 1,0 mg/kg
Se, 0,47 mg/kg
PT/
ILC
8,8
10,0
12,0
10,6
15,6
10,0
12,4
25,6
23,8
Wg
GUM
10,0
8,0
12,0
9,0
12,0
10,0
18,0 h
24,0*
15,0*
Horwitz
8,0
10,3
10,6
8,0
15,5
14,7
20,3
31,8
35,6
* niepewność obliczona na podstawie podejścia doświadczalnego wewnątrzlaboratoryjnego z wykorzystaniem CRM;
h - obliczono z równania Horowitza; a – obliczono z PT/ILC w latach 2004-2008
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 17043 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.
WNIOSKI
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
SUMMARY
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)
АННОТАЦІЯ
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 &#8805; 6),
бралися до уваги тільки задовільні результати, отримані лабораторією з z індексом <2
(переважно &#8804; 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)
АННОТАЦИЯ
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
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.
LITERATURA
1. Ellison S. L. R., Williams A. (Eds) Eurachem/CITAC guide: Quantifying Uncertainty in
Analytical Measurements, Third edition, (2012) ISBN 978-0-948926-30-3. Available from
www.eurachem.org
2. EUROLAB Technical Report 1/2007. Measurement uncertainty revisited: Alternative
approaches to uncertainty evaluation, Eurolab, Paris 2007. Wydaniepolskie: Biuletyn POLLAB Nr
1/48/2007.
3. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). 1993. Wydanie PL:
Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Wyd. Główny Urząd Miar, Warszawa 1999.
4. Handbook for Calculation of Measurement Uncertainty in Environmental Laboratories.
Nordtest TR 537, Version 3, 2008. Wydaniepolskie: Biuletyn POLLAB Nr 2/51/2008.
5. Horwitz W., Albert R.The Horwitz Ratio (HorRat). A useful index of method performance
with respect to precision. J AOAC International 2006, 89, 1095-1109.
6. 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 26.02.2009.
8. Thompson M. The amazing Horwitz function. AMC Technical Brief No. 17, July 2004
(amc\amctb\statssc\horwitztb_v2.doc).
274