HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ...

44
HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ WPŁYW NA WYNIKI BADAŃ Waldemar Korol, Grażyna Bielecka, Jolanta Rubaj, Sławomir Walczyński Instytut Zootechniki-PIB, Krajowe Laboratorium Pasz w Lublinie

Transcript of HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ...

Page 1: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

HOMOGENICZNOŚĆ

PRÓBKI LABORATORYJNEJ

I JEJ WPŁYW NA WYNIKI

BADAŃ

Waldemar Korol, Grażyna Bielecka, Jolanta Rubaj, Sławomir Walczyński Instytut Zootechniki-PIB, Krajowe Laboratorium Pasz w Lublinie

Page 2: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Cel prezentacji

Celem prezentacji jest ocena

homogeniczności (jednorodności) próbki

laboratoryjnej i jej wpływ na wyniki badań i

niepewność pomiaru

Page 3: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Plan prezentacji

- Homogeniczność czy heterogeniczność ?

- Jak wyrażamy homogeniczność

(heterogeniczność) ?

- Homogeniczność a niepewność

przygotowania próbki

- Przykłady obliczeń

- Wpływ homogeniczności próbki

laboratoryjnej na niepewność pomiaru

- Praktyczne możliwości rozwiązania

problemu (walidacja, doskonalenie)

Page 4: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Definicja homogeniczności

Homogeniczność (homogeneity) – jednorodność, podobieństwo rodzajowe (słownik) – stopień rozproszenia składnika w mieszaninie

Homogeniczność – stopień, w którym właściwość lub

składnik są równomiernie rozmieszczone w danej ilości

materiału (def. wg PN-EN ISO 6498)

O mieszaninie homogenicznej mówimy wtedy, gdy nie

można rozróżnić poszczególnych składników;

cząsteczki składników są tak dobrze wymieszane, że

skład mieszaniny jest w każdym miejscu jednakowy,

niezależnie od wielkości próbki – np. roztwór

Page 5: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Definicja homogeniczności

W praktyce można mówić o osiągnięciu homogeniczności gdy np. błąd wydzielenia próbki do badań z próbki laboratoryjnej jest niewielki w porównaniu do całkowitego błędu pomiaru.

Homogeniczność zależy od wielkości cząstek

mieszaniny; mieszanina może być niehomogeniczna na

poziomie cząsteczek (lub atomów) ale wystarczająco

homogeniczna na poziomie cząstek

Page 6: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Jak wyrażamy homogeniczność

(heterogeniczność) ?

Homogeniczność → stopień (miara) rozproszenia → odchylenie

standardowe

Homogeniczność wyrażamy zwykle jako względne odchylenie

standardowe (współczynnik zmienności CV,%) składnika

mieszaniny

Homogeniczność (heterogeniczność) składników mieszanki

paszowej CV ≤ 10%

Homogeniczność (heterogeniczność) składników premiksu CV ≤ 5%

przed mieszaniem rozkład losowy mieszanina

idealna

Page 7: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Jak wyrażamy homogeniczność

(heterogeniczność) ?

Badamy homogeniczność i wyrażamy jako CV (%) → (instr. GLW, kodeksy GMP, pasze, żywność). Czy słusznie ?

Przykład:

CV = 5%. Co to znaczy ? Homogeniczność wynosi 5% czy raczej niejednorodność (niehomogeniczność, heterogeniczność) wynosi 5% a homogeniczność wynosi (100-5)% tj. 95%

Pasze, żywność – mieszaniny rzeczywiste o pewnym stopniu niejednorodności (heterogeniczności) składników wyrażonym jako względne odchylenie standardowe – współczynnik zmienności CV,%

Page 8: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

PN-EN ISO 6498:2012P Pasze – Wytyczne do

przygotowania próbki – od 2014 r.

Page 9: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Rodzaje niejednorodności (heterogeniczności)

wg PN-EN ISO 6498

Przygotowanie próbki może być źródłem znacznego błędu laboratoryjnego. Fakt ten jest zwykle pomijany (PN-EN ISO 6498).

Rodzaje heterogeniczności:

- heterogeniczność składu (różny kształt, wielkość, gęstość) → rozdrabnianie (podstawowy błąd przygotowania podpróbki FSE) – kontrola → masa próbki do badań, wielkość cząstek

- heterogeniczność rozkładu – nielosowa dystrybucja cząstek w próbce → rozwarstwianie → błąd grupowania i segregacji GSE → zwiększyć liczbę części pobieranych z próbki laboratoryjnej

Page 10: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Wpływ rozdrabniania i masy próbki na błąd

przygotowania podpróbki (próbki do badań) FSE

- wg PN-EN ISO 6498 (heterogeniczność składu)

Maksymalna

wielkość cząstek

mm

d

FSE (oczekiwany CV)

%

15 10 5 2 1

Minimalna masa

g

0,5 0,06 0,13 0,5 3 12,5

0,75 0,2 0,4 2 10,5 42

1 0,4 1 4 25 100

2 4 8 32 200 400

5 56 125 500 3 130 12 500

Page 11: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Wyniki badań podziału mieszaniny 60% gruboziarnistego

piasku i 40% drobnoziarnistego piasku - wg PN-EN ISO

6498 (heterogeniczność rozkładu) – błąd segregacji GSE

Metodaa Liczba części

Szacowany

maksymalny błąd próbki

%

Stożkowanie i ćwiartkowanie

2

6,81

46,4

22,7

Rozdzielacz szczelinowy stacjonarny

10 do 12

1,01

1,02

3,4

Rozdzielacz szczelinowy obrotowy

100

0,125

0,016

0,42

Zmienność losowa

0,076

0,0058

0,25

a są dostępne rozdzielacze szczelinowe stacjonarne o większej liczbie części i mniejszym błędzie przygotowania podpróbki (patrz Pozycja bibliograficzna [11]).

Page 12: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Rys. Reprezentatywność, r2 (suma błędu przygotowania próbki w

odniesieniu do precyzji i dokładności) równa kwadratowi wartości

obciążenia plus kwadrat wartości precyzji, dla przykładowej

mieszaniny pszenicy (89,9%), rzepaku (10%) i szkła (0,1%) – wg ISO

6498; r2 ≤ 0,1

Page 13: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Rozdzielacze laboratoryjne i zestaw sit

(pomiar wielkości cząstek)

Rozdzielacz

szczelinowy

Rozdzielacz

obrotowy Zestaw sit

Page 14: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Homogeniczność a niepewność

przygotowania próbki Zalecenia EURACHEM (2007) - ocena zgodności

W uzasadnionych przypadkach (?)

przewodnik Eurachem zaleca do

oceny zgodności oszacowanie

całkowitej niepewności pomiaru,

obejmującej:

(i) niepewność pobierania próbki,

(ii) niepewność przygotowania

próbki do badań w laboratorium,

(iii) niepewność postępowania

analitycznego łącznie z

pomiarem.

Page 15: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Obszar regulowany - pobieranie próbek –

pasze, żywność

Rozporządzenie Komisji nr 691/2013 – nie wymaga

określania niepewności pobierania próbki paszy;

stwierdza, że próbka pobrana zgodnie z tym rozp. jest

reprezentatywna dla ocenianej partii

Wniosek

Niepewność wyniku badania paszy nie musi zawierać

niepewności pobierania próbki jeżeli była ona pobrana

zgodnie z rozp.

DAB-07 → „niepewność wyniku nie zawiera niepewności

pobierania próbki” – czy taki zapis w raporcie jest

potrzebny ? Jeżeli jest odniesienie do 691/2013 → nie

Page 16: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Obszar regulowany - pobieranie próbek –

pasze, żywność

Rozp. Komisji (WE) nr 1882/2006 ustanawiające metody pobierania

próbek i analizy do celów urzędowej kontroli poziomu azotanów w

niektórych środkach spożywczych

Rozp. Komisji (WE) nr 333/2007 ustanawiające metody pobierania

próbek i metody analiz do celów urzędowej kontroli poziomów

ołowiu, kadmu, rtęci, cyny nieorganicznej, 3-MCPD i benzo[a]pirenu

w środkach spożywczych (zm. Rozp. Komisji (UE) nr 836/2011 z

dnia 19 sierpnia 2011 r. )

Rozporządzenie MZ z 2007 r. (Dz. U. Nr 207, poz. 1502) w sprawie

pobierania próbek żywności w celu oznaczania pozostałości

pestycydów

Page 17: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Etap Forma

materiału

Pobieranie

próbki

Fizyczne

przygotowanie

próbki

Analiza/

pomiar

Badany

obiekt

Próbka

pierwotna

Część próbki

pierwotnej

Próbka

laboratoryjna

Opis

Próbka

analityczna

Pobranie pojedynczej próbki lub połączenie

kilku porcji próbek w próbkę zbiorczą

Oznaczanie stężenia analitu

Próbka

pomiarowa

Roztwór

Zmniejszenie próbki i/lub podział

Kolejne zmniejszenie i/lub kolejny podział

Przygotowanie fizyczne, np. suszenie,

przesiewanie, homogenizacja, mielenie

podział, homogenizacja

Pobieranie próbki analitycznej do obróbki

chemicznej, poprzedzającej analizę chemiczną

Obróbka chemiczna prowadząca do

oznaczenia analitycznego

Rys. 1. Schemat typowego procesu pomiarowego

Przewodnik EURACHEM/CITAC, 2007

Próbka

do badań

Odważka

analityczna

Próbka

zbiorcza

Page 18: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Cykl pomiarowy prezentowany na 25-tych Warsztatach Eurachem w Lizbonie,

maj 2014 – wg dr V. Barwick – LGC, Wielka Brytania

[Cykl postępowania analitycznego – str. 67 – Ocena i kontrola jakości wyników

pomiarów analitycznych, Red. P. Konieczka, J. Namieśnik, WNT 2007]

Page 19: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Przygotowanie próbki – ważny element cyklu

pomiarowego

Próbka lab ≥ 500 g

Ø < 6 mm, podział

Próbka do badań ~ 100 g

rozdrabnianie

Odważka analityczna, 0,1-20 g

Ekstrakcja, oczyszczanie, roztwarzanie

Roztwór,

Pomiar stężenia analitu

Badanie

Wynik, ocena

X ± U (k=2)

Page 20: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Homogeniczność a niepewność

przygotowania próbki

Jak określić niepewność przygotowania próbki

laboratoryjnej ?

Postępowanie – 3 kroki:

1.Wydzielić z próbki laboratoryjnej kilka próbek do

badań (n≥6),

2.Oznaczyć zawartość danego składnika (analitu) w

każdej próbce do badań ( n = 1÷6)

3.Obliczyć zmienności zawartości składnika w

próbkach do badań →CV,%

Page 21: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Homogeniczność a niepewność

przygotowania próbki

Współczynnik zmienności (CVh+a) wyników

badania składnika w kilku próbkach do badań

(n≥6), o masie około 100 g, będący miarę

homogeniczności próbki, zawiera dwie

zmienne, zmienną analityczną (CVa) i zmienną

techniczną (CVh). Miarą homogeniczności jest

tylko zmienna techniczna (CVh), którą można

uznać za niepewność przygotowania próbki

laboratoryjnej w budżecie niepewności

pomiaru

Page 22: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Homogeniczność próbki laboratoryjnej

a niepewność przygotowania próbki

22

ahah CVCVCV

22

aahh CVCVCV

Korol W., Bielecka G., Rubaj J., Walczyński S. (2015) Uncertainty

from sample preparation in the laboratory on the example of various

feeds. Accred Qual Asur, 20:61-66 DOI: 10.1007/s00769-014-1096-x

Page 23: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Homogeniczność próbki laboratoryjnej

a niepewność przygotowania próbki

22

ah

ah un

uu

UH+A = uh+a · 2.

CVh → uh → niepewność przygotowania próbki

laboratoryjnej w budżecie niepewności pomiaru

Page 24: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Próbka końcowa

(laboratoryjna) min 0,5 kg

Rozdzielacz

szczelinowy Próbki do

badań

ok. 100 g

Homogeniczność próbki lab; przygotowanie próbek do

badań

6-8 Próbek d. bad.

Rozdrabniacz,

sito 0,5 mm

Wapń

Cynk

Miedź

...

(2 powt.)

Page 25: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Homogeniczność próbki laboratoryjnej

a niepewność przygotowania próbki

Potwierdzenie homogeniczności próbki lab na podstawie analizy

składników w próbkach do badań wg Thompson et al. (2006) Pure

Appl. Chem. Vol. 78, No 1, pp. 145-196 – Harmonized Protocol for

Proficiency Testing

SMP < 0,5 SPT

CVh < 0,5 CVh+a

Se w MPU sypkiej – CVh+a = 12,1%; CVh = 11,5%; CVh < 0,5 CVh+a

- nie potwierdzono homogeniczności

Ca w MPP granul – CVh+a = 2,05%; CVh = 0,86%; CVh < 0,5 CVh+a

- homogeniczność potwierdzona

Page 26: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

26

Przykład obliczeń: Sposób oceny niepewności

przygotowania próbki do badań – Se w MPU sypka

(m=0,5 g)

Wyszczególnienie – źródło danych

Współczynnik zmienności CVh+a = 12,09% (dane lab)

Powtarzalność obliczona z rozstępu wg Nortest (n=12) CVa = 3,74% (dane lab – szablon Excel)

Współczynnik zmienności technicznej CVh = 11,5% - wzór →

Standardowa niepewność badania Se (CRM); u = 7,5%; U (k=2)=15,0%

Standardowa niepewność badania Se z niepewnością przygotowania próbki w laboratorium uh+a = 13,7% (n=1); uh+a = 8,85% (n=6); wzór →

Niepewność rozszerzona Uh+a = 27,4% (n=1); Uh+a = 17,7% (n=6)

22

aahh CVCVCV

22

ah

ah un

uu

Page 27: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

27

Sposób oceny niepewności przygotowania próbki do

badań – Ca w MPP gran. (m=5 g)- przykład obliczeń

Wyszczególnienie – źródło danych

Współczynnik zmienności CVh+a = 2,36% (dane lab)

Powtarzalność obliczona z rozstępu CVa = 1,86% (dane lab – szablon Excel)

Współczynnik zmienności technicznej CVh = 1,45% - wzór →

Standardowa niepewność badania wapnia wg GUM; u = 5,0%; U (k=2)=10,0%

Standardowa niepewność badania Ca z niepewnością przygotowania próbki w laboratorium ua+h = 5,20% (n=1) uh+a = 5,03% (n=6); wzór →

Niepewność rozszerzona Uh+a = 10,4% (n=1); Uh+a = 10,06% (n=6);

22

aahh CVCVCV

22

ah

ah un

uu

Page 28: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

28

Obliczanie powtarzalności z rozstępu

(Nordtest: 2008 - Biuletyn POLLAB 2/51/2008)

Powtarzalność obliczamy

z rozstępu pomiędzy powtórzeniami:

(X1 – X2 ...Xn )

Odchylenie standardowe, s

obliczamy wg wzoru:

2d

rozsteps gdzie d2 jest zależne od

liczby powtórzeń (n)

Page 29: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

29

Obliczanie powtarzalności z rozstępu

(Nordtest: 2008 - Biuletyn POLLAB 2/51/2008)

Liczba powtórzeń Czynnik, d2

n=2 1,128

n=3 1,693

n=4 2,059

n=5 2,326

n=6 2,534

n=7 2,704

n=8 2,847

n=9 2,970

n=10 3,078

Page 30: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

30

Obliczanie powtarzalności z rozstępu

(Nordtest: 2008 - Biuletyn POLLAB 2/51/2008)-

przykład – Se w MPU sypka., mg/kg

X1 X2 ŚREDNIA d r%

1 0,86 0,77 0,815 0,09 11,04

2 0,84 0,81 0,825 0,03 3,63

3 0,95 0,90 0,925 0,05 5,40

4 1,00 1,01 1,005 -0,01 0,99

5 1,04 1,01 1,025 0,03 2,93

6 0,76 0,75 0,755 0,01 1,32

SD = 0,1078

CVh+a = 12,09%

X = 0,8916 4,22

d2 = 1,128

CVa = 3,74

Page 31: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

31

Obliczanie powtarzalności z rozstępu

(Nordtest: 2008 - Biuletyn POLLAB

2/51/2008)- przykład – Ca w MPP gran., g/kg

X1 X2 ŚREDNIA d r%

1 8,27 8,68 8,475 -0,41 4,84

2 8,51 8,31 8,41 0,2 2,38

3 8,2 8,36 8,28 -0,16 1,93

4 8,33 8,26 8,295 0,07 0,84

5 8,7 8,51 8,605 0,19 2,21

6 8,13 8,1 8,115 0,03 0,37

SD = 0,1711

CVh+a = 2,36%

X = 8,36 2,095

d2 = 1,128

S= 1,86

Page 32: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Porównanie wyników badań zmienności analitycznej i

technicznej wybranych analitów w wybranych próbkach pasz

przy zastosowaniu dwóch podejść

Wyszczególnienie

Badany parametr

zmienności

Rozdzielenie

składowych, SD z

rozstępu (Nordtest TR,

2008

CV, %

Thompson et.al.

2006;

porównanie

wariancji

CV, %

Wapń, m = 5 g

MPP granul.

8,36 g/kg

CVh+a 2,36 2,40

CVh 1,46 1,59

CVa 1,86 1,81

Selen, m = 0,5 g

MPU sypka

0,892 mg/kg

CVh+a 12,1 12,62

CVh 11,5 12,09

CVa 3,74 3,63

Wapń, m = 5 g

MPP granul.

8,36 g/kg

uh+a (5)

UH+A (10)

n=1

5,2

10,4

5,2

10,4

Selen, m = 0,5 g

MPU sypka

0,892 mg/kg

uh+a (7,5)

UH+A (15,0)

n=1

13,7

27,4

14,2

28,4

Page 33: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Przykład 1. Wpływ homogeniczności na niepewność przygotowania

próbki laboratoryjnej wybranych składników pokarmowych i dodatków

paszowych w mieszance paszowej sypkiej i granulowanej

Składnik

paszy

m,

g

MPU- sypka Granulowana m-ka paszowa

X g/kg

mg/kg

CVh

%

U

%

UH+A

(n=1)

%

UH+A

(n=6)

%

X g/kg

mg/kg

CVh

%

U

%

UH+A

(n=1)

%

UH+A

(n=6)

%

Białko* 0,5 288 1,53 3,0 4,3 3,25 196 1,33 4,0 4,8 4,14

Popiół* 5 362 2,67 4,0 6,7 4,55 46,9 0,98 4,2 4,6 4,27

Wapń* 5 125 3,59 9,6 12,0 10,0 8,36 1,47 9,6 10,0 9,67

Sód* 5 4,71 4,65 11,6 14,9 12,2 1,50 1,53 11,6 12,0 11,7

Chlorki* 2 6,59 3,45 8,4 10,9 8,85 3,16 0,92 9,7 9,9 9,73

Cynk** 5 233 5,02 10,4 14,5 11,2 198 2,52 10,4 11,6 10,6

Selen** 0,5 0,89 11,5 15,0 27,4 17,7 0,28 3,55 15,0 16,6 15,3

Molibd.** 0,5 2,40 11,5 20,0 30,5 22,1 1,86 5,29 20,0 22,6 20,5

Wit. A** 20 27,0 11,8 19,4 30,6 21,7 2,61 3,39 20,0 21,1 20,2

Wit. E** 20 372 1,96 13,1 13,6 13,2 61,5 5,50 17,1 20,3 17,7

*g/kg; **mg/kg; Wit. A - w przeliczeniu na retinol; X – zawartość; U – niepewność

rozszerzona (k=2); odważka analityczna, g

Page 34: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Przykład 2. Wpływ rozdrobnienia premiksu na niejednorodność

(niehomogeniczność) i niepewność pomiaru

Składnik

premiksu

Odw

anal

g

Premiks bez rozdrab.a

śred. cząstek 416 μm

Premiks rozdrobniony,

śred. cząstek 260 μm

X

g/kg

CVh

%

U

%

UH+A

%

X

g/kg

CVh

%

U

%

UH+A

%

Wapń 1 175 5.77 7.4 13.7 170 0.70 7.4 7.6

Żelazo 1 13.2 5.76 9.4 14.9 13.2 1.67 9.4 10.0

Mangan 1 14.2 7.07 10.4 17.6 14.0 2.56 10.4 11.6

Cynk 1 9.22 10.1 10.0 22.5 9.85 3.88 10.0 12.7

Miedź 1 1.42 10.1 10.6 22.8 1.44 3.17 10.6 12.3

U – niepewność rozszerzona (k=2) wg GUM; CVh – wsp. zmienności technicznej;

UH+A – niep. rozszerzona (k=2) z niep. przygotowania próbki; apremiks o

potwierdzonej homogeniczności w badaniach chlorków

Page 35: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Porównane wyników badania tego samego premiksu,

rozdrobnionego i nierozdrobnionego w „PT Mineral 2012”

Wyszczególnienie

(n – liczba lab)

P1/12

(nierozdrobniony-0,5 mm)

P2/12

(rozdrobniony-0,25 mm)

WP SD H Wyniki

W/N WP SD H Wyniki

W/N

Popiół sur. g/kg (20) 866,6 6,55 0,32 0/1 861,6 4,41 0,22 1/0

Wapń, g/kg (19) 296,5 9,35 1,11 0/0 300,9 10,38 1,22 1/0

Magnez, g/kg (19) 4,58 0,286 1,06 1/0 4,77 0,222 0,80 2/0

Miedź, g/kg (18) 1,57 0,071 0,64 0/1 1,60 0,050 0,45 0/2

Żelazo, g/kg (18) 11,69 0,856 1,47 1/0 11,84 0,801 1,36 0/0

Mangan, g/kg (18) 15,6 1,08 1,47 0/0 16,1 0,659 0,87 0/0

Cynk, g/kg (19) 11,56 0,648 1,12 0/0 11,92 0,375 0,63 1/0

Selen, mg/kg (12) 45,8 5,31 0,89 0/0 48,3 3,94 0,63 1/0

Jod, mg/kg (3) 168 24,6 1,46 0/0 181 33,4 1,79 0/0

Arsen, mg/kg (7) 2,01 0,125 0,28 0/0 2,04 0,172 0,37 0/0

Kadm, mg/kg (7) 0,35 0,046 0,43 0/0 0,33 0,050 0,49 0/0

Ołów, mg/kg (7) 10,06 0,421 0,25 0/0 9,76 0,785 0,47 0/0

Średnia HorRat 0,88 0,78

Page 36: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Niehomogeniczność

(heterogeniczność) - jak rozwiązać

problem ?

Laboratorium powinno dążyć do poznania

właściwości fizykochemicznych badanych

materiałów i produktów, zwłaszcza

niejednorodności (niehomogeniczności) analitów

w badanym materiale / produkcie i uwzględnić

sprawdzenie niehomogeniczności podczas

walidacji metody.

Page 37: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Niehomogeniczność

(heterogeniczność) - jak rozwiązać

problem ?

Dwie możliwości uwzględniania niejednorodności

(heterogeniczności) w budżecie niepewności pomiaru:

1. Przeprowadzenie badań w prezentowany sposób i

rozdzielenie składowych

- zaleta: pełne dane

- wada: pracochłonne i czasochłonne badania

2. Badanie powtarzalności (precyzji pośredniej) z

uwzględnieniem niejednorodności (zmienności

technicznej) → zamiast kilku odważek analitycznych z

jednej rozdrobnionej próbki, odważamy 1-2 odważki

analityczne z każdej wyodrębnionej próbki do badań.

Page 38: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Wykorzystanie sposobu przygotowania próbki

laboratoryjnej podczas walidacji metody

Próbka

do badań Próbka

do badań

Próbka

do badań

Próbka

do badań

Próbka

do badań

Próbka

do badań Próbka

do badań

Próbka

do badań

Próbka (końcowa) laboratoryjna (min 0,5 kg)

22

ahah CVCVCV UH+A = 2 · uh+a

R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2

Page 39: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Źródła błędów w cyklu pomiarowym

Pomiar analityczny (rozdział chromatograficzny, pomiar

spektrometryczny, potencjometryczny, pomiar masy, objętości) nie

jest krytycznym elementem cyklu pomiarowego.

Możliwe źródła błędów i niepewności:

- pobieranie próbek (jeśli to istotne)

- przygotowanie próbek

- zanieczyszczanie próbek (cross-contamination)

- zależność wyniku od metody (analiza podstawowa pasz, żywności:

np. wilgotność, włókno, tłuszcz)

- niecałkowita ekstrakcja, błędy na etapie oczyszczania (SPE)

- błędny odczyt, wpływ warunków zewnętrznych (błędy osobowe)

- poprawność wzorców i materiałów odniesienia

- błędy przypadkowe (powtarzalność, precyzja pośrednia)

- inne ...

Page 40: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Interpretacja wyników badań

- wynik powinien być dostosowany do celu badań

Wynik badania wykorzystywany do oceny zgodności

powinien być przedstawiony jako wartość średnia (X) z

uwzględnieniem niepewności pomiaru (U – niepewność

rozszerzona dla k=2), X±U.

Zalecenie dotyczy:

- max. zawartości – subst. niepożądane – pasze;

granica decyzyjna – żywność - dyr. 96/23/EC

- max. zawartości – dodatków w paszach i żywności

- zgodność z deklaracją na etykiecie – żywność, pasze

Przewodnik EURACHEM/CITAC – Wykorzystanie

informacji o niepewności pomiaru do oceny zgodności

Wyd. 1/2007.

Page 41: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Interpretacja wyników badań –

poprawność niepewności

Wynik badania powinien być wiarygodny ale

również niepewność pomiaru powinna być

wiarygodna (powinna uwzględniać niepewność

przygotowania próbki jeśli jest to istotne) i zgodna z

wymaganiami:

- SANCO (podwojone docelowe odchylenie

standardowe obliczone z równania Horwitz’a → H=1,

dodatki paszowe, dodatki do żywności)

- Niepewność nie może być wyższa niż

dopuszczalna tolerancja składnika analitycznego w

paszach (rozp. 939/10)

Page 42: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Podsumowanie Przygotowanie próbki do badań w laboratorium może być

źródłem błędów, zależnie od rodzaju matrycy, masy odważki

analitycznej, stabilności analitu

Badane matryce powinny być ocenione pod kątem

niejednorodności – heterogeniczności: składu i rozkładu (patrz

PN-EN ISO 6498)

Oceniono wpływ homogeniczności na niepewność

przygotowania próbki wykorzystując prawo propagacji błędów

Gauss’a

Istotą proponowanego sposobu oceny niepewności

przygotowania próbki jest rozdzielenie dwóch składowych

zmienności wyniku pomiaru wyrażonej jako współczynnik

zmienności CVh+a (%): zmienności analitycznej CVa (%) i

zmienności technicznej CVh (%) odpowiadającej

niejednorodności badanego analitu podczas przygotowania

próbki do badań w laboratorium (standardowa niepewność

przygotowania próbki)

Page 43: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Podsumowanie - cd

Homogeniczność próbki laboratoryjnej można ocenić stosując

sposób badania homogeniczności materiału testowego

zalecany w badaniach biegłości – Thompson, 2006,

zharmonizowane postępowanie przy organizacji PT

Oba podejścia do oceny homogeniczności próbki

laboratoryjnej prowadzą do podobnych rezultatów

Poprawne przygotowanie próbki do badań, zależnie od matrycy,

może istotnie wpływać na jakość pomiaru analitycznego,

głównie na niepewność pomiaru

Zastosowane podejście jest dostosowane do celu badań

Page 44: HOMOGENICZNOŚĆ PRÓBKI LABORATORYJNEJ I JEJ …pollab.pl/files/dokumenty/sympozjum/sympozjum_2015/WK_Ref_Pollab... · Cel prezentacji Celem prezentacji jest ocena homogeniczności

Dziękuję za uwagę

Pytania ?