◎ 田 浩，李光耀，張 凡，王 杰，史笑娜，馬驍杰，楊少淼

（1.河北東淼檢測(cè)科技股份有限公司，河北 保定 071000；2.河北納微環(huán)境檢測(cè)有限公司，河北 保定 071000）

2015 年5 月實(shí)施的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 包裝飲用水》（GB 19298—2014）中增加了銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）限量，而不再使用傳統(tǒng)的菌落總數(shù)指標(biāo)對(duì)包裝飲用水的衛(wèi)生情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究情況，Nagaveni 等在匈牙利國(guó)內(nèi)492 份成品水中的7 份檢出銅綠假單胞菌，該菌的污染率為1.4%[1]；魏磊等在中國(guó)9 個(gè)省36 家水廠采集的108 個(gè)包裝飲用水樣品中銅綠假單胞菌的污染率達(dá)到了5.6%[2]。

銅綠假單胞菌分布廣泛，對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)要求較低，對(duì)不良環(huán)境抵抗力強(qiáng)，世界衛(wèi)生組織（WHO）將其列為人類皮膚污染指示菌；HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point）評(píng)估明確指出其是嬰兒瓶裝飲用水的危害指示菌，可造成嬰兒腹瀉[3]。由此可知，生活飲用水中的銅綠假單胞菌是一種污染率較高、危害較為嚴(yán)重的衛(wèi)生指示菌。

《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》（ISO/IEC17025：2005）明確要求認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室需評(píng)定和報(bào)告測(cè)量不確定度[4]；《測(cè)量不確定度的要求》（CNAS-CL07：2011）中明確要求“實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有能力對(duì)每一項(xiàng)有數(shù)值要求的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定”[5]；CMA（China Metrology Accreditation）評(píng)審依據(jù)的《檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定評(píng)審準(zhǔn)則》明確要求“檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)需要建立和保持應(yīng)用評(píng)定測(cè)量不確定度的程序”[6]。近年來，食品檢測(cè)領(lǐng)域的第三方實(shí)驗(yàn)室發(fā)展加速，不確定度評(píng)定作為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量、規(guī)范檢測(cè)行為的重要手段逐漸受到各方的重視。在實(shí)踐中，微生物檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)臨界值、不符值等非正常值時(shí)，正確評(píng)定不確定度可以保證檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和公正性[7]。但由于生物學(xué)科本身分散性較強(qiáng)和不易度量的特點(diǎn)，不確定度評(píng)定的應(yīng)用仍主要存在于非生物類實(shí)驗(yàn)中。

為探索有效、簡(jiǎn)便、適用的微生物實(shí)驗(yàn)不確定度評(píng)定方案，本研究針對(duì)包裝飲用水中銅綠假單胞菌檢測(cè)結(jié)果的不確定度進(jìn)行評(píng)定。首先分析不確定度產(chǎn)生來源并分別計(jì)算不同分量產(chǎn)生的不確定度，而后得出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度，最后折算回檢測(cè)結(jié)果，得到報(bào)告范圍。

1 材料與方法

1.1 材料

參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 培養(yǎng)基和試劑的質(zhì)量要求》（GB 4789.28—2013）附錄D 要求采用標(biāo)準(zhǔn)菌株ATCC 27853 銅綠假單胞菌，自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心購(gòu)買[8]。本研究采用三代生長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn)菌株。

包裝飲用水樣品（批號(hào)：20170325），自保定市場(chǎng)采購(gòu)買。使用1.1 中的標(biāo)準(zhǔn)菌株對(duì)包裝飲用水樣品進(jìn)行人工污染。

1.2 儀器與試劑

3M Petrifilm 致病菌測(cè)試紙（環(huán)凱微生物科技有限公司）、滅菌精密250 mL 玻璃量筒（易購(gòu)安（北京）科技有限公司）、0.1 ℃ ZHSY恒溫培養(yǎng)箱（三洋電機(jī)（中國(guó)）有限公司）、ZF-20C 紫外燈（上海楚柏實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司）、0.45 μm 無(wú)菌濾膜（杭州盈天科學(xué)儀器有限公司）、100×顯微鏡（株式會(huì)社日立制作所）、BCD-610W 冰箱（羅伯特·博世有限公司）以及BHC-1300IIA/B2生物安全柜（蘇州凈化設(shè)備有限公司）。

假單胞菌瓊脂基礎(chǔ)培養(yǎng)基/CN 瓊脂（編號(hào)：20170112F）、金氏B（King’s B）培養(yǎng)基（編號(hào)：20170112）、乙酰胺液體培養(yǎng)基（編號(hào)：20170119）、綠膿菌素測(cè)定用培養(yǎng)基（編號(hào)：160919）、營(yíng)養(yǎng)瓊脂（編號(hào)：20160115）、氧化酶試劑（編號(hào)：20160824）以及鈉氏試劑（編號(hào)：20170112）。

1.3 方法

按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》（GB 8538—2016）中銅綠假單胞菌[9]的要求進(jìn)行檢測(cè)，得到原始數(shù)據(jù)。量取250 mL 水樣，0.45 μm無(wú)菌濾膜過濾，將濾膜移至CN 瓊脂培養(yǎng)基上，于（36±1）℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h；可疑菌落分別計(jì)數(shù)并進(jìn)行確證性實(shí)驗(yàn)，確證標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 確證性實(shí)驗(yàn)表

最后進(jìn)行結(jié)果報(bào)告，計(jì)算每250 mL 水樣中的銅綠假單胞菌數(shù)量，結(jié)果以CFU/250 mL 計(jì)。結(jié)果按式（1）進(jìn)行計(jì)算：

式（1）中，P-呈藍(lán)/綠色的菌落數(shù)；F-顯熒光的菌落數(shù)；cF-產(chǎn)氨陽(yáng)性的顯熒光菌落數(shù)；nF-進(jìn)行產(chǎn)氨測(cè)試的顯熒光菌落數(shù)；R-呈紅褐色的菌落數(shù)；cR-產(chǎn)氨、氧化酶、金氏B 培養(yǎng)基上顯熒光測(cè)試均呈陽(yáng)性的紅褐色菌落數(shù)；nR-進(jìn)行產(chǎn)氨、氧化酶、金氏B 培養(yǎng)基上顯熒光測(cè)試的紅褐色菌落數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

設(shè)水樣中銅綠假單胞菌檢測(cè)結(jié)果為T，檢測(cè)結(jié)果為X，則T=XCFU/250 mL。

1.4.1 不確定度的來源

和一般測(cè)量相比較，樣品中微生物測(cè)量的結(jié)果特點(diǎn)是發(fā)散性極大[10]。在微生物檢驗(yàn)中，樣品重復(fù)測(cè)量帶來的不確定度是影響檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的主要原因[11]。除此之外，微生物分布、環(huán)境條件、樣品稱量、成品培養(yǎng)基批次、樣品過濾和人員因素均能導(dǎo)致不確定度，其中能夠直接影響檢測(cè)準(zhǔn)確度并可以進(jìn)行不確定度評(píng)價(jià)的為樣品稱量方面和樣品重復(fù)測(cè)量方面，重復(fù)測(cè)量帶來的不確定度占主要部分。

1.4.2 不確定度的評(píng)定方法

根據(jù)對(duì)銅綠假單胞菌檢測(cè)過程中不確定度的來源進(jìn)行的分析，同時(shí)結(jié)合微生物檢測(cè)的學(xué)科特點(diǎn)，本研究采用B 類不確定度的統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定樣品稱量環(huán)節(jié)產(chǎn)生的不確定度，采用A 類不確定度的統(tǒng)計(jì)方法來評(píng)定樣品重復(fù)測(cè)量環(huán)節(jié)產(chǎn)生的不確定度。

本研究采用人工污染樣品的方式來模擬實(shí)際樣品的檢測(cè)，從而獲得足夠的檢測(cè)數(shù)據(jù)。實(shí)際的檢測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)偏態(tài)分布、分散性強(qiáng)、不易評(píng)定的特點(diǎn)，故首先采用指數(shù)法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使處理后的數(shù)值符合正態(tài)分布，從而評(píng)定銅綠假單胞菌檢測(cè)結(jié)果的不確定度。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品稱量過程中產(chǎn)生的不確定度

使用250 mL 無(wú)菌玻璃量筒，精度0.1 mL，根據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》（JJG 196—2006）規(guī)定，量出式250 mL 量筒的容量允差為±2.0 mL，稱量誤差服從矩形分布，包含因子kp=[12]。

樣品稱量引入的不確定度ur為：

2.2 樣品重復(fù)檢測(cè)產(chǎn)生的不確定度

在相同條件下，同一名檢測(cè)人員對(duì)同一包裝飲用水樣品進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)30 次，得檢測(cè)結(jié)果Xi。檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 檢測(cè)結(jié)果表

得到檢測(cè)結(jié)果的原始數(shù)據(jù)（Xi）后，將Xi取對(duì)數(shù)得lgXi，計(jì)算得對(duì)數(shù)值的平均值，再利用貝塞爾公式計(jì)算每組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方得計(jì)算合并標(biāo)準(zhǔn)偏差得s，最后得樣品重復(fù)檢測(cè)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc。

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差：

樣品重復(fù)檢測(cè)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.3 合成不確定度

將不同來源的不確定度進(jìn)行合成，得包裝飲用水中銅綠假單胞菌檢測(cè)結(jié)果的合成不確定度u。

2.4 擴(kuò)展不確定度

取置信區(qū)間P=95%，自由度v=30-1=29，查詢t分布表得包含因子k95（29）=2.05，可得包裝飲用水中銅綠假單胞菌檢測(cè)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U。

2.5 報(bào)告范圍

根據(jù)得到的擴(kuò)展不確定度U，得到lgX的取值范圍；將lgX取反對(duì)數(shù)折算為檢測(cè)結(jié)果X，得到X的取值范圍，從而得到包裝飲用水中銅綠假單胞菌的檢測(cè)結(jié)果T的報(bào)告范圍：

該包裝飲用水中銅綠假單胞菌的檢測(cè)結(jié)果為T=23 ～33 CFU/250 mL。

3 結(jié)論與討論

2017 年6 月實(shí)施的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 總則》（GB 4789.1—2016）明確要求“檢驗(yàn)結(jié)果報(bào)告后，剩余樣品和同批產(chǎn)品不進(jìn)行微生物項(xiàng)目的復(fù)檢”[13]。微生物項(xiàng)目不得復(fù)檢的特點(diǎn)決定了對(duì)其檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有更嚴(yán)格的質(zhì)量要求，也對(duì)其不確定度評(píng)價(jià)方案的建立提出了更高的要求。

不確定度評(píng)價(jià)可以定量反映檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量好壞，本研究計(jì)算得到的報(bào)出范圍與樣品的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果較為一致，但是不確定度的評(píng)定過程步驟仍然較為繁瑣和不便，中間過程采用了指數(shù)法等統(tǒng)計(jì)方法，主要原因在于微生物實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)普遍呈現(xiàn)偏態(tài)分布，缺少固定規(guī)律、可變性強(qiáng)、重復(fù)性差；這也是微生物檢測(cè)項(xiàng)目不易建立規(guī)范的不確定度評(píng)價(jià)方案的難點(diǎn)所在。只有在檢測(cè)結(jié)果＜10 CFU·mL-1的情況下，其才能接近于正態(tài)分布，不需要進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換[14]。本研究采用的為液體樣品且無(wú)需進(jìn)行稀釋，如遇其他檢測(cè)項(xiàng)目需均質(zhì)、稀釋等過程，不確定度也會(huì)隨之變化。

不確定度評(píng)價(jià)方案的建立首先要分析不確定度產(chǎn)生的來源，微生物實(shí)驗(yàn)有自動(dòng)化儀器少、人員參與多、檢測(cè)周期長(zhǎng)和結(jié)果統(tǒng)計(jì)主觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，由此導(dǎo)致不確定度產(chǎn)生的來源較多，主要有樣品重復(fù)檢測(cè)、樣品稱量或吸取、無(wú)菌室環(huán)境（風(fēng)力、溫度、濕度等）、樣品種類變化、培養(yǎng)基批次變化、樣品均一性及微生物動(dòng)態(tài)變化等，其中培養(yǎng)基批次變化、微生物動(dòng)態(tài)變化等一些微生物實(shí)驗(yàn)特有的不確定度產(chǎn)生來源尚未有完善的測(cè)量法或統(tǒng)計(jì)學(xué)的評(píng)定方法。這些因素造成的不確定度，需要依靠引進(jìn)自動(dòng)化儀器、嚴(yán)格質(zhì)量控制（實(shí)驗(yàn)室比對(duì)、能力驗(yàn)證、質(zhì)量考核等方式）手段來進(jìn)行減少或評(píng)定。

在可評(píng)定的因素中，樣品重復(fù)檢測(cè)已經(jīng)確定為微生物實(shí)驗(yàn)中的首要不確定度來源，在本研究中其帶來的不確定度為樣品稱量來源的8.1 倍左右。如假設(shè)其他因素均可忽略的話，樣品重復(fù)檢測(cè)帶來的不確定度占到全部不確定度的89%左右。目前，我國(guó)食品微生物檢測(cè)項(xiàng)目逐漸開始使用2 級(jí)或3 級(jí)的高級(jí)別采樣方案（n≥5）進(jìn)行樣品檢測(cè)，本文也為其提供了理論依據(jù)。而樣品稱量過程中帶來的不確定度，需要依靠使用優(yōu)良計(jì)量器具、開展器具比對(duì)、開展人員比對(duì)等方式進(jìn)行減少。

在實(shí)踐中，微生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不確定度評(píng)定的意義主要在于當(dāng)出現(xiàn)要求限值附近的檢測(cè)結(jié)果時(shí)，利用擴(kuò)展不確定度對(duì)樣品進(jìn)行符合性判定。在95%置信概率下，當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果延伸擴(kuò)展不確定度半寬度后仍小于（大于）限量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果低于（高于）限量標(biāo)準(zhǔn)的部分小于測(cè)量不確定度，則在95%置信概率上不能做出符合（不符合）限量標(biāo)準(zhǔn)的聲明[15]。