Messunsicherheit bei der Bestimmung der Gesamtkeimzahl von Hackfleisch mit der Impedanz-Methode

Transkript

1 Messunsicherheit bei der Bestimmung der Gesamtkeimzahl von Hackfleisch mit der Impedanz-Methode Friedrich-Karl Lücke, Manuela Goy,, Ulrich Kurfürst, FB Oecotrophologie Kooperation: SYLAB GmbH, A-Purkersdorf tegut..., Fulda FB:Oe

2 Hintergrund: Amtliche Methoden verlangen die Angabe des Vertrauensbereichs für ermittelte Keimgehalte Norm ISO legt das Vorgehen dazu fest (Ermittlung der Messunsicherheit ) Alternative zu Ringversuchen: Bottom-Up oder Budget-Methode Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (ISO, DIN e.v., 1995)

3 Vorgehensweise: Untersuchung von Hackfleischproben aus der laufenden Produktion - nach dem Tropfplattenverfahren (L nach 35 LMBG) - nach dem Impedanzverfahren (BacTrac 4300, Applikation V1.01.1, SYLAB GmbH) Schätzung der einzelnen Unsicherheitsbeiträge - eigene Untersuchungen ( Typ A ) - z. B. aus Literaturangaben ( Typ B ) (insbesondere NIEMELÄ, 2002) Erstellung eines Unsicherheitsbudgets

4 Probennahme 5 Verkaufsverpackungen (repräsentativ für die Tagesproduktion) Laborprobe (LP) Teilprobe (TP) Verdünnung und Homogenisierung der Teilprobe Analysenprobe (AP) 1 ml

5 Ursache-Wirkungs Wirkungs-Diagramm der Effekte im Impedanzverfahren Kalibrierung Tropfplattenverfahren Probennahme (Streuung Laborproben) Streuung Teilproben Temperaturstabilität Reststreuung Regression Steigung Regression Kalibrierung Temperaturstabilität Steuung Analysenproben Probenmessung z s

6 Regression Keimgehalt (log KbE/g) über Detektionszeit Keimzahl [log] y = -0,6919x + 11,922 R 2 Detektionszeit [h] = 0,8864 z = - 0,692 t + 11,9 r = 0,9415 s zt = 0,715 n = 133

7 Modellgleichung: s s AP Unsicherheitsbeiträge aus der instrumentellen Messung z = (t f t ) b + z t s = Detektionszeit der (unbekannten) Probe f AP = Korrekturfaktor für Streuung Analysenproben t c = Detektionszeiten der Kalibrierproben (Mittelwert) b = Steigung der Regressionsgeraden z c = Keimgehalte der Kalibrierproben (Mittelwert) f R = Korrekturfaktor für Referenz (Tropfplattenverfahren) c c f R Die Kombinierte Unsicherheit des Keimgehalts u(z s ) einer Einzelprobe wird durch das Gesetz zur Fortpflanzung von Unsicherheiten ermittelt!

8 Evaluation der Standardunsicherheiten für die Eingangsgrößen Eingangs -größe t s Wert h f AP t c h b /gh z c /g f R Evaluation Unsicherheit (Quelle der Information) Typ B: Rechteckverteilung Temperatureinfluss(Hersteller) Typ A: t-verteilung (Analysenproben, n=30) Typ B: Rechteckverteilung Temperatureinfluss (Hersteller) Typ A: Normalverteilung (Kalibriermesssungen) Typ A: Normalverteilung (Kalibriermesssungen) Typ A: Normalverteilung (Referenzverfahren) u(t Schätzung Standard-Unsicherheit 0,015 ) = 3 s s = st,ap u(fap ) = = t AP t 0,011 0,015 tc u(tc ) = = 3 n u(b) = s zt Q t = szt u(zc ) = = n c w(z) u(f ) = n r = c 0,022 0,074 h 0,0064 h 1 gh 1 0,062 g 0,00080

9 Unsicherheitsbudget für den Keimgehalt einer Hackfleischprobe Größe Wert Standard- Unsicherheit Sensitivitäts- Koeffizient Unsicherheitsbeitrag Index t s 8,500 0,074-0,69 0,051 24,3 % f AP 1,000 0,011-5,9 0,065 39,2 % t 8,570 0,0064 0,69 0,005 0,2 % c b -0,692 0,022-0,07 0,0015 0,0 % zc 5,991 0,062 1,0 0,062 36,0 % f R 1,000 0, ,0 0,005 0,2 % z s 6,040 0, %

10 Messergebnis für den logarithmierten Keimgehalt einer Hackfleischprobe Vollständiges Messergebnis (Messwert und "Erweiterte Unsicherheit" Überdeckungsfaktor 2 für ca. 95% Sicherheit) Nur Impedanzmethode (einschl. Streuung Analysenproben) z s = 6,04 ± 0,21 1/g (± 3,4%) Impedanzmethode und Streuung Teilproben (w z,tp = 7,8%) z s = 6,04 ± 0,96 1/g (± 16%)

11 Schlussfolgerungen Für die Gesamtkeimzahl von Hackfleisch nach LMBG gilt: Die Impedanzmethode ist ein präzises instrumentelles Verfahren (Unsicherheit < 2%) Die Gesamtunsicherheit wird durch die Probennahme dominiert (Entnahme von Teilproben) Eine deutliche Verringerung der Unsicherheit kann nur durch Veränderung der Probennahme erzielt werden (z. B. n TP = 3 )

12

13 Proben-Inhomogenität Standardabweichung des Impedanzsignals in den Teilschritten der Probennahme w t,lp = 0,10 (n = 100) w t,tp = 0,08 (n = 35) w t,ap = 0,02 (n = 32) Gesamtunsicherheit aus der Probennahme: 2 2 w t,lp w t,tp u t,pr = + + n n LP TP w n 2 t,ap AP Für n LP, n TP, n AP = 1 ergibt sich: u t,pr = 0,13

14 Effekte in der Keimzahlbestimmung mit dem Tropfplattenverfahren Probenstabilität Überlappung Kolonien Verdünnung Volumen der Probelösung Anzahl Verdünnungsschritte Volumen der Verdünnungslösung Unsicherheit der Volumenmeßgeräte Matrix Nährmedium POISSON-Verteilung Gesamtzahl der Kolonien pro Plattensatz Gesamttestvolumen Volumen der Probelösung Anz. beimpfter Platten/Verdünnung Zählung der Kolonien Nährbodenplatte Größe,Anzahl der Kolonien ausführende Person Erfahrung Ermüdungserscheinungen systematische Abweichung körperlicher und mentaler Zustand Keimzahlbestimmung der Kalibrierung

15 Unsicherheit für ein Messergebniss mit der Tropfplattenmethode w(c ) + H wobei c s = 10 z s = wf' + wk + w C w V = 0,125 Beiträge zur relativen Unsicherheit w(c s ) leisten: der tatsächliche Verdünnungsfaktor F der Korrekturfaktor K H für die Zähl-Ungenauigkeit der Stichprobenfehler w(c s ) das Gesamtvolumen V der tatsächlich untersuchten Suspension Nicht berücksichtigte Effekte: Probenstabilität, Matrixeinfluss, Überlappung, Wiederfindungsraten