Laborvergleichsuntersuchung "Bestimmung von Mineralölkohlenwasserstoffen (MOSH/POSH, MOAH) in verschiedenen Lebensmitteln und einer Recyclingkartonverpackung" Ergebnisbericht Vers. 2 Berichterstellung durch Institut Kirchhoff Berlin GmbH Albestraße 3 4 12159 Berlin 12.11.2013 1
1 Einleitung Bei der Laborvergleichsuntersuchung Bestimmung von Mineralölkohlenwasserstoffen (MOSH/POSH, MOAH) in verschiedenen Lebensmitteln und einer Recyclingkartonverpackung wurden vom Institut Kirchhoff Berlin GmbH vier verschiedene Testmuster zur Verfügung gestellt. Um zu gewährleisten, dass homogenes Probenmaterial eingesetzt wird, wurde vor Durchführung der LVU von jedem Muster eine 6fach Bestimmung am selben Tag durchgeführt (kein Homogenitätstest nach der Norm ISO 13528). Die Homogenität des Probenmaterials kann angenommen werden, wenn der Quotient aus Standardabweichung und Zielstandardabweichung, also der Horrat Wert, nicht über 0,67 liegt 1. Aufgrund der erzielten Ergebnisse wurde die Homogenität als hinreichend gesichert angesehen. Ergebnisse der Homogenitätsuntersuchung MOSH Schokolade Recyclingkarton Reis Haselnussöl 1 8,6 364 1,7 14,4 2 8,7 369 1,8 14,3 3 8,8 354 1,7 13,5 4 8,8 360 1,6 13,6 5 8,9 353 1,6 13,8 6 8,7 356 1,7 13,7 Mittelwert 8,8 359 1,7 13,9 Standardabweichung 0,10 6,3 0,08 0,38 Variationskoeffizient (Vk) 1,2% 1,7% 4,5% 2,7% Rel. Horwitz Stdabw. 5,1% 2,9% 6,6% 4,8% HORRAT 0,24 0,59 0,68 0,56 MOAH Schokolade Recyclingkarton Reis Haselnussöl 1 2,1 95 0,30 5,2 2 2,0 97 0,31 5,4 3 2,1 91 0,33 5,4 4 2,0 97 0,29 5,4 5 2,1 96 0,29 5,2 6 2,0 96 0,29 5,4 Mittelwert 2,1 95 0,30 5,3 Standardabweichung 0,05 2,3 0,02 0,10 Variationskoeffizient (Vk) 2,7% 2,4% 5,3% 1,9% Rel. Horwitz Stdabw. 6,4% 3,6% 8,5% 5,5% HORRAT 0,42 0,67 0,62 0,35 1 LVU GbR, Durchführung von Laborvergleichsuntersuchungen 2
Chromatogramme der MOSH und MOAH Fraktionen der verschiedenen Testmuster Schokolade MOSH Bicyclohexyl C 13 C 10 5-α-Cholestan C 40 C 16 C 24 C 35 MOAH 5-PB 1-MN 2-MN TBB C 24 C 35 Recyclingkarton MOSH 5-α-Cholestan C 40 Bicyclohexyl C 13 C 10 C 16 C24 C 35 MOAH DIPN Perylen TBB 1-MN 2-MN 5-PB C 16 C 24 C 35 3
Reis MOSH Bicyclohexyl C 13 C 40 C 10 5-α-Cholestan C 16 C 24 C35 MOAH 5-PB 2-MN TBB Perylen 1-MN C 24 C 35 Haselnussöl MOSH Bicyclohexyl C 13 C 10 5-α-Cholestan C 16 C 24 C 35 MOAH 5-PB 1-MN 2-MN TBB C 16 C 24 C 35 4
Die Teilnehmer verwendeten das Verfahren, welches üblicherweise im eigenen Labor eingesetzt wird. Ein spezielles Verfahren wurde nicht vorgegeben. Laborvergleichsuntersuchungen sollen den daran teilnehmenden Laboratorien Kenntnisse über die Qualität der eigenen Analytik geben. Die gewonnenen Ergebnisse sollen zur kritischen Einschätzung, Überprüfung der Qualität und Validierung der verschiedenen analytischen Verfahren verwendet werden. Die Auswertung der Laborvergleichsuntersuchung erfolgte mit Hilfe des Softwareprogramms für Methodenringversuche und Laborvergleichsuntersuchungen PROLab Plus A 2012 unter Verwendung der statistischen Methodiken nach ISO 13528/5725 5. Der vorliegende Bericht beschreibt die Ergebnisse der statistischen Auswertung der Laborvergleichsuntersuchung, die zwischen dem 01. März 2013 und dem 05. Mai 2013 durchgeführt worden war. Um die Identität der Laboratorien nicht offenzulegen wurde eine Kodierung vergeben (L_01 bis L_17). In der statistischen Auswertung erscheinen ausschließlich die entsprechenden Laborcodes. Für die statistische Auswertung wurde sowohl für die MOSH als auch für die MOAH Fraktion nur der Bereich <C 25 herangezogen, da mehrere Laboratorien für den Integrationsbereich von C 25 C 35 keine Angaben gemacht haben. Eine getrennte Auswertung der einzelnen Molekulargewichtsbereiche (pro Probe insgesamt fünf) wäre zudem zeitlich zu aufwendig gewesen. 2 Teilnehmende Laboratorien An der Laborvergleichsuntersuchung nahmen insgesamt 17 Laboratorien teil. Diese sind in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet. Labor Moritz J. Weig GmbH & Co. KG Swiss Testing Labs COOP Chem. Labor Dr. Wirts + Partner SGS Institut Fresenius GmbH Institut Kirchhoff Berlin GmbH GALAB Laboratories GmbH Swiss Quality Testing Services Prüfinstitut Chemische Analytik GmbH Labor Kantonales Labor Zürich Bundesinstitut für Risikobewertung Chemische und Veterinäruntersuchungsamt Münsterland Emscher Lippe Papiertechnische Stiftung Landesuntersuchungsanstalt Sachsen FABES Forschungs GmbH für Analytik und Bewertung von Stoffübergängen Eurofins Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising ISEGA Forschungs und Untersuchungsgesellschaft mbh Teilnehmende Laboratorien Land Deutschland Schweiz Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Schweiz Deutschland Schweiz Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland 5
3 Probenmaterial Für die Durchführung dieser Laborvergleichsuntersuchung wurden keine zertifizierten Materialien mit bekannten Analytgehalten oder gespikte Matrixproben verwendet, sondern reale Proben aus dem Handel. Es ist ausreichend, wenn gewährleistet ist, dass homogenes Probenmaterial eingesetzt wird. Den Laboratorien wurden insgesamt vier Testmuster zur Verfügung gestellt: Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 Schokolade Recyclingkarton Reis Haselnussöl 4 Ergebnisübermittlung Die Ergebnisse sollten elektronisch mitgeteilt werden. Hierfür wurde eine vordefinierte Tabelle im Wordformat an die Ansprechpartner der jeweiligen Laboratorien per E Mail versandt (Ergebnistabelle_MKW.doc, siehe Abbildung). Die teilnehmenden Labore sollten ihre Ergebnisse bis zum 29. März mitteilen. Für die chromatografischen Schnitte (Integrationsbereiche) wurden folgende Vorgaben festgelegt: Anfang Peak C 10 bis Ende Peak C 16 (MOSH) Ende Peak C 16 bis Ende Peak C 24 (MOSH) Anfang Peak C 10 bis Ende Peak C 24 (MOAH) Ende Peak C 24 bis Ende Peak C 35 (MOSH/MOAH) Jedes Labor sollte mit dem jeweiligen In Haus validierten Verfahren in Doppelbestimmung untersuchen und den entsprechenden Mittelwert in die Ergebnistabelle eintragen. Die Angaben sollten in erfolgen. Eine Vorgabe für die Anzahl an signifikanten Ziffern wurde nicht gemacht. Parallel dazu sollten die Rohdaten an Herrn Dr. Ludwig und Herrn Dr. Dietrich (Fa. Weig) geschickt werden, die eine rechnergestützte Auswertung der Daten vornehmen sollten, mit der Zielsetzung mögliche Unsicherheiten bei der Integration und deren Einfluss auf die Messunsicherheit abzuschätzen. Für diesen Teil der Auswertung waren folgende Angaben erforderlich: die auszuwertenden Chromatogramme in einem Text File als X/Y Werte (Detektor Signal über Retentionszeit, Export als ASCII File) Angabe der Retentionszeit der Komponenten des internen Standards, ggf. ein Chromatogramm des Standards als ASCII File Angaben der Retentionszeiten der n Alkane, ggf. ein Chromatogramm des Alkan Standards mit Angabe der Komponenten 6
Formblatt für die Übermittlung der Ergebnisse 7
5 Auswertung Die Auswertung der Laborvergleichsuntersuchung erfolgte nach der Kriterien der internationalen Norm ISO 13528/5725 5 2 (Algorithmus A+S). Nach ISO 13528/5725 5 werden aus den Daten sowohl der Robuste Mittelwert als auch die Robuste Standardabweichung berechnet. Die robusten Schätzungen von Mittelwert und Vergleichspräzision werden über eine iterative Berechnung durchgeführt. Bei diesem robusten statistischen Berechnungsverfahren werden extreme Werte (Ausreißer) nicht ausgeschlossen, deren Einfluss auf das Berechnungsergebnis aber erheblich vermindert. Eine Zweitberechnung der robusten Standardabweichung nach Elimination von Ausreißern wurde deshalb nicht durchgeführt. Da es sich bei den untersuchten Materialien nicht um zertifizierte Referenzmaterialien handelt wurde als Bezugswert ( wahrer Gehalt ) für die Auswertung der Robuste Mittelwert verwendet. Die Bewertung der Laborergebnisse erfolgte mit Hilfe eines Leistungskriteriums, der sog. Zielstandardabweichung. Hierfür ist jedoch die Standardabweichung der Laborergebnisse (Laborvergleichspräzision) nicht geeignet, da diese stark von den jeweils vorliegenden Laborergebnissen abhängt. Sie ist aufgrund des Berechnungsverfahrens immer so groß, dass 68,3 % der Werte, auf denen die Berechnung beruht, im Bereich des Mittelwertes einer Standardabweichung liegen. Daher wurden von den vorliegenden Laborergebnissen möglichst unabhängige Zielstandardabweichungen verwendet. Als Zielstandardabweichung wurde die empirisch abgeleitete Relative Standardabweichung nach Horwitz herangezogen (Horwitzfunktion). Der Vertrauensbereich (VB 95% ) wurde berechnet durch Multiplikation des Standardfehlers (s) mit dem Student t Faktor (t) des entsprechenden Konfidenzintervalls (hier 95 %). Der Vertrauensbereich gibt den Bereich um den Mittelwert eines Parameters an, in dem mit 95%iger Wahrscheinlichkeit der wahre Wert liegt. Der Vertrauensbereich beschreibt die Unsicherheit des Bezugswertes. VB 95% = t * s / n½ (= t * Standardfehler) mit: VB 95% t s n Vertrauensbereich (95% Konfidenzintervall) Student Faktor aus Tabelle (95 % Wahrscheinlichkeit, zweiseitige Betrachtung) Robuste Standardabweichung der Laborwerte Anzahl der jeweils berücksichtigten Laboratorien Der Z Score (Z) bewertet das Analyseergebnis des Laboratoriums. Er wird aus der Abweichung der Labormittelwerte (m) vom Sollwert (M, Robuster Mittelwert) und der Zielstandardabweichung nach Horwitz (sziel) folgendermaßen berechnet: Z = (m M) / s Ziel 2 DIN ISO 13528: Statistische Verfahren für Eignungsprüfungen durch Ringversuche; 2005 DIN ISO 5725: Genauigkeit (Richtigkeit und Präzision) von Messverfahren und Messergebnissen 8
Der Z Score gibt somit wieder, um welches Vielfache der Zielstandardabweichung sich der Labormittelwert vom Median der berücksichtigten Ergebnisse unterscheidet. Somit kann der Betrag des Z Scores zur Beurteilung der Analysenergebnisse herangezogen werden (siehe Tabelle): Bereich Bewertung 0 2 Die Analytik entspricht den Anforderungen 2 3 Die Analytik sollte überprüft werden >3 Die Analytik entspricht nicht den Anforderungen Beurteilung der Analysenergebnisse anhand der Z Scores Die Bewertung der einzelnen Analysenergebnisse über den Z Score bedarf grundsätzlich einer kritischen Betrachtung. Hierbei ist insbesondere das Gesamtergebnis je Parameter über alle Laboratorien zu beachten. In Übereinstimmung hiermit zeigt sich, dass die Horwitz Funktion bzw. die Vergleichsstandardabweichung insbesondere im Bereich der Bestimmungsgrenzen von Methoden zu strenge Maßstäbe setzt, die in der Regel von den eingesetzten Methoden nicht erfüllt werden können. Zur Untersuchung der Frage, ob zwischen den Mittelwerten der Laboratorien Unterschiede bestehen, wird die Mandels h Statistik herangezogen. Die Mandels h Statistik stellt eine Größe für die grafische Vereinbarkeitsprüfung dar. Die Prüfung der grafischen Darstellung von Mandels h Statistik kann zeigen, dass spezielle Laboratorien Ergebnismuster aufweisen, die sich markant von den anderen des Versuchs unterscheiden. Dies zeigt sich durch eine (im Vergleich mit den anderen Laboratorien) durchgängig hohe oder niedrige Streuung und/oder durch extreme (hohe oder niedrige) Mittelwerte. In der grafischen Darstellung von Mandels h Statistik können unterschiedliche Muster erscheinen. Für jedes Labor können sowohl positive als auch negative Werte auftreten. Einzelne Laboratorien können dazu neigen, entweder nur positive oder nur negative Werte zu liefern. Dies ist kein unübliches Muster, aber es legt die Vermutung nahe, dass eine gemeinsame Ursache für die systematische Abweichungskomponente besteht. Als allgemeiner Bewertungsmaßstab für die Leistungsfähigkeit der Methode in Abhängigkeit von der gemessenen Konzentration wird die Horwitzfunktion herangezogen. In den Ergebnistabellen sind für alle Proben neben der relativen Vergleichstandardabweichung die zugehörige Relative Horwitzstandardabweichung sowie der aus diesen beiden Standardabweichungen ermittelte Quotient (Horwitz Ratio bzw. HORRAT Wert) angegeben. Bei Ringversuchen gelten in der Regel HORRAT Werte bis 2 als nicht auffällig. 9
6 Ergebnisse Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Übersicht über den Untersuchungsumfang (Labor Probe erfolgte Untersuchung) der teilnehmenden Labore bei den vier Testmustern. Ein X bedeutet, dass das betreffende Labor bei dieser Matrix die Mineralölanalytik durchgeführt hat. Labor Schokolade Recyclingkarton Reis Haselnussöl L_01 X X X X L_02 X X X X L_03 X X X X L_04 X X X X L_05 X X X X L_06 X X X X L_07 X X X X L_08 X X X X L_09 X X X X L_10 X X X X L_11 X X X X L_12 X X X L_13 X X X X L_14 X X X X L_15 X X X L_16 X L_17 X Untersuchungsumfang 88% 100% 88% 76% Untersuchungsumfang 10
7 Einzeldarstellung der Ergebnisse Bei der statistischen Auswertung wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit und um den Arbeitsaufwand zu begrenzen, lediglich die Kohlenwasserstofffraktionen < C 25 betrachtet. In den nachfolgenden Tabellen sind alle Informationen zu den entsprechenden Probe Labor erfolgte Untersuchung Kombinationen enthalten. Dazu gehören neben den Messergebnissen (Kohlenwasserstofffraktionen <C 25 für MOSH und MOAH), z.b. die Robusten Labormittelwerte, die entsprechenden Vergleichsstandardabweichungen und die Z Scores. Ergebnisangaben in roter Schriftfarbe sind auf dem 1 % Niveau statistisch signifikant abweichend, Angaben in gelber Schriftfarbe auf dem 5 % Niveau. In den Grafiken sind neben den Einzelwerten der Labore, der Sollwert (Robuster Mittelwert) das Konfidenzband für den Robusten Mittelwert (95% Vertrauensbereich, grüne Fläche) und die Toleranzgrenzen ([Z Scores]<=2, rote Diagrammlinien) angezeigt. An den einzelnen Datenpunkten ist zudem die vom Labor eingesetzte Analysenmethode angezeigt um mögliche Abhängigkeiten der mitgeteilten Ergebnisse vom angewendeten Verfahren festzustellen. Erläuterungen zu den Ergebnistabellen Labor MOSH MOAH Z Score Horwitz Laborcodierung des Laboratoriums Messwert der gesättigten Mineralölkohlenwasserstoffe in Messwert der aromatischen Mineralölkohlenwasserstoffe in Z Score nach Horwitz Anzahl Daten Anzahl der Labore, die Ergebnisse vorgelegt haben Anzahl Werte Anzahl der Labore mit quantitativen Werten Minimalwert kleinster mitgeteilter Analysenwert Maximalwert größter mitgeteilter Analysenwert VB (95%) Vertrauensbereich des Robusten Mittelwertes (95 % Konfidenzintervall) Vergleich Stdabw. Robuste Standardabweichung aus allen Analysenwerten Horwitz Stdabw. Zielstandardabweichung, berechnet nach Horwitz Rel. Vergleich Stdabw. Robuste Relative Standardabweichung aus allen Analysenwerten Rel. Horwitz Stdabw. Relative Zielstandardabweichung, berechnet nach Horwitz HORRAT Horrat Wert 11
7.1 Schokolade Labor MOSH Z Score Horwitz MOAH Z Score Horwitz L_01 8,7 0,9 2,1 2,0 L_02 9,6 0,1 4,3 3,6 L_03 7,1 2,3 2,3 1,5 L_04 8,2 1,3 1,9 2,5 L_05 7,8 1,7 4,13 3,1 L_06 6,9 2,5 2,7 0,5 L_07 5 4,2 2 2,3 L_08 17 6,8 1,8 2,8 L_09 12,4 2,5 2,8 0,2 L_10 12,8 2,9 3,24 0,9 L_11 9,92 0,2 2,7 0,5 L_12 11,9 2,0 6,8 9,9 L_13 4,4 4,8 2,51 1,0 L_14 16,2 5,9 3,26 0,9 L_15 9,5 0,2 3,3 1,0 Anzahl Daten 15 15 Anzahl Werte 15 15 Minimalwert 4,4 1,8 Maximalwert 17 6,8 Arithmetischer Mittelwert 9,8 3,1 Robuster Mittelwert 9,7 2,9 VB (95%) 3,9 1,0 Median 9,5 2,7 Vergleich Stdabw. 3,8 0,97 Horwitz Stdabw. 1,1 0,39 Rel. Vergleich Stdabw. 39,4% 33,5% Rel. Horwitz Stdabw. 11,4% 13,6% HORRAT 3,5 2,5 Sowohl bei MOSH als auch bei MOAH weichen die Ergebnisse einiger Laboratorien deutlich vom Robusten Mittelwert ab. Damit ist die berechnete Standardabweichung (Rel. Vergleich Stdabw.) bei beiden Fraktionen größer als die Zielstandardabweichung nach Horwitz (Rel. Horwitz Stdabw.). Für beide Ziel Fraktionen ergibt sich eine Schwankungsbreite >30%, der HORRAT Wert als allgemeiner Bewertungsmaßstab für die Leistungsfähigkeit der Methode liegt bei beiden Parametern >2. 12
Der nachfolgenden Grafik sind die Werte der Mandels h Statistik zu entnehmen. Statistisch signifikante Abweichungen sind farblich gekennzeichnet: Rote Balken stehen für Ergebnisse, die auf dem 1 % Niveau statistisch signifikant sind, gelbe Balken für Ergebnisse, die auf dem 5 % Niveau statistisch signifikant sind. Abgebildet sind die Abweichungen der Labormittelwerte zum Gesamtmittelwert im Verhältnis zur mittleren Abweichung aller Labormittelwerte zum Gesamtmittelwert. 3,0 Mandels h-statistik für Schokolade 2,5 Balken 1: MOAH Balken 2: MOSH 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_15 Labor Bei Labor L_12 ist für die MOAH Fraktion eine auffällige Abweichungen zu verzeichnen (statistisch signifikante Abweichung des Labormittelwertes zum 1 % Niveau). L_08 zeigt eine statistisch signifikante Abweichung des Labormittelwertes zum 5 % Niveau für die MOSH Fraktion. Einige Laboratorien zeigen nur positive (L_10, L_12 und L_14) oder nur negative Werte (L_01, L_03, L_04, L_06, L_07 und L_13). Dies ist kein unübliches Muster, aber es legt die Vermutung nahe, dass eine gemeinsame Ursache für die systematische Abweichungskomponente besteht. Die nachfolgenden Graphiken geben einen Überblick zur Verteilung der Analysendaten. 13
Labor 14 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_15 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 Probe: Schokolade Merkmal: MOSH Mittelwert ± U(Mittelwert): 9,665 ± 1,967 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 3,809 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 7,467-11,863 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
Labor 15 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_13 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_14 L_15 6 5 4 3 2 Probe: Schokolade Merkmal: MOAH Mittelwert ± U(Mittelwert): 2,892 ± 0,501 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 0,969 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 2,104-3,681 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
7.2 Recyclingkarton Labor MOSH Z Score Horwitz MOAH Z Score Horwitz L_01 360 1,4 96 0,2 L_02 294 1,6 126 4,2 L_03 350 1,0 94 0 L_04 364 1,6 66,1 3,7 L_05 344 0,7 103 1,1 L_06 314 0,7 86,1 1,1 L_07 180 6,8 84 1,3 L_08 328 0 86 1,1 L_09 360 1,4 95 0,1 L_10 362 1,5 97,66 0,4 L_11 349 0,9 82,37 1,6 L_12 269 2,7 115 2,7 L_13 84 11,1 58,8 4,7 L_14 342 0,6 90,92 0,4 L_15 284 2,0 89,4 0,6 L_16 410 3,7 128 4,4 L_17 354 1,2 106 1,5 Anzahl Daten 17 17 Anzahl Werte 17 17 Minimalwert 84 58,8 Maximalwert 410 128 Arithmetischer Mittelwert 315 94,4 Robuster Mittelwert 329 94,3 VB (95%) 46,7 17,2 Median 344 94 Vergleich Stdabw. 48,2 17,7 Horwitz Stdabw. 22,0 7,6 Rel. Vergleich Stdabw. 14,7% 18,8% Rel. Horwitz Stdabw. 6,7% 8,1% HORRAT 2,2 2,3 Die berechnete Standardabweichung (Rel. Vergleich Stdabw.) ist auch beim Testmaterial Recyclingkarton größer als die Zielstandardabweichung nach Horwitz (Rel. Horwitz Stdabw.). Für beide Ziel Fraktionen ergeben sich aber Schwankungsbreiten von <20% (MOSH 15% und MOAH 19%) und Horrat Werte nur knapp oberhalb von 2. Dies ist in Anbetracht der Komplexität der Analytik und einer nicht standardisierten Vorgehensweise bei der Durchführung und Auswertung als gute Übereinstimmung der Labore zu bewerten. 16
2,0 1,5 Mandels h-statistik für Karton Balken 1: MOAH Balken 2: MOSH 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5-3,0 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_15 L_16 L_17 Labor Bei Labor L_13 ist eine statistisch signifikante Abweichung des Labormittelwertes zum 1 % Niveau für die MOSH Fraktion und auf dem 5 % Niveau für die MOAH Fraktion zu verzeichnen. Die nachfolgenden Graphiken geben einen Überblick zur Verteilung der Analysendaten. 17
Labor 18 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_15 L_16 L_17 FABES 420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 Probe: Karton Merkmal: MOSH Mittelwert ± U(Mittelwert): 328,695 ± 23,372 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 48,183 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 284,732-372,657 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
Labor 19 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_15 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_16 L_17 FABES 130 128 126 124 122 120 118 116 114 112 110 108 106 104 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 Probe: Karton Merkmal: MOAH Mittelwert ± U(Mittelwert): 94,265 ± 8,575 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 17,679 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 79,050-109,481 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
7.3 Reis Labor MOSH Z Score Horwitz MOAH Z Score Horwitz L_01 1,7 0,1 0,3 1,3 L_02 1,6 0,5 0,15 3,4 L_03 1,9 0,7 0,45 0,7 L_04 1,5 0,9 < 0,5 L_05 1,8 0,3 0,52 1,7 L_06 1,3 1,7 0,2 2,7 L_07 2,0 1,1 0,4 0,1 L_08 1,6 0,5 < 0,5 L_09 3,2 5,8 0,55 2,1 L_10 1,6 0,5 0,41 0,2 L_11 2,0 1,1 0,35 0,6 L_12 3,1 5,4 3,8 47 L_13 1,0 2,9 0,29 1,5 L_14 1,64 0,4 0,39 0,1 L_15 1,6 0,5 0,5 1,4 Anzahl Daten 15 15 Anzahl Werte 15 13 Minimalwert 1,0 0,15 Maximalwert 3,2 3,8 Arithmetischer Mittelwert 1,8 0,64 Robuster Mittelwert 1,7 0,40 VB (95%) 0,36 0,17 Median 1,6 0,40 Vergleich Stdabw. 0,35 0,15 Horwitz Stdabw. 0,26 0,07 Rel. Vergleich Stdabw. 20,0% 38,8% Rel. Horwitz Stdabw. 14,7% 18,4% HORRAT 1,4 2,1 Der Robuste Mittelwert für die MOAH Fraktion bei dieser Matrix liegt im Bereich der üblichen Bestimmungsgrenze der Verfahren. Dies bedingt die hohe Varianz bei dieser Bestimmung (Rel. Vergleich Stdabw. = 39%). Aus diesem Grund kann der Parameter MOAH bei dieser Matrix nur eingeschränkt bewertet werden. Bei der MOSH Fraktion wird hingegen eine gute Vergleichspräzision von 20% erreicht, was einem HORRAT Wert von 1,4 entspricht. 20
3,5 Mandels h-statistik für Reis 3,0 Balken 1: MOAH Balken 2: MOSH 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_15 Labor Statistisch signifikante Abweichungen der Labormittelwerte liegen bei den Laboren L_09 und L_12 (MOSH, 5 % Niveau) und L_12 (MOAH, 1 % Niveau) vor. Die nachfolgenden Graphiken geben einen Überblick zur Verteilung der Analysendaten. 21
Labor 22 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_12 L_13 L_14 L_15 3 2 1 Probe: Reis Merkmal: MOSH Mittelwert ± U(Mittelwert): 1,730 ± 0,178 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 0,346 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 1,220-2,239 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
Labor 23 L_01 L_02 L_03 L_05 L_06 L_07 L_09 L_10 L_11 L_12 3,800 L_13 L_14 L_15 0,5 Probe: Reis Merkmal: MOAH Mittelwert ± U(Mittelwert): 0,396 ± 0,085 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 0,154 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 0,251-0,542 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
7.4 Haselnussöl Labor MOSH Z Score Horwitz MOAH Z Score Horwitz L_01 13,9 0,9 5,3 0,9 L_02 16,9 0,9 7,3 1,8 L_03 15 0,3 < 2,0 L_04 9,7 3,5 2,8 4,4 L_05 17 1,0 12,3 8,6 L_06 13,2 1,4 4,8 1,6 L_07 9,3 3,7 4 2,7 L_08 16,1 0,4 2,7 4,5 L_09 23 4,6 8 2,7 L_10 27,3 7,3 8,04 2,8 L_11 16,5 0,7 6,39 0,5 L_13 10,3 3,1 3,0 4,1 L_14 17,2 1,1 9,1 4,3 Anzahl Daten 13 13 Anzahl Werte 13 12 Minimalwert 9,3 2,7 Maximalwert 27,3 12,3 Arithmetischer Mittelwert 15,8 6,1 Robuster Mittelwert 15,4 6,0 VB (95%) 5,4 3,4 Median 16,1 5,8 Vergleich Stdabw. 4,8 3,0 Horwitz Stdabw. 1,6 0,73 Rel. Vergleich Stdabw. 31,4% 49,6% Rel. Horwitz Stdabw. 10,6% 12,2% HORRAT 3,0 4,0 Sowohl für MOSH als auch für MOAH ergeben sich sehr hohe Schwankungsbreiten für die Matrix Öl (Rel. Vergleich Stdabw. zwischen 31% und 50%). Der Robuste Mittelwert für die MOAH Fraktion befindet sich ebenfalls im Bereich der Bestimmungsgrenze für ein reines Fett (ca. 4). Aus diesem Grund kann auch in diesem Fall der Parameter MOAH nur eingeschränkt bewertet werden. 24
2,5 Mandels h-statistik für Öl Balken 1: MOAH Balken 2: MOSH 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_13 L_14 Labor Statistisch signifikante Abweichungen der Labormittelwerte liegen bei Labor L_05 (MOAH, 5 % Niveau) und Labor L_10 vor (MOSH, 5 % Niveau). Die nachfolgenden Graphiken geben einen Überblick zur Verteilung der Analysendaten. 25
Labor 26 L_01 L_02 L_03 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_13 L_14 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 Probe: Öl Merkmal: MOSH Mittelwert ± U(Mittelwert): 15,421 ± 2,686 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 4,843 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 12,152-18,689 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
Labor 27 L_01 L_02 L_04 L_05 L_06 L_07 L_08 L_09 L_10 L_11 L_13 L_14 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 Probe: Öl Merkmal: MOAH Mittelwert ± U(Mittelwert): 5,989 ± 1,714 mg/ kg Vergleich-Stdabw. (SR): 2,969 mg/ kg Wiederhol-Stdabw. (Sr): nicht verfügbar Toleranzbereich: 4,526-7,453 mg/ kg ( Z-Score <= 2,00)
8 Z-Score Übersicht Die nachfolgende Abbildung zeigt die probenübergreifende Z Score Übersicht aller Laboratorien. In der Grafik sind die Werte, die innerhalb der Toleranzgrenze liegen, blau dargestellt. Werte, die außerhalb der Toleranzgrenzen von +/ 2 liegen, werden gelb gezeichnet, wenn sie in ihrer realen Größe angezeigt werden können und rot gezeichnet, wenn die Werte außerhalb der darstellbaren Größe liegen. In der Z Score Übersicht sind zum Beispiel bei L_06 und L_13 systematische Abweichungen der Messwerte feststellbar (blau markierte Rahmen). Bei beiden Laboren sind systematisch niedrigere Ergebnisse als der Robuste Mittelwert erkennbar (siehe auch RSZ Bewertung Pkt. 9). 28
KARTON/MOAH KARTON/MOSH R EIS/M O AH R EIS/M O SH Probe/Merkmal SCHOKOLA/MO AH SCHOKOLA/MO SH OEL/MOAH OEL/MOSH L_01 L_02 4,171-3,380 3,569 L_03 L_04-3,702-4,358-3,500 L_05 3,138 8,623 L_06 L_07-6,765-4,245-3,745 L_08 6,674-4,495 Labor L_09 5,769 4,638 L_10 7,269 L_11 L_12 46,701 5,377 9,909 L_13-4,662-11,132-4,791-4,085-3,133 L_14 5,946 4,250 L_15 L_16 4,434 3,699 L_17-2 0 2-2 0 2-2 0 2-2 0 2-2 0 2-2 0 2-2 0 2-2 0 2 Z-Score Abb.: Probenübergreifende Z Scores 29
9 Probenübergreifende Bewertung der Laboratorien Zur probenübergreifenden Bewertung können die Kombinationsscores der systematischen Abweichungen (rescaled sum of z scores RSZ) und der relativen Leistungsfähigkeit (relative laboratory performance RLP) herangezogen werden. Der Kombinationsscore der systematischen Abweichungen RSZ basiert auf einer standardisierten Summe aller Z u Scores (korrigierte Z Scores). Z u Scores messen die Abweichungen des Labormittelwertes vom Gesamtmittelwert; ein absoluter Z u Score größer als 2 deutet auf eine statistisch signifikante Abweichung bei dem betreffenden Labor hin. Die Standardisierung der Summe aller Z u Scores stellt sicher, dass der RSZ in der gleichen Weise interpretiert werden kann wie ein einzelner Z u Score, wobei der Unterschied zu letzterem darin besteht, dass anstelle einer Einzelbewertung eine probenübergreifende Bewertung vorgenommen wird. Solange der RSZ innerhalb des Toleranzbereiches ( 2 bis +2) liegt, bedeutet dies, dass für das betreffende Labor bei probenübergreifender Betrachtung keine signifikanten systematischen Abweichungen der Messwerte festgestellt werden können. Für die Berechnung der Kombinationsscores werden die Zu Scores zunächst auf 3 bzw. +3 gekappt, d.h. Zu Scores kleiner als 3 werden auf 3 gesetzt und Zu Scores größer als +3 werden auf +3 gesetzt. Der RSZ ist die Summe der gekappten Zu Scores eines Labors über alle untersuchten Proben, geteilt durch die Quadratwurzel der Anzahl aller untersuchten Proben dieses Labors. Der RLP ist die Quadratwurzel aus dem Mittelwert der quadrierten gekappten Zu Scores eines Labors. Der Kombinationsscore der relativen Leistungsfähigkeit RLP liegt im Idealfall bei 1 oder unterhalb von 1. Liegt der RLP bei 1, so bedeutet dies, dass die Abweichungen des Labors einen durchschnittlichen Wert aufweisen. Liegt der RLP bei 0,5, bedeutet dies, dass die Leistungsfähigkeit des Labors überdurchschnittlich gut ist, da die Abweichungen dieses Labors bei nur 50 % eines durchschnittlichen Labors liegen. Die exemplarisch für L_06 und L_13 in der Z Score Übersicht festgestellten systematischen Abweichungen bestätigen sich in der RSZ Bewertung. Für L_06 ergibt sich ein RSZ Wert von 4,3, für L_13 ein RSZ Wert von 7,2. 30
Labor Gesamtzahl Z u Scores RSZ RLP L_01 8 1,6 1,1 L_02 8 1,3 2,1 L_03 7 0,7 1,2 L_04 7 4,6 2,3 L_05 8 3,2 1,8 L_06 8 4,3 1,7 L_07 8 5,0 2,3 L_08 7 1,5 2,0 L_09 8 5,2 2,2 L_10 8 4,0 1,9 L_11 8 0,3 0,9 L_12 6 4,5 2,8 L_13 8 7,2 2,7 L_14 8 2,7 1,6 L_15 6 0,4 1,1 L_16 2 4,2 3,0 L_17 2 1,9 1,4 Tab.: Probenübergreifende Kombinationsscores 31
10 Vergleich der individuellen Laborauswertung mit einer standardisierten Auswertung Parallel zur erfolgten Ergebnisangabe der teilnehmenden Laboratorien wurde eine Auswertung der entsprechenden Rohdaten durch die Fa. Weig durchgeführt, mit der Zielsetzung den möglichen Einfluss der Integration auf die Schwankungsbreite bzw. die Messunsicherheit des Verfahrens abzuschätzen. Standardisiert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine rechnergestützte Auswertung der Rohdaten durch eine Person mit gleicher Vorgehensweise beim Umgang mit aufsitzenden Signalen, Festlegung der Basislinie und der Integrations Schnitte für die Molekularmassenbereiche durchgeführt wurde. Leider wurden nicht von allen teilnehmenden Laboratorien die Rohdaten eingereicht. Zum Teil ergeben sich deutliche Abweichungen zwischen der Labor und der standardisierten Auswertung. 32
Schokolade Labor MOSH MOSH stand. MOAH MOAH stand. L_01 8,7 7,6 2,1 2,2 L_02 9,6 4,3 L_03 7,1 1,1 2,3 1,4 L_04 8,2 9,2 1,9 3,5 L_05 7,8 7,0 4,13 4,2 L_06 6,9 5,0 2,7 2,4 L_07 5 5,4 2 3,6 L_08 17 8,6 1,8 2,0 L_09 12,4 7,1 2,8 3,3 L_10 12,8 5,3 3,24 2,5 L_11 9,92 8,6 2,7 3,5 L_12 11,9 4,9 6,8 3,9 L_13 4,4 5,6 2,51 L_14 16,2 10,5 3,26 4,3 L_15 9,5 3,3 Anzahl Daten 15 13 15 13 Anzahl Werte 15 13 15 12 Minimalwert 4,4 1,1 1,8 1,4 Maximalwert 17 10,5 6,8 4,3 Arithmetischer Mittelwert 9,8 6,6 3,1 3,1 Robuster Mittelwert 9,7 6,8 2,9 3,1 VB (95%) 3,9 2,5 1,0 1,2 Median 9,5 7,0 2,7 3,4 Vergleich Stdabw. 3,8 2,3 0,97 1,0 Horwitz Stdabw. 1,1 0,81 0,39 0,42 Rel. Vergleich Stdabw. 39,4% 34,0% 33,5% 33,9% Rel. Horwitz Stdabw. 11,4% 12,0 13,6% 13,5% HORRAT 3,5 2,8 2,5 2,5 Bei der MOSH Fraktion kommt es zu einer leichten Verbesserung der Vergleichspräzision (Relative Vergleichsstandardabweichung von 39% auf 37%), bei gleichzeitiger Abnahme des Robusten Mittelwertes um ca. 30% von 9,7 auf 6,8. Bei der MOAH Fraktion verändert sich der Robuste Mittelwert nur geringfügig (2,9 auf 3,1, die Vergleichspräzision bleibt nahezu unverändert bei etwa 34%. 33
Nachfolgend ein Beispielchromatogramm der MOSH Fraktion der standardisierten Auswertung eines Labors mit deutlich differierenden Ergebnissen (L_08): eigene Angabe: 17,0 Robuster Mittelwert: 9,7 Berechnung WEIG: 8,6 Auffälligkeiten, mögliche Ursachen: Interne Standards überladen (Fronting), Peakform sehr unterschiedlich kein Basislinienproblem Fehler bei Berechnung? aufsitzende Signalpeaks nicht abgezogen? 34
Recyclingkarton Labor MOSH MOSH stand. MOAH MOAH stand. L_01 360 325 96 102 L_02 294 126 L_03 350 647 94 123 L_04 364 317 66,1 93 L_05 344 349 103 103 L_06 314 227 86,1 85 L_07 180 249 84 104 L_08 328 359 86 129 L_09 360 364 95 107 L_10 362 310 97,66 98,5 L_11 349 293 82,37 104 L_12 269 252 115 85 L_13 84 320 58,8 95,3 L_14 342 332 90,92 113 L_15 284 234 89,4 73 L_16 410 128 L_17 354 368 106 168 Anzahl Daten 17 15 17 15 Anzahl Werte 17 15 17 15 Minimalwert 84 227 58,8 73 Maximalwert 410 647 128 168 Arithmetischer Mittelwert 315 330 94,4 106 Robuster Mittelwert 329 314 94,3 103 VB (95%) 46,7 62,4 17,2 18,4 Median 344 320 94 103 Vergleich Stdabw. 48,2 60,5 17,7 17,8 Horwitz Stdabw. 22,0 21,1 7,6 8,2 Rel. Vergleich Stdabw. 14,7% 19,3% 18,8% 17,3% Rel. Horwitz Stdabw. 6,7% 6,7% 8,1% 8,0% HORRAT 2,2 2,9 2,3 2,2 Beim Recyclingkarton verändern sich die Robusten Mittelwerte um ca. 5% (MOSH) bzw. 9% (MOAH). Bei der MOSH Fraktion verschlechtert sich die Relative Vergleichsstandardabweichung von 15% auf 19%, bei den Aromaten verändert sich die Präzision nur unwesentlich. 35
Nachfolgend ein Beispielchromatogramm der MOSH Fraktion der standardisierten Auswertung eines Labors mit deutlich differierenden Ergebnissen (L_13): eigene Angabe: 84 Robuster Mittelwert: 329 Berechnung WEIG: 320 Auffälligkeiten, mögliche Ursachen: Interne Standards sehen gut aus kein sichtbares Basislinienproblem Fehler bei Berechnung? aufsitzende Peaks abgezogen? 36
Reis Labor MOSH MOSH stand. MOAH MOAH stand. L_01 1,7 1,4 0,3 0,4 L_02 1,6 0,15 L_03 1,9 3,3 0,45 0,5 L_04 1,5 2,4 < 0,5 0,9 L_05 1,8 1,9 0,52 0,5 L_06 1,3 1,0 0,2 0,3 L_07 2,0 2,2 0,4 0,6 L_08 1,6 1,8 < 0,5 0,5 L_09 3,2 2,1 0,55 0,5 L_10 1,6 2,0 0,41 0,3 L_11 2,0 1,5 0,35 0,4 L_12 3,1 1,5 3,8 1,5 L_13 1,0 0,9 0,29 0,4 L_14 1,64 2,4 0,39 0,7 L_15 1,6 1,8 0,5 0,5 Anzahl Daten 15 14 15 14 Anzahl Werte 15 14 13 14 Minimalwert 1,0 0,9 0,15 0,3 Maximalwert 3,2 3,3 3,8 1,5 Arithmetischer Mittelwert 1,8 1,9 0,64 0,57 Robuster Mittelwert 1,7 1,8 0,40 0,51 VB (95%) 0,36 0,64 0,17 0,19 Median 1,6 1,9 0,40 0,50 Vergleich Stdabw. 0,35 0,60 0,15 0,17 Horwitz Stdabw. 0,26 0,27 0,07 0,09 Rel. Vergleich Stdabw. 20,0% 32,5% 38,8% 34,1% Rel. Horwitz Stdabw. 14,7% 14,6% 18,4% 17,7% HORRAT 1,4 2,2 2,1 1,9 Bei der MOSH Fraktion ergibt sich eine deutliche Verschlechterung der Präzison im Vergleich der beiden Auswertevarianten, bei der MOAH Fraktion kommt es zu einer leichten Verbesserung der Vergleichspräzision. Die Robusten Mittelwerte verändern sich bei beiden Fraktionen nur unwesentlich. 37
Haselnussöl Labor MOSH MOSH stand. MOAH MOAH stand. L_01 13,9 14,3 5,3 5,5 L_02 16,9 7,3 L_03 15 28,2 < 2,0 1,4 L_04 9,7 6,9 2,8 5,2 L_05 17 11,8 12,3 1,5 L_06 13,2 6,5 4,8 6,6 L_07 9,3 10,3 4 4,3 L_08 16,1 17,2 2,7 5,0 L_09 23 14,9 8 8,2 L_10 27,3 8,8 8,04 2,1 L_11 16,5 16,3 6,39 8,4 L_13 10,3 14,1 3,0 5,6 L_14 17,2 14,2 9,1 8,1 Anzahl Daten 13 12 13 12 Anzahl Werte 13 12 12 12 Minimalwert 9,3 6,5 2,7 1,4 Maximalwert 27,3 28,2 12,3 8,4 Arithmetischer Mittelwert 15,8 13,6 6,1 5,2 Robuster Mittelwert 15,4 12,9 6,0 5,2 VB (95%) 5,4 5,5 3,4 3,3 Median 16,1 14,2 5,8 5,4 Vergleich Stdabw. 4,8 4,7 3,0 2,8 Horwitz Stdabw. 1,6 1,4 0,73 0,65 Rel. Vergleich Stdabw. 31,4% 36,6% 49,6% 54,8% Rel. Horwitz Stdabw. 10,6% 10,9% 12,2% 12,5% HORRAT 3,0 3,6 4,0 4,4 Beim Haselnussöl kommt es bei beiden Fraktionen zu einer Verschlechterung der Relativen Vergleichsstandardabweichung, bei gleichzeitiger Abnahme der Robusten Mittelwerte. 38
Nachfolgend ein Beispielchromatogramm der MOAH Fraktion der standardisierten Auswertung eines Labors mit deutlich differierenden Ergebnissen (L_14, vor der Nachbearbeitung und Korrektur des Labors): eigene Angabe: 19 Robuster Mittelwert: 6,3 Berechnung WEIG: 5,2 Auffälligkeiten, Diskussionsansätze: Differenzen in den Flächen der Internen Standards (möglicherweise störende Interferenzen) deutliches Basislinienproblem 39
11 Fazit Positionspapier Im Rahmen der Besprechung dieser Laborvergleichsuntersuchung am 08.08.2013 in Berlin wurden folgende Ergebnisse erarbeitet, die als sog. Positionspapier zusammengefasst, den Extrakt der statistischen Auswertung und der fachlichen Diskussion widerspiegeln. 1. Zielsetzung Anhand dieser LVU sollten folgende Aspekte erfasst werden: Aussagen über Eignung und Leistungsfähigkeit der Verfahren quantitative Erfassung der Vergleichspräzision der Methoden Feststellung möglicher Störeinflüsse, kritische Punkte Konkretisierung der vorliegenden Prüfverfahren (klare, eindeutige Beschreibung der Durchführung) keine Leistungsbeurteilung einzelner Laboratorien Auswahl der geeigneten Methode Schaffung von Grundlagen für eine mögliche Standardisierung 2. Ergebnisse Nachfolgend die bei dieser Laborvergleichsuntersuchung erreichten Vergleichspräzisionen und die resultierenden HORRAT Werte und erweiterten Messunsicherheiten (siehe Pkt. 5) in der Übersicht: HORRAT U HORRAT U Matrix MOSH MOAH RSD R (k=2) RSD R (k=2) Schokolade 39% 3,5 80% 34% 2,5 70% Recyclingkarton 15% 2,2 30% 19% 2,3 40% Reis 20% 1,4 40% 39% 2,1 80% Haselnussöl 31% 3,0 60% 50% 4,0 100% Bei den beiden Probenmustern Recyclingkarton und Reis, die aufgrund ihrer Zusammensetzung (z.b. Fettgehalt und Störungen durch Matrixinterferenzen) als weniger komplex eingestuft werden, wurden auch entsprechend die niedrigsten Laborvergleichspräzisionen erzielt. Bei der MOAH Fraktion der Reisprobe, deren Gehalt im Bereich der Bestimmungsgrenze der Laboratorien liegt (ca. 0,5 ), ergibt sich erwartungsgemäß ein deutlich höherer Wert für die Vergleichspräzision. Aus diesem Grund kann der Parameter MOAH bei dieser Matrix nur eingeschränkt bewertet werden. Bei der Schokolade und dem Haselnussöl ergeben sich bei der statistischen Auswertung höhere Vergleichspräzionen. Beim Haselnussöl befindet sich der robuste Mittelwert für die MOAH Fraktion ebenfalls im Bereich der Bestimmungsgrenze für ein pflanzliches Öl (ca. 4 ). Aus diesem Grund kann auch in diesem Fall der Parameter MOAH nur eingeschränkt bewertet werden. 40
3. Kritische Punkte In der Diskussionsrunde der Teilnehmer wurden im Wesentlichen die nachfolgend aufgeführten Punkte als kritisch eingestuft: Integration der Chromatogramme Basislinie chromatografische Schnitte chromatografische Interferenzen Integration der Gaschromatogramme Die Diskussion der Ergebnisse insbesondere der Vergleich von Laborauswertung und standardisierter, rechnergestützter Auswertung ergab, dass eine der Hauptursachen für abweichende Ergebnisse bei der unterschiedlichen Integration der Gaschromatogramme liegt. Es gibt hier zwei grundsätzlich verschiedene Herangehensweisen. Zum einen den als pragmatisch bezeichneten Ansatz, bei dem alle auf einem Mineralölberg aufsitzenden Peaksignale nicht in die Summe der erfassten MKW einbezogen werden. Dieser Ansatz wurde von der Mehrzahl der teilnehmenden Labore präferiert. Nachfolgend die Vorgehensweise bei dieser Auswertung am Beispiel der Schokolade aus der Vergleichsuntersuchung: 1. Festlegung der Basislinie und des Integrationsbereiches 2. Bestimmung der Gesamtfläche des Mineralölberges mit den aufsitzenden Peaks (1) 3. Integration der aufsitzenden Peaksignale (2) 4. Subtraktion der Summe der aufsitzenden Signale von der Gesamtfläche (eingeschlossene Fläche entspricht dem Summenparameter für die MOSH bzw. MOAH Fraktion) Abb.: Auswertung eines unaufgelösten Peakhaufens mit Abschneiden der aufsitzenden Peaksignale 41
Bei Kartonverpackungen wird angenommen, dass detektierte aufsitzende Peaks alle aus der Fraktion der gesättigten Kohlenwasserstoffe stammen (MOSH), wohingegen in der MOAH Fraktion wie oben beschrieben verfahren wird (alle aufsitzenden Signale werden abgezogen) 3, da die Aromaten in der Gaschromatografie unaufgelöste Peakhaufen ohne namhafte aufsitzende Signale zeigen. Werden die aufsitzenden Peaks nicht mit erfasst, so ist vor allem bei der MOSH Fraktion von Minderbefunden auszugehen. Für die MOAH Fraktion ist die Gefahr einer aus toxikologischer Sicht relevanten Unterschätzung der Kohlenwasserstofffraktion erheblich geringer. Es handelt sich damit letztendlich um eine Konventionsmethode, die definiert, was analytisch als Mineralölkohlenwasserstoffe bestimmt wird. Dieser Ansatz wird ebenfalls in dem Entwurf einer internationalen Norm (ISO/CD 17780, Animal and vegetable fats and oils Determination of aliphatic hydrocarbons in vegetable oils) präferiert. Die auf einem Mineralölberg aufsitzenden Peaksignale können mit einem FID als Detektor nicht identifiziert werden. Damit besteht die Möglichkeit, dass auch Verbindungen erfasst werden, die nicht zu den Mineralölkohlenwasserstoffen zählen (z.b. in der Probe vorhandene biogene Kohlenwasserstoffe wie Olefine, Squalene oder Sterene). Auch mit einem massenselektiven Detektor ist dies bei der sehr komplexen Zusammensetzung der Peakhaufen oftmals nicht möglich. Die alternative Vorgehensweise bei der Integration ist die teilweise Berücksichtigung der aufsitzenden Peaksignale. Nur die natürlich in Lebensmitteln vorkommenden Anteile als Aufsetzer auf den MOH Haufen werden hier von der integrierten Gesamtfläche abgezogen (Voraussetzung Einzelkomponentenidentifikation). Eine Identifizierung dieser Substanzen ist allerdings nur mit einem erheblich höheren analytischen Aufwand (z.b. über eine GCxGC TOF Bestimmung), dem Vorhandensein der entsprechenden analytfreien Matrix (Blindmatrix) als Vergleich oder einer profunden, langjährigen Erfahrung möglich. Abb.: Berücksichtigung aufsitzender Peaks auf einem Mineralölberg 3 BfR Kompendium: Messung von Mineralöl Kohlenwasserstoffen in Lebensmitteln und Verpackungsmaterialien 42
Im Hinblick auf eine notwendige Standardisierung des Verfahrens zur Vermeidung methodischer Unsicherheiten und zur Erzielung vergleichbarer Analysenergebnisse empfiehlt deshalb ein Großteil der Projektteilnehmer den pragmatischen Ansatz. Die Diskussion zeigte aber auch, dass einige Teilnehmer aus dem Umfeld der staatlichen Überwachung bzw. Risikobewertung im Sinne des vorbeugenden Verbraucherschutzes diesen Konventionsansatz kritisch sehen, da er tendenziell zu niedrigeren Ergebnissen führt. Dies ist problematisch, wenn analytische Daten für eine Expositionsabschätzung und Risikobeurteilung verwendet werden oder ein Konformitätsnachweis geführt werden soll. Basislinie Die Basislinie ist das Grundrauschen des Detektorsignals ohne Probensignale. Die Festlegung der Basislinie hat einen enormen Einfluss auf die Größe der integrierten Fläche. Grundvoraussetzung ist folglich eine flache Basislinie, idealer Weise eine Horizontale ausgehend vom tiefsten Punkt, entweder nach dem Lösungsmittelpeak oder nach der Elution der MOSH bzw. MOAH Haufen. Mit steigender Säulentemperatur tritt das Säulenbluten stärker hervor und die Basislinie driftet weg, da Teile der stationären Phase verstärkt abdampfen. Bei den üblicherweise verwendeten Trennsäulen mit geringer Filmdicke sollte es aber den Erfahrungen der Teilnehmer zufolge gelingen (zumindest bis zur Elution von ca. C 40 ) eine horizontale Basislinie zu erhalten. Nachfolgend das Chromatogramm der MOAH Fraktion eines Teilnehmers ohne Basislinienkorrektur (blaue Konturlinie). Abb.: Chromatogramm der MOAH Fraktion der Probe Haselnussöl ohne Basislinienkorrektur (blau) bzw. mit Korrektur (rosa) Das Festlegen der Basislinie ist in diesem Fall nicht möglich und führte bei diesem Labor deshalb auch zu stark abweichenden Werten. Die Überprüfung der Basislinie mit einem Lösemittel Blindwertchromatogramm ist somit essentieller Bestandteil eines Systemeignungstests und auch innerhalb einer Analysensequenz zu prüfen. 43
Chromatografische Schnitte Als Empfehlung der Teilnehmer sollen bei der Integration der Chromatogramme von Lebensmitteln und Verpackungen folgende Schnitte vorgenommen werden: MOSH C 10 C 16 >C 16 C 20 >C 20 C 24 >C 24 C 35 MOAH C 24 >C 24 C 35 MOSH Die Fraktion C 10 bis C 16 erfasst die nicht bio akkumulierenden flüchtigen Komponenten (Richtwert gemäß BfR 2011: 12 ). Der Schnitt wird knapp nach dem n C 16 Alkan Signal gelegt, weil die iso C 16 vorher eluiert werden und somit alle C 16 MOSH der <C 16 Fraktion zugewiesen sind. Dass ein kleinerer Anteil der iso C 17 vor n C 16 eluiert wird und damit in den falschen Bereich gelangt, muss hingenommen werden 3. Für die Fraktion von >C 16 bis C 20 existiert ein Beurteilungsrichtwert gemäß BfR 2013 von 4. Der Schnitt bei n C 24 (wiederum direkt hinter dem entsprechenden Signal) dient der Abschätzung des maximalen Übergangs auf der Basis, dass der Übergang über die Gasphase bei Raumtemperatur bis dahin relevant ist. Eine namhafte Migration von MOSH höherer Molekularmasse setzt in der Regel benetzenden Kontakt oder höhere Temperaturen voraus. Fetthaltige, feinteilige Pulver können Ausnahmen dieser Regel sein 3. Kohlenwasserstoffe über n C 35 werden zum jetzigen Zeitpunkt als nicht mehr relevant eingestuft, da sie vom menschlichen Organismus nicht mehr aufgenommen werden. MOAH Da für die MOAH keine toxikologisch begründete Veranlassung besteht, nach Kohlenwasserstoffen über und unter der Molekularmasse von C 16 zu trennen, wird bis n C 24 aufsummiert, wenn der zu erwartende Transfer über die Gasphase bei Raumtemperatur von Interesse ist, sonst direkt bis n C 35. Auch die Begrenzung bei n C 35 ist nicht toxikologisch begründet, sondern ergibt sich aus der Notwenigkeit eines definierten Abbruchs und der Analogie zu den MOSH 3. Für die Bestimmung von Mineralölkohlenwasserstoffen in Lebensmitteln erscheint für eine toxikologische Bewertung immer die Aufsummierung bis C 35 angezeigt. Ein Schnitt nach C 24 ist lediglich für die Ursachenforschung zur erfolgten Belastung von Interesse. Chromatografische Interferenzen In beiden Ziel Fraktionen können abhängig von der Matrix mehr oder weniger starke Störungen durch interfrierende Substanzen auftreten. Sowohl für die MOSH als auch die MOAH Fraktion gibt es in der Literatur beschriebene zusätzliche Aufreinigungstechniken zur Entfernung (bzw. Minimierung) dieser Interferenzen: Aufreinigung der MOSH Fraktion zur Entfernung der natürlichen längerkettigen n Alkane mit Aluminiumoxid Aufreinigung der MOAH Fraktion zur Entfernung der natürlichen Olefine (z.b. Terpene, Squalen und seine Isomerisierungsprodukte) mittels Epoxidierung 44
Auch bei diesen zusätzlichen Hilfstechniken gibt es bei den Teilnehmern Unsicherheiten bezüglich der methodischen Durchführung. Im Rahmen der Datenerhebung wurden allerdings keine detaillierten Angaben zur Probenvorbereitung erhoben. Die Diskussion zeigte aber auch hier den Wunsch der Teilnehmer und die Notwendigkeit nach einer standardisierten und validierten Vorgehensweise. 4. Bestimmungsgrenzen In der nachfolgenden Tabelle sind die nach derzeitigem Stand der Analytik üblichen Bestimmungsgrenzen (basierend auf den Ergebnisangaben und Erfahrungen der Teilnehmer dieser LVU) in Abhängigkeit vom Fettgehalt als Orientierungswerte aufgeführt. Die Bestimmungsgrenzen der Verfahren sind aber nicht nur von dieser Limitierung der Trennsäulen für Fett oder Öl abhängig, sondern von zahlreichen weiteren Faktoren, u.a. der Verteilung der nachgewiesenen Kohlenwasserstoffe, interferierenden Matrixkomponenten, additiv eingesetzten Anreicherungsverfahren, dem verwendeten chromatographischen System (Säulenlänge, Temperaturprogramm etc., also Spreizung des Schmierölbergs). Fettgehalt <4% z.b. Reis, Mais, Nudeln bis ca. 20% z.b. Cerealien, Müsli bis ca. 40% z.b. Schokolade, Nuss Nougat Paste > 40% z.b. pflanzliches Öl Bestimmungsgrenze 0,1 0,2 0,5 0,5 1 2 4 5. Messunsicherheit Da der überwiegende Teil der Ergebnisvarianz mit der Leistungsfähigkeit und Robustheit des individuell verwendeten chromatographischen Systems sowie der Integration der Mineralölhaufen verbunden ist, sollte eine standardisierte Vorgehensweise in Zukunft zu einer deutlichen Reduktion der Messunsicherheit führen. Eine Abschätzung der Messunsicherheit kann aus der Vergleichsstandardabweichung dieser LVU erfolgen. Zu diesem Zweck wird RSD R mit einem Faktor 2 multipliziert (U = 2 x RSD R ) 4. Das Ergebnis ist ein Schätzwert für die erweiterte Messunsicherheit (U). Es resultieren matrixabhängige Werte für U der beiden Fraktionen zwischen 30% und 80% (ohne Berücksichtigung der Daten im Bereich der Bestimmungsgrenze der Methode). 4 DIN ISO 11352, Abschätzung der Messunsicherheit beruhend auf Validierungs und Kontrolldaten 45
6. Fazit In Anbetracht der Komplexität der Analytik, Anwendung verschiedener methodischer Ansätze und damit einer nicht standardisierten Vorgehensweise bei der Durchführung und Auswertung, sind die erzielten Ergebnisse als durchweg positiv zu bewerten. Nachteilig wirkte sich ebenfalls der Zeitpunkt der Durchführung aus, da sich einige der Labore noch in einer gewissen Einübphase (Etablierung der Methode) befanden, speziell Labore mit der HPLCxGC Kopplung. Bei den weniger komplexen Proben (Reis und Kartonverpackung) sind die erzielten Vergleichspräzisionen aber schon jetzt gut ausgefallen. Alle Beteiligten sind sich einig, dass weitere Vergleichsuntersuchungen bzw. Eignungsprüfungen als essentielle Bausteine zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Labore wichtig und notwendig sind. Gemäß EFSA Kompendium vom Juni 2012 ist die derzeit effizienteste Methode zur Bestimmung von MOSH und MOAH die Trennung der Fraktionen mittels HPLC und gekoppelter GC mit Flammenionisationsdetektor (FID). Dieses Verfahren wurde bei dieser Vergleichsuntersuchung auch am häufigsten angewandt (insgesamt 10 Labore). Sowohl die HPLC GC/FID als auch die Manuelle Methode (insgesamt 6 Labore) haben sich im Rahmen dieser LVU als gleichberechtigte Verfahren gezeigt. Die Ergebnisse und die Diskussion der Teilnehmer dieser Laborvergleichsuntersuchung verdeutlichen, dass durch eine standardisierte Vorgehensweise bei dieser komplexen Analytik grundsätzlich vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden können. Neben dem Erfordernis eines genormten Prüfverfahrens erscheint es zur Gewährleistung einer Vergleichbarkeit derzeit sinnvoll, in Prüfberichten zur Mineralölanalytik Details zur Auswertung anzugeben (z.b. Integration mit bzw. ohne aufsitzende Peaksignale). Desweiteren besteht Einigkeit darüber, dass bei auffälligen Positivbefunden oder zur Verdeutlichung der Interpretation der Ergebnisse (z.b. Identifizierung möglicher Kontaminationsquellen), die Bereitstellung der entsprechenden Chromatogramme, zusätzlich zum Analysenbericht, empfehlenswert ist. 46