Development and Uncertainty Evaluation of Reference Material of Caffeine Solution in Methanol-Water
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摘要: 研制了液相色谱-质谱联用仪(LC-MS) 校准用甲醇水中咖啡因溶液标准物质并进行不确定度评定。以咖啡因纯品、色谱级甲醇和实验室一级用水为原材料,利用质量平衡法对咖啡因纯品进行纯度核验,利用基准方法重量—容量法配制浓度9.94 mg/L甲醇水中咖啡因溶液标准物质。采用液相色谱法对9.94 mg/L甲醇水中咖啡因标准溶液和国家二级标准物质GBW(E)130453进行量值比对,并对溶液标准物质的均匀性、短期稳定性和长期稳定性进行考察。结果表明研制的9.94 mg/L的甲醇水中咖啡因溶液标准物质的均匀性和稳定性良好,相对扩展不确定度为2% (k=2),有效期为12个月。Abstract: The reference material of caffeine in methanol-water for LC-MS calibration was developed, and uncertainty was evaluated. Using pure caffeine, chromatographic grade methanol, and laboratory first-grade water as raw materials, the purity of the pure caffeine product was verified by the mass balance method, and the standard method weight-volume method was used to prepare the reference material of the caffeine solution in methanol with a concentration of 9.94 mg/L. Liquid chromatography was used to compare the value of the 9.94 mg/L standard solutions of caffeine in methanol with the national certified reference material GBW(E)130453, and the uniformity, short-term stability, and long-term stability of the solution were studied. The results show that the developed 9.94 mg/L reference material of caffeine in methanol-water has good uniformity and stability, with a relative extended uncertainty of 2% (k=2) and a validity period of 12 months.
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Key words:
- caffeine /
- LC-MS calibration /
- standard solution /
- uncertainty
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表 1 以1.0 mL/min的甲醇-纯水(V/V)不同配比梯度洗脱
Table 1. Gradient elution with different proportions with 1.0 mL/min methanol-pure water (V/V)
时间(min) 流速(mL/min) 甲醇(%) 水
(%)0 1.0 95 5 0.5 1.0 95 5 2.0 1.0 90 10 5.0 1.0 70 30 8.0 1.0 50 50 10.0 1.0 30 70 12.0 1.0 30 70 15.0 1.0 20 80 20.0 1.0 20 80 28.0 1.0 90 10 30.0 1.0 95 5 表 2 液相色谱法峰面积归一化法的测定数据
Table 2. Measurement data of the area normalization method of liquid chromatography
测量次数 测量结果(%) 1 99.92 2 99.89 3 99.91 4 99.90 5 99.87 6 99.91 平均值 99.88% 标准偏差 0.032% 表 3 咖啡因/甲醇水溶液标准物质均匀性检验测量结果
Table 3. Homogeneity results of reference materials of caffeine in methanol-water
瓶号 测量值(mg/L) 均值(mg/L) 1 9.972 9.968 9.977 9.972 2 9.957 9.969 9.942 9.956 3 9.967 9.944 9.949 9.953 4 9.976 9.942 9.968 9.962 5 9.985 9.964 9.982 9.977 6 9.954 9.940 9.964 9.953 7 9.964 9.948 9.945 9.952 8 9.964 9.948 9.951 9.954 9 10.001 9.951 9.982 9.978 10 9.961 9.940 9.957 9.953 11 9.973 9.946 9.947 9.955 12 9.960 9.956 9.968 9.961 13 9.971 9.978 9.945 9.965 14 9.980 9.956 9.979 9.972 15 9.967 9.956 9.977 9.967 整体平均值 9.962 mg/L 组间平方和Q1 0.0036 组内平方和Q2 0.0055 组间自由度V1 14 组内自由度V2 30 ${s}_{1}^{2}=\dfrac{ {Q}_{1} }{ {V}_{1} }$ 0.0003 ${s}_{2}^{2}=\dfrac{ {Q}_{2} }{ {V}_{2} }$ 0.0002 $F=\dfrac{ {s}_{1}^{2} }{ {s}_{2}^{2} }$ 1.4 $ {F}_{0.05}\left(\mathrm{14,30}\right) $ 2.04 结论 $ F<{F}_{0.05}\left(14.30\right) $,则该样品均匀性良好 表 4 咖啡因甲醇水溶液标准物质稳定性检验测量结果
Table 4. Stability results of reference materials of caffeine in methanol-water
时间(月) 测得值(mg/L) 0 9.946 1 9.953 3 9.955 5 9.949 8 9.956 12 9.961 稳定性检验线性拟合 斜率b10.0009;截距b0:9.949
斜率标准偏差${s}_{ {b}_{1} } $=0.0004
$ {t}_{0.95,4} $=2.78,$ {t}_{0.95,4}\cdot {s}_{{b}_{1}} $=0.0010
$ \left\lceil { {b}_{1} } \right\rceil $<$ {t}_{0.95,4}\cdot {s}_{{b}_{1}} $结论 $ \left\lceil { {b}_{1} } \right\rceil $<$ {t}_{0.95,4}\cdot {s}_{{b}_{1}} $则稳定性没有显著变化,在12个月
内,该样品具有良好的稳定性表 5 样品称量过程中产生的标准不确定度
Table 5. Uncertainty from sample weighing
检定结果(mg) 偏载误差 0.023 重复性 0.005 示值误差(0≤m≤50) −0.014 分辨率 0.001 标准不确定度 0.03 表 6 1000 mL容量瓶定容重复性数据
Table 6. 1000 mL volumetric flask constant volume repeatability data
实验次数 称重(g) 1 1266.00 2 1265.75 3 1266.03 4 1266.15 5 1265.89 6 1265.73 7 1266.25 8 1266.17 9 1266.21 10 1265.82 平均值(g) 1266.00 RSD 0.015% 标准偏差(mL) 0.015%×1000=0.15 表 7 甲醇水中咖啡因溶液标准物质的量值比对结果
Table 7. Verification results of reference materials of caffeine in methanol-water
编号 1 2 3 X标准值(mg/L) 10 U标准值(mg/L) 0.2 X测量值(mg/L) 9.946 9.953 9.955 U测量值(mg/L) 0.199 $ \left|{E}_{n}\right| $ 0.19 0.17 0.16 -
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