食品中蛋白質(zhì)測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定

李金華

摘要：對(duì)凱氏定氮法測(cè)定食品蛋白質(zhì)含量進(jìn)行不確定度的評(píng)定，根據(jù)測(cè)定方法建立數(shù)學(xué)模型，分析測(cè)量不確定度來(lái)源，計(jì)算各不確定度分量和擴(kuò)展不確定度。結(jié)果當(dāng)K=2 ( 置信概率95%) 時(shí)，食品中蛋白含量為56.62% ，不確定度為0.96%。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室蛋白含量檢測(cè)能力和質(zhì)量控制能力。

關(guān)鍵詞：凱氏定氮法食品蛋白含量不確定度

1 測(cè)量蛋白質(zhì)的方法

稱取混勻的樣品0.1～0.5g（精確至0.001g），放入干燥的凱氏燒瓶中加入復(fù)合催化劑10g、濃硫酸25ml和幾粒玻璃珠，瓶口蓋以玻璃漏斗用電爐開始緩慢加熱，當(dāng)泡沫消失后，強(qiáng)熱至沸。待瓶壁不附由碳化物時(shí)，且瓶?jī)?nèi)液體為澄清淺綠色后，繼續(xù)加熱30分鐘。

待分解液冷卻后，用蒸餾水沖洗玻璃漏斗及燒瓶瓶頸，并稀釋至200ml，將凱氏燒瓶移于蒸餾架上，在冷凝管下端接500ml錐形瓶作接受器，瓶?jī)?nèi)預(yù)先注入2%硼酸溶液50ml及混合指示液10滴，將冷凝管的下口插入錐形瓶的液體中，然后沿凱氏燒瓶頸壁緩慢加入40%氫氧化鈉溶液70～100ml，打開冷卻水，立即連接蒸餾裝置，進(jìn)行蒸餾，至流出液為原體積的3/5時(shí)停止加熱。使冷凝管下口離開錐形瓶，用少量水沖洗冷凝管，洗液并入錐形瓶中。

將錐形瓶?jī)?nèi)的液體用0.05mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，使溶液由藍(lán)綠色變?yōu)榛易仙?，即為終點(diǎn)。

計(jì)算樣品的蛋白含量。

2 被測(cè)量的數(shù)學(xué)模型

2.1 蛋白含量的計(jì)算公式

X=×100

X——樣品中蛋白質(zhì)的含量，g/100g；V1——滴定樣品時(shí)消耗0.05mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；V0——空白試驗(yàn)時(shí)消耗0.05mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；C——硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；m——樣品的質(zhì)量，g；6.25——氮換算成蛋白質(zhì)的系數(shù)；0.028——1mL1mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于氮的質(zhì)量，g。

2.2 不確定度的傳播率

ur（X）=[uC(H2SO4)+u(V1-V0)+u(m)+u(rep)]1/2

3 不確定度的來(lái)源

本實(shí)驗(yàn)中不確定度的來(lái)源有硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、滴定樣品時(shí)消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積、空白試驗(yàn)時(shí)消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積、產(chǎn)品的質(zhì)量及重復(fù)性。

4 分析和量化不確定度分量

4.1 硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C(H2SO4）=0.05mol/L的不確定度

4.1.1 0.05mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定

配置：量取6ml濃硫酸，緩緩注入2000ml水中，搖勻。

標(biāo)定：精密稱取0.2g無(wú)水碳酸鈉，溶于50ml水中，加10滴混合指示劑。

把配置好的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液倒入50ml的滴定管內(nèi)，滴定至溶液由綠色變?yōu)榘导t色。在電爐上加熱并保持微沸2分鐘，冷卻后繼續(xù)滴定至暗紅色。

4.1.2 不確定度來(lái)源有：稱取無(wú)水碳酸鈉的質(zhì)量、無(wú)水碳酸鈉的純度、滴定樣液消耗硫酸溶液的體積、滴定空白消耗硫酸溶液的體積、無(wú)水碳酸鈉的摩爾質(zhì)量。

①ur(Na2CO3)

用萬(wàn)分之一天平稱量，天平檢定證書給出最大允許誤差為±1.0mg，按均勻分布考慮，兩次稱重：

u(mNa2CO3)=[()2+()2]1/2=0.82mg

ur(mNa2CO3)=0.82×10-3/0.2000=0.41%

②ur(PNa2CO3)

供應(yīng)商給出純度PNa2CO3=（100±0.05）%，矩形分布

u（PNa2CO3）=0.0005/=0.00029

ur(PNa2CO3)=0.00029/1=0.029%

③體積V1

滴定管校準(zhǔn)誤差影響

證書給出50ml校準(zhǔn)誤差為0.05ml，按三角分布

u1=0.05/=0.021ml

實(shí)際溫度與校準(zhǔn)時(shí)溫度不一致的影響，溫度變化范圍±4℃

水膨脹系數(shù)a=2.1×10-4/℃，滴定管體積50ml，矩形分布

u2=50×2.1×10-4/=0.006ml

終點(diǎn)判定偏差

體積V2=0.05ml，u（VExcess）=0.004，根據(jù)資料肉眼判斷的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.03ml

校準(zhǔn)、溫度效應(yīng)及終點(diǎn)判定偏差相互獨(dú)立，等當(dāng)點(diǎn)時(shí)的體積V=V1-V2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u（V）=u（V1-V2）

=（0.0212+0.0062+0.0042+0.032）1/2=0.024ml

滴定時(shí)消耗硫酸溶液的體積36.78ml，ur（V）=0.024/

36.78=0.065%

④u(MNa2CO3)

MNa2CO3=2×22.98977+12.0107+3×15.9994

=105.98844g/mol，

u(MNa2CO3)=0.0019g/mol

ur(MNa2CO3)=0.0019/105.98844=0.0018%

硫酸溶液濃度的不確定度：

urC（H2SO4）=(0.412+0.0292+0.0652+0.00182)1/2%

=0.42%

4.2 滴定樣品及空白時(shí)消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積

4.2.1 校準(zhǔn)：2.00ml滴定管最大允許差為0.01ml，按三角分布計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=0.0041ml。

4.2.2 溫度效應(yīng)：假設(shè)溫度變化范圍±4℃，水膨脹系數(shù)a=2.1×10-4/℃，近似矩型分布，2ml溶液產(chǎn)生的不確定度為：=9.69×10-4ml。

終點(diǎn)判定偏差

滴定空白時(shí)體積V0=0.05ml，u（VExcess）=0.004，根據(jù)資料肉眼判斷的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.03ml，校準(zhǔn)、溫度效應(yīng)及終點(diǎn)判定偏差相互獨(dú)立，等當(dāng)點(diǎn)時(shí)的體積ΔV=V1-V0，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ΔV）=u（V1-V0）=[0.00412+(9.69×10-4)2+0.0042+0.032]1/2=0.031

ur（ΔV）=0.031/6.93=0.45%

4.3 蛋白質(zhì)量的不確定度ur（m）

用萬(wàn)分之一天平稱量，天平檢定證書給出最大允許誤差為±1.0mg，按均勻分布考慮

u（m）=()1/2=0.58（mg）

ur（m）=u（m）/m=0.58/100.0=0.058%

4.4 重復(fù)性rep

十次測(cè)量平均結(jié)果為：=55.62%

單次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

SX==0.018%

十次測(cè)量結(jié)果平均值的實(shí)驗(yàn)偏差：

u(rep)===0.0057%

ur(rep)==0.01%

4.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

蛋白質(zhì)含量的計(jì)算公式：

X=×100，使用ΔV代替V1-V0則：X=ΔV××100

ur（X）=[uC(H2SO4)+u(V1-V0)+u(m)+u(rep)]1/2%

=[0.422+(0.45)2+(0.01)2]1/2%

=0.85%

uc(X)=x×ur(X)=(56.62×0.85%)%=0.48%

5 蛋白質(zhì)含量結(jié)果的報(bào)告

包含因子k=2，計(jì)算擴(kuò)展不確定度u=2×0.48%=0.96%。

這里采取只進(jìn)不舍的修約規(guī)則，測(cè)量蛋白質(zhì)含量的結(jié)果為：X=（56.62±0.96）%，k=2。

6 結(jié)束語(yǔ)

食品中蛋白含量測(cè)量不確定度的主要來(lái)源為標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、滴定樣品時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積、空白試驗(yàn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積、產(chǎn)品質(zhì)量及重復(fù)性引入的不確定度，根據(jù)不確定度結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室分析誤差可控制在允許值內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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