| 标题 | 食品中蛋白质测量结果不确定度的评定 |
| 范文 | 李金华 摘要：对凯氏定氮法测定食品蛋白质含量进行不确定度的评定，根据测定方法建立数学模型，分析测量不确定度来源，计算各不确定度分量和扩展不确定度。结果当K=2 ( 置信概率95%) 时，食品中蛋白含量为56.62% ，不确定度为0.96%。加强实验室蛋白含量检测能力和质量控制能力。 关键词：凯氏定氮法食品蛋白含量不确定度 1 测量蛋白质的方法 称取混匀的样品0.1～0.5g（精确至0.001g），放入干燥的凯氏烧瓶中加入复合催化剂10g、浓硫酸25ml和几粒玻璃珠，瓶口盖以玻璃漏斗用电炉开始缓慢加热，当泡沫消失后，强热至沸。待瓶壁不附由碳化物时，且瓶内液体为澄清浅绿色后，继续加热30分钟。 待分解液冷却后，用蒸馏水冲洗玻璃漏斗及烧瓶瓶颈，并稀释至200ml，将凯氏烧瓶移于蒸馏架上，在冷凝管下端接500ml锥形瓶作接受器，瓶内预先注入2%硼酸溶液50ml及混合指示液10滴，将冷凝管的下口插入锥形瓶的液体中，然后沿凯氏烧瓶颈壁缓慢加入40%氢氧化钠溶液70～100ml，打开冷却水，立即连接蒸馏装置，进行蒸馏，至流出液为原体积的3/5时停止加热。使冷凝管下口离开锥形瓶，用少量水冲洗冷凝管，洗液并入锥形瓶中。 将锥形瓶内的液体用0.05mol/L硫酸标准溶液滴定，使溶液由蓝绿色变为灰紫色，即为终点。 计算样品的蛋白含量。 2 被测量的数学模型 2.1 蛋白含量的计算公式 X=×100 X——样品中蛋白质的含量，g/100g；V1——滴定样品时消耗0.05mol/L硫酸标准溶液的体积，ml；V0——空白试验时消耗0.05mol/L硫酸标准溶液的体积，ml；C——硫酸标准溶液的浓度，mol/L；m——样品的质量，g；6.25——氮换算成蛋白质的系数；0.028——1mL1mol/L硫酸标准溶液相当于氮的质量，g。 2.2 不确定度的传播率 ur（X）=[uC(H2SO4)+u(V1-V0)+u(m)+u(rep)]1/2 3 不确定度的来源 本实验中不确定度的来源有硫酸标准溶液的浓度、滴定样品时消耗硫酸标准溶液的体积、空白试验时消耗硫酸标准溶液的体积、产品的质量及重复性。 4 分析和量化不确定度分量 4.1 硫酸标准溶液的浓度C(H2SO4）=0.05mol/L的不确定度 4.1.1 0.05mol/L硫酸标准溶液的配制与标定 配置：量取6ml浓硫酸，缓缓注入2000ml水中，摇匀。 标定：精密称取0.2g无水碳酸钠，溶于50ml水中，加10滴混合指示剂。 把配置好的硫酸标准溶液倒入50ml的滴定管内，滴定至溶液由绿色变为暗红色。在电炉上加热并保持微沸2分钟，冷却后继续滴定至暗红色。 4.1.2 不确定度来源有：称取无水碳酸钠的质量、无水碳酸钠的纯度、滴定样液消耗硫酸溶液的体积、滴定空白消耗硫酸溶液的体积、无水碳酸钠的摩尔质量。 ①ur(Na2CO3) 用万分之一天平称量，天平检定证书给出最大允许误差为±1.0mg，按均匀分布考虑，两次称重： u(mNa2CO3)=[()2+()2]1/2=0.82mg ur(mNa2CO3)=0.82×10-3/0.2000=0.41% ②ur(PNa2CO3) 供应商给出纯度PNa2CO3=（100±0.05）%，矩形分布 u（PNa2CO3）=0.0005/=0.00029 ur(PNa2CO3)=0.00029/1=0.029% ③体积V1 滴定管校准误差影响 证书给出50ml校准误差为0.05ml，按三角分布 u1=0.05/=0.021ml 实际温度与校准时温度不一致的影响，温度变化范围±4℃ 水膨胀系数a=2.1×10-4/℃，滴定管体积50ml，矩形分布 u2=50×2.1×10-4/=0.006ml 终点判定偏差 体积V2=0.05ml，u（VExcess）=0.004，根据资料肉眼判断的标准不确定度为0.03ml 校准、温度效应及终点判定偏差相互独立，等当点时的体积V=V1-V2，其标准不确定度： u（V）=u（V1-V2） =（0.0212+0.0062+0.0042+0.032）1/2=0.024ml 滴定时消耗硫酸溶液的体积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% 硫酸溶液浓度的不确定度： urC（H2SO4）=(0.412+0.0292+0.0652+0.00182)1/2% =0.42% 4.2 滴定样品及空白时消耗硫酸标准溶液的体积 4.2.1 校准：2.00ml滴定管最大允许差为0.01ml，按三角分布计算标准不确定度为：=0.0041ml。 4.2.2 温度效应：假设温度变化范围±4℃，水膨胀系数a=2.1×10-4/℃，近似矩型分布，2ml溶液产生的不确定度为：=9.69×10-4ml。 终点判定偏差 滴定空白时体积V0=0.05ml，u（VExcess）=0.004，根据资料肉眼判断的标准不确定度为0.03ml，校准、温度效应及终点判定偏差相互独立，等当点时的体积ΔV=V1-V0，其标准不确定度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 蛋白质量的不确定度ur（m） 用万分之一天平称量，天平检定证书给出最大允许误差为±1.0mg，按均匀分布考虑 u（m）=()1/2=0.58（mg） ur（m）=u（m）/m=0.58/100.0=0.058% 4.4 重复性rep 十次测量平均结果为：=55.62% 单次测量结果的标准偏差： SX==0.018% 十次测量结果平均值的实验偏差： u(rep)===0.0057% ur(rep)==0.01% 4.5 合成标准不确定度的计算 蛋白质含量的计算公式： X=×100，使用ΔV代替V1-V0则：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 蛋白质含量结果的报告 包含因子k=2，计算扩展不确定度u=2×0.48%=0.96%。 这里采取只进不舍的修约规则，测量蛋白质含量的结果为：X=（56.62±0.96）%，k=2。 6 结束语 食品中蛋白含量测量不确定度的主要来源为标准溶液的浓度、滴定样品时消耗标准溶液的体积、空白试验时消耗标准溶液的体积、产品质量及重复性引入的不确定度，根据不确定度结果，实验室分析误差可控制在允许值内。 参考文献： [1]GB5009.5-2010，食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定[S]. [2]JJF1059.1-2012，中华人民共和国国家计量技术规范 测量不确定度评定与表示[S]. [3]GB/T601-2002，中华人民共和国国家标准 化学试剂 标准滴定溶液的制备[S]. [4]GB/T603-2002，中华人民共和国国家标准 化学试剂 试验方法中所用制剂及制品的制备[S]. |
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