蛋白质测定不确定度分析

食品中蛋白质含量测量结果不确定度评定

依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》、

CNAL/AG06《测量不确定度政策实施指南》 和CNAL/AR11《测量不确定度政策》分析

1. 测定方法

按照国家标准GB5009.5-2010《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中规定的第一法，即凯氏定氮法进行测定。

检测原理为：含氮有机化合物，与硫酸一同加热消化，使蛋白质分解，分解产生的氨与硫酸结合生产硫酸铵，然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后，再以盐酸标准溶液滴定，根据盐酸的消耗量乘以换算系数即测得蛋白质的含量。检验过程如下：

1) 称取样品：用精度为0.1mg 的精密电子天平称取0.2～2g 样品，称准至0.1mg ； 2) 消解：加入0.2g 硫酸铜、6g 硫酸钾、20ml 硫酸加热消解至完全； 3) 定容：消解液冷却后，加水定容至100ml ；

4) 蒸馏：吸取5.00ml 样品处理液于蒸馏反应室内，加10.0ml 氢氧化钠溶液（400g/L），硼酸溶液接收；

5) 滴定：以0.1mol/L的盐酸标准溶液滴定接收液至终点。

2. 测量流程方框示意图

3. 蛋白质含量的计算

（V -V 2) ⨯c ⨯. 0140X =1⨯F ⨯100

V 3m ⨯

式中：

X ——试样中蛋白质含量，单位为克每百克（g/100g）； V 1——试样消耗标准溶液的体积，单位为毫升（ml ）； V 2——试剂空白消耗标准溶液的体积，单位为毫升（ml ）； V 3——吸收消化液体积，单位为毫升（mL ）； m ——试样质量，单位为克（g ）。

4. 不确定度的来源

计算蛋白质含量不确定度的来源及有关量值见下表：

温度： 22℃ 湿度：50%RH

参数 rep

X 14.02 1.86 0.09986 100

U （x ） 0.0071 0.00045 / 0.01570 0.0053 0.0060 0.0577

U （x ）/x 0.05% 0.60% 0.8% 0.01570% 0.05% 0.06% 0.00535%

(v 1-v 2)

v 100

(cHCl )

10.00 v 10（移液管）

v 10（滴定管 10.00

m

0.5

4.1 测量重复性带来的不确定度分量u r (A )（含人员、环境、测量方法和仪器重复性等其他分量的贡献），用凯氏定氮法对样品（编号：1036）进行2 次重复测定, 有关数据及结果见表1

表1 食品中蛋白含量两平行样测量原始记录及结果

平均数

n -1

u (A ) =u (rep ) =s (x i )=(x i -x ) 2=0.0071 ∑n (n -1) i =1

m/(g) 1.0580 1.0977 1.0778

V 1/(ml) 1.85 1.92 /

V 2/(ml) 0.02 0.02 /

(V1-V 2)/(ml) 1.83 1.90 1.86

X 14.02 14.03 14.02

u r (A )=

s(x i ) X

-

=0.05%

4.2样品扣除试剂空白后消耗盐酸标准溶液带来的标准不确定度u (v 1-v 2)

10ml滴定管的标准不确定度来源：

① 滴定管的不确定度，允差为± 0.2ml，按均匀分布换算成标准不确定度：

u 1=0. ② 滴定体积的重复性以通过重复性实验考虑过了，包含在u r (A )内 ③ 滴定管和溶液的温度与校正时温度不同引起的体积 不确定度u 2：

本次实验温度为22℃，水的膨胀系数为2.1×10，假设温度变化按均匀分布，换算成标准不确定

-4

2⨯1. 86⨯2. 1⨯10度u 2=

-4

3

=0. 012ml

=0.00045 ml

u （v 1-v 2) =

(u 1) 2+(u 2) 2=0.012；u （r v 1-v 2) =

4.3标定盐酸标准溶液标准带来的标准不确定度u (cHCl )

①标定盐酸用基准碳酸钠纯度为100% ± 0.05%，按均匀分布转换成标准偏差： u 1=0.0005/√3 =0.00029

②基准试剂称量的相对不确定度u 2，天平的准确度为σ＝0.01mg ，平均称样量为0.20682g ，采用矩型分布计算标准不确定度：

u (v 1-v 2)

=0.06%

v 1-v 2

u 2=

σ

3

=

0. 013

=0. 00577(mg ) ；u r 2=

0. 00577

=0.003%

206. 82

③标定时50ml 滴定管引入的相对不确定度分量u 3

公差为± 0.04ml，平均滴定体积为39.06ml ，按矩形分布

u 30. 0230. 04

=0.6% =0. 023m l u r 339. 063

④ 滴定管和溶液的温度与校正时温度不同引起的体积 不确定度u 4：

盐酸标定时实验温度为25℃，平均滴定体积为39.06ml ，水的膨胀系数为2.1×10，假设温度变化按均匀分布，换算成标准不确定度

-4

u 4=5⨯39. 06⨯2. 1⨯10

-4

3

=0.024ml ；u r 4=0. 024=0.6%

39. 06

⑤测量重复性带来的不确定度分量u r 5为0.1%（含人员、环境、测量方法和仪器重复性等其他分量的贡献）

u r (cHCl )=(u r 1) 2+(u r 2) 2+(u r 3) 2+(u r 4) 2+(u r 5) 2=0.8%

4.4用10ml 移液管移取样品消化液带来的标准不确定度u （v 10)

10ml 移液管公差为± 0.02ml，按矩形分布。

u 1=

σ

=

0. 023

=0. 012(m l )

=0.0045ml

温度校正u =2⨯10⨯2. 1⨯10-4

2

3

0. 0053

=0. 05% 10

4.5用100ml 容量瓶定容带来的标准不确定度u （v 100) u （v 10) =(u 1) 2+(u 2) 2=0.0053；u （r v 10) =

100ml 容量瓶公差为± 0.08ml，按矩形分布。

u 1=

σ

=

0. 083

=0. 0462ml ；

=0. 024ml

-4

温度校正u 2=2⨯100⨯2. 1⨯10

3

u （v 100) =(u 1) 2+(u 2) 2=0. 01570；u （r v 100) =

4.6用10ml 滴定管带来的标准不确定度u （v 10)

移液管校准u 1

u （r v 100) =0.0157%

v 100

=

σ

=

0. 023

=0. 0115ml

-4

温度校正u 2=5⨯5⨯2. 1⨯10

=0. 00303ml

u （v 10) =(u 1) 2+(u 2) 2=0. 0060；u （r v 10) =

4.7样品称量带来的标准不确定度u （m )

u （r v 100) =0. 06%

v 10

天平的准确度为σ＝0.1mg ，采用矩型分布计算标准不确定度。

u 1=

σ

3

=

0. 1=0. 0577(mg )

u r 1==5. 35⨯10-5

5合成标准不确定度及结果表示

U C , rel =u r (A ) 2+u r (v 1-v 2) 2+u r (cHCl ) 2+u r (v 10) 2+u r (v 10) 2+u r (v 100) 2+u r (m ) 2=0.05%

U C =U C , rel ⨯蛋白质含量=0. 0005⨯14. 02=0. 0071g/100g

扩展不确定度：取包含因子k=2（95%置信区间，则U=2×UC=2×0.0071=0.0142g/100g 则该样品蛋白质含量为14.02±0.01 g/100g（取小数点后两位数字）

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