玉米蛋白粉粗蛋白质含量不确定度分析

饲料中粗蛋白含量的不确定度分析

采用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白的含量, 其测量不确定度来源包括样品称量、消化、定容、蒸馏、标准溶液标定及滴定等过程, 通过对上述各因素的不确定度分量进行评估, 计算合成不确定度, 最终给出样品中蛋白质含量的标准不确定度及扩展不确定度。

1 测量原理及方法

用浓硫酸对饲料进行消化, 破坏有机物, 使含氮物转化成硫酸铵, 加入强碱进行蒸馏使氨逸出, 用硼酸溶液吸收氨, 吸收液用盐酸标准溶液滴定, 测出氮含量, 将结果乘以换算系6.25即是粗蛋白含量。

称取试样0.5～1g 进行消化, 消化完全后加入蒸馏水转移至100 ml 容量瓶并定容, 取10 ml 进行蒸馏, 吸收液用0.02 mol/l 盐酸标准溶液进行滴定。

2 测量数学模型

根据公式：

21()0.014 6.25

(%)100

'(1)

V V C X V m w V

-⨯⨯⨯=

⨯⨯

⨯- (1)

式中：X ——饲料中粗蛋白质干基含量；

2V ——滴定试样时所需盐酸标准溶液的体积(ml)； 1V ——滴定空白时所需盐酸标准溶液的体积(ml)； H cl C ——盐酸标准溶液浓度(mol/l)； m ——试样质量（g ）；

V ——试样分解液总体积(ml)；

'V ——试样分解液蒸馏用体积(ml)； w ——饲料中水分含量，% ；

0.014——每毫克当量含氮的克数； 6.25——氮换算成蛋白质的平均数。

由于各分量相互独立，由（1）得X 的相对合成比标准不确定度的估算为：

()c u X X

=

（2）

式中：()c u X ——X 的合成标准不确定度；

()u rep ——重复实验的标准不确定度；

()u m ——样品称量带来的标准不确定度，g ；

21()u V V -——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，ml ；

()Hcl u C ——盐酸标准溶液浓度的标准不确定度，mol/L ；

()u V ——用100ml

容量瓶定容带来的标准不确定度,ml ；

(')u V ——用10 ml 移液管移取盐酸标准溶液带来的标准不确定度，ml ； ()u w ——样品水分带来的标准不确定度。

3 不确定度的评定

3.1 A 类不确定度

用凯氏定氮法对样品（编号：021*******）进行2 次重复测定, 有关数据及结果见表1

表1 饲料中粗蛋白含量两平行样测量原始记录及结果

m/(g) V 1/(ml) V 2/(ml) (V 2-V 1)/(ml) X 0.5003 0.05 15.30 15.25 60.80 0.5134 0.05 15.65 15.60 60.61

平均数

0.5073

15.40

60.71

()()u A u rep ==

3.2 扣除试剂空白消耗盐酸引起的标准不确定度21()u V V -

10ml 滴定管的标准不确定度来源: ①滴定管的不确定度,按检定证书给定为±0. 02ml ,按照均匀分布换算成标准不确定度u1 。②滴定体积的重复性,已通过重复性实验考虑过了,包含在u (A) 内。③滴定管和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度,本次实验温度为2 0℃,室温在±2℃波动，水的体

积膨胀系数为2.1×10 - 4 ℃- 1

,假设温度变化是按照均匀分布,

换算成标准不确定度 2u ,二种分量合成得到消耗盐酸体积的标准不确定度21()u V V -

10ml 滴定管校准 1u =

= 0.012 (ml)

温度校正 2

u 4

-=0.0024 (ml)

∴21()u V V -==

0.012 (ml)

3.3 盐酸标准溶液引起的标准不确定度H cl C

标定0.02077mol/L 盐酸标准溶液时已给出()Hcl u C =0.0008 (mol/L)

3.4 用10 ml 移液管移取试样溶液带来的标准不确定度(')u V

主要来源及计算与3.2 相同。经查10 ml 分度吸管的校准证书, 其允许误差为±0.05 ml, 所造成的标准不确定度为1u ，

1u =

=0.029 (ml)

温度校正 2u 4

-=0.0024 (ml)

∴(')u V 3.5 用100 ml 容量瓶定容试样溶液引起的标准不确度()u V

主要来源及计算与3.2相同。经查100 ml 容量瓶的校准证书, 其允许误差为±0.10 ml, 所造成的标准不确定度为1u ，

1u =

=0.058 （ml ）

温度校正 2u =4

-=0.024 (ml)

∴()u V （ml ）

3.6 试样质量(m) 引起的不确定度()u m

样品称量所用的天平鉴定证书给出的准确度为0.1mg , 是天平允许的最大使用误差,符合均匀分布，所以

()u m 5

5.810

-=⨯（g ）

3.7 试样水分带来的标准不确定度()u w

由《饲料中水分和其他挥发性物质含量的不确定度的分析》知，()u w =0.019%

3.8 计算合成不确定度()c u X

不确定度分量及计算见表2

表2 计算粗蛋白含量不确定度的有关数值

（室温 20 ℃，湿度 %）

参数 X u （X) u （X)/X rep 60.71 0.10

0.0016 m 0.5073 5.8⨯10-5

0．0001 V 2-V 1 15.40 0.012 0.0008 C Hcl 0.02079 0.0008 0.038 V 100 0.029 0.0003 V ´ 10 0.063 0.0058 w

8.8

0.019

0.0022

按式（2）计算相对合成不确定度

rel u =

()c u X X

=

=

合成标准不确定度()c u X =rel u X ∙=0.098⨯

扩展不确定度U:取包含因子k = 2 (95 %置信概率) , 则U=2⨯()c u X =

4 测量不确定度结果表示

饲料中粗蛋白的含量为：