容量法測定醬油中銨鹽含量的不確定度評定

黃志鋒，康懷騰，麥永業，葉永盛，簡艷婷，彭靜雅

(廣東省測試分析研究所(中國廣州分析測試中心)，廣東 廣州 510070)

醬油是以大豆、面粉等為原料，經多種微生物以及其酶的反應作用，從中提起生醬油，并通過一系列的加工消毒，經過沉淀過濾而成的，是日常生活烹調中不可缺失的調味品。在醬油的生產過程中，不可避免地會產生銨鹽，嚴重影響醬油風味與質量。因此，控制和檢測銨鹽含量，對于提升醬油風味與質量具有重要意義。在銨鹽含量檢測過程中，其不確定度對檢測結果的準確性具有十分重要的參考意義。本文以容量法測定醬油樣品中的銨鹽含量，并依據JJF 1059-1999《測量不確定度評定與表示》[1]、《化學分析中不確定度評估指南》[2]對測量的結果進行不確定度評定。

1 方法依據

食品安全國家標準 食品中銨鹽的測定 GB 5009.234-2016[3]。

1.1 方法原理

醬油試樣在堿性的溶液中加熱蒸餾，使氨游離出來，用硼酸溶液吸收游離氨，然后用鹽酸標準溶液滴定計算醬油試樣中的銨鹽含量。

1.2 試劑及儀器

2 mL單標移液管( A 級)、10 mL滴定管(A級)、0.1 mol/L鹽酸標準溶液、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠、乙醇。

1.3 分析步驟

用移液管準確吸取2 mL混勻的醬油試樣，使其置于規格為500 mL的蒸餾瓶中，加入150 mL蒸餾水以及1 g氧化鎂，安裝并連接好蒸餾裝置，并使冷凝管下端連接彎管處伸入接收瓶液面以下，吸收瓶內盛有10 mL硼酸溶液(20 g/L)及2滴混合指示劑，加熱蒸餾，溶液沸騰約30 min后，用少量水沖洗彎管，用鹽酸標準滴定液(0.100 mol/L)滴定至終點。取相同的儀器與試劑按同一操作作空白實驗[3]。

2 數學模型

試樣中銨鹽的含量計算公式[3]為:

式中:

X—醬油試樣中銨鹽含量(g/100mL)；

V1—測定用醬油試樣消耗的鹽酸標準溶液(0.100 mol/L)的體積(mL)；

V2—試劑空白消耗鹽酸標準溶液(0.100 mol/L)的體積(mL)；

c—鹽酸標準滴定液的實際濃度(mol/L)；

0.017—與1.00 mL鹽酸標準滴定液[cHcll]=0.100 mol/L相當的銨鹽(以氨計)的質量(g)；

V3—醬油試樣的體積(mL)；

100 —換算系數。

3 不確定度來源分析

由數學模型及測量方法分析得出，醬油中銨鹽含量的標準不確定度分量包括：

①測量重復性引入的標準不確定度分量uc(rep)；

②滴定管引入的標準不確定度分量uc(滴)；

③移液管引入的標準不確定度分量uc(移)；

④鹽酸標準溶液濃度引入的標準不確定度分量uc(cHcl)；

⑤空白試驗消耗鹽酸體積所引入的標準不確定度分量uc(空白)。

4 不確定度分量評定

4.1 測量結果重復性引入的標準不確定度分量uc(rep)

對試樣進行獨立重復測量10 次。測量結果見表1。

單次測量的標準不確定度為:

測量重復性引入的標準不確定度分量為:

測量重復性引入的相對標準不確定度分量為：

表1 重復測量的測量結果

4.2 2 mL移液管引入的標準不確定度分量uc(移)

移液管校準引入的不確定度：移取醬油樣品，所用2 mL 單標線A 級移液管，根據國家計量檢定規程JJG 196-2006《常用玻璃量器檢定規程》[4]的規定，規格為2 mL的A級移液管最大容量允許誤差為±0.010 mL，按矩形分布，規格為2 mL移液管引入的標準不確定度為：

溫度效應引入不確定度:實驗室中室溫在(25±2)℃范圍內變化，水的體積膨脹系數為2.1×10-4mL/℃，則2 mL移液管溫度變化為：

2 mL×2.1×10-4℃-1×2℃=0.00126 mL

按矩形分布。此時規格為2 mL的移液管由溫度效應產生的不確定度為

2 mL移液管引入的標準不確定度分量為

2 mL移液管引入的相對標準不確定度分量為：

4.3 10 mL滴定管引入的標準不確定度分量uc(滴)

滴定管校準引入的不確定度：對吸收液進行滴定，所用規格為10mL，A級滴定管，根據國家計量檢定規程JJG 196-2006《常用玻璃量器檢定規程》[4]的規定，規格為10 mL的A級滴定管最大容量允許誤差為±0.025 mL，按矩形分布，規格為10 mL滴定管引入的標準不確定度為：

溫度效應引入不確定度:在實驗室中室溫在(25±2)℃范圍內變化 ,水的體積膨脹系數為2.1×10-4mL/℃則10 mL滴定管溫度變化為

2.00 mL×2.1×10-4℃-1×2℃=0.0063 mL

按矩形分布，規格為10 mL的滴定管由溫度效應產生的不確定度為：

10 mL滴定管引入的標準不確定度分量為：

10 mL滴定管引入的相對標準不確定度分量為：

4.4 鹽酸標準溶液引入的相對標準不確定度分量uc(cHcl)

由環境保護部標準樣品研究所提供的鹽酸標準溶液(0.1 mol/L)，標準物質證書給出的不確定度為0.2 %，置信概率P=95%，k = 2，因此鹽酸標準溶液的標準不確定度為：

其相對標準不確定度為：

4.5 空白試驗消耗鹽酸體積所引入的標準不確定度分量uc(空白)

分析可得空白試驗消耗的鹽酸體積所引入的標準不確定度分量包括測量重復性引入的標準不確定度以及空白試驗所使用的規格為2 mL滴定管引入的標準不確定度。空白消耗鹽酸標準溶液體積均為0.03 mL，測量重復性引入的標準不確定度忽略不計，空白試驗滴定管引入的標準不確定度為：

uc(空白)= uc(滴)=0.014442 mL

其相對標準不確定度為：

urel(空白)= urel(滴)=0.001444

5 合成不確定度

各不確定度分量見表2。

合成相對標準不確定度為：

urel=

=0.0155

合成標準不確定度為：

表2 各不確定度分量

6 擴展不確定度

置信概率P=95%，取包含因子k=2，則擴展不確定為：

U=k×uc=2×0.0026=0.005 g/100 mL

7 結果表述及結論分析

醬油樣品中銨鹽含量為(0.170±0.005) g/100 mL，由表2不確定度分量一覽表可以看出容量法測定醬油樣品中銨鹽含量的不確定度主要來源于醬油樣品測量的重復性以及鹽酸標準溶液引起的不確定度。因此，在實驗中為了保證測量結果的準確性，增加檢測結果的平行性，并合理選擇鹽酸標準溶液，與此同時，控制好實驗室的環境條件，定期對儀器進行維護，以達到減少的玻璃儀器引起的不確定度，從而提高容量法測定醬油樣品中銨鹽結果的準確度。