全自動凱氏定氮儀測定乳制品中蛋白質含量的不確定度分析

□ 袁曉轉 洛陽市食品藥品檢驗所

蛋白質是人體能量的重要來源，隨著年齡的增長，人體對蛋白質的需求不斷增加[1]。蛋白質含量是乳制品的一個重要營養指標，它合不合格也是衡量乳制品質量好壞的一個重要方面。除營養成分表外，有的乳制品還會在外包裝上特別注明蛋白質含量。因此蛋白質含量測定要準確可靠，這樣才能在大眾選購乳制品時，為其提供科學有效的參考。為了保證測量結果的準確可靠，不確定度評定成為檢驗檢測工作的重點之一[2]。

本文依據 CNAS—GL006—2019《化學分析中不確定度的評估指南》[3]、JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[4]和 GB5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》第一法[5]，對乳制品蛋白質含量測定的不確定度進行分析和定量評估，找到不確定度的主要來源，計算擴展不確定度，為大眾提供更加真實可靠的數據參考，同時也有利于本實驗室檢測技術的提高。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

試驗對象為盒裝純牛奶。

硫酸標準滴定液（1/2H2SO4=0.100 8 mol/L，上海安譜）；濃硫酸（分析純，洛陽昊華化學試劑有限公司）；硼酸（分析純，國藥）；甲基紅、溴甲酚綠（指示劑級別，科密歐）；氫氧化鈉、乙醇（分析純，科密歐）；高效凱氏定氮催化劑片（硫酸鉀∶硫酸銅=20∶1，鄭州和順電子科技有限公司，鄭州大行豫儀科技有限公司）。

全自動凱氏定氮儀（上海晟聲自動化分析儀器有限公司）；BSA224S—CW電子天平（賽多利斯）。

1.2 試驗方法

準確稱取混合均勻樣品1.5 g（精確至0.001 g）至消化管中，加入1片催化劑片和7 mL濃硫酸，于消化爐中消化。當消化爐溫度達到400 ℃后，繼續消化1 h至消化管中液體呈綠色透明狀。同時做空白試驗。

消化結束取出冷卻后于全自動凱氏定氮儀上實現自動加液、蒸餾、滴定和記錄滴定數據。加30 mL氫氧化鈉溶液（400 g/L），30 mL含有混合指示劑的硼酸溶液（20 g/L），蒸餾6 min。

1.3 數學模型

蛋白質含量計算公式見式（1）。

式（1）中：X為試樣中蛋白質含量，g/100 g；V1為試液消耗的滴定液體積，mL；V2為空白消耗的滴定液體積，mL；c為標準滴定液濃度，mol/L；0.014 0為每毫摩爾質量氮的克數，g；m為稱樣量，g；F為換算系數（氮換算成蛋白質），乳制品為6.38。

2 結果與分析

2.1 不確定度的來源及計算

2.1.1 檢測結果的重復性

將樣品獨立重復測定6次，結果見表1。

表1 蛋白質測定結果

按照A類不確定度考慮，測量重復性帶來的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

2.1.2 樣品的稱量

根據電子天平檢定證書，天平重復性為0.2 mg，偏載誤差為0.4 mg，在0～50 g內的示值誤差為0.2 mg。按均勻分布考慮，k=，稱樣量為1.5 g，則稱樣帶來的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

2.1.3 硫酸標準溶液

根據硫酸標準溶液證書，硫酸標準溶液濃度為0.100 8 mol/L，相對擴展不確定度Ur為0.20%，k=2。則濃度為0.100 8 mol/L的硫酸標準溶液的相對標準不確定度為：

2.1.4 全自動凱氏定氮儀

根據全自動凱氏定氮儀檢定證書，儀器的相對擴展不確定度Ur為1.2%，k=2。則儀器的相對標準不確定度為儀器：

2.1.5 數值修約

GB 5009.5—2016中規定：蛋白質含量≥1 g/100 g時，結果保留3位有效數字。采用四舍五入法修約時，數值修約間隔為0.01，按均勻分布考慮，k=，則數值修約引入的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

2.2 合成標準不確定度的計算及分析

樣品檢測過程中產生的各個不確定度分量相互獨立，則合成標準不確定度為：

各不確定度分量及大小見表2。

表2 不確定度分量表

因此，測量結果不確定度的主要來源是儀器自動滴定體積引入的不確定度和測量重復性引入的不確定度，樣品稱量引入的不確定度最小。

2.3 擴展不確定度

取包含因子k=2（95%置信概率），則蛋白質含量測定的擴展不確定度為：

純牛奶中蛋白質含量的結果表述為：（3.21±0.054）g/100 g，k=2。

3 結論

在根據GB 5009.5—2016第一法，使用全自動凱氏定氮儀測定乳制品中蛋白質含量時，檢測結果的不確定度來源主要是儀器和測量重復性。對于全自動凱氏定氮儀帶來的不確定度，需要控制儀器自動滴定體積的準確性和穩定性，提高儀器性能和先進性。對于測量重復性帶來的不確定度，重復性與樣品的稱量、消化、蒸餾、滴定等全過程有關，因此樣品消化要完全，堿液、指示劑的加入量要合適。