氫氧化鉀蛋白溶解度測(cè)定結(jié)果不確定度評(píng)定

◆作者：黃中業(yè)

雖然誤差和誤差分析早就成為測(cè)量科學(xué)或計(jì)量學(xué)的一部分，但作為定量特征的不確定度概念還是一個(gè)比較新的概念?，F(xiàn)在大家都認(rèn)識(shí)到，當(dāng)對(duì)已知的或可疑的誤差分量都作了評(píng)定，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男拚?，這樣的測(cè)量結(jié)果仍然存在不確定度。

本文根據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量確定度的評(píng)定與表示》以及GB/T 6432-2018《飼料中粗蛋白的測(cè)定凱氏定氮法》中的粗蛋白含量的測(cè)定方法和GB/T 19541-2017《飼料原料豆粕》中的氫氧化鉀蛋白溶解度測(cè)定方法，找出了影響測(cè)量結(jié)果不確定度的各種因素，對(duì)測(cè)定結(jié)果的不確定度進(jìn)行評(píng)定，可為實(shí)驗(yàn)室在該檢測(cè)過程中進(jìn)一步提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性作參考。

1 不確定度評(píng)定依據(jù)

1.1 測(cè)量依據(jù)

本方法參照GB/T6432-2018《飼料中粗蛋白的測(cè)定凱氏定氮法》和GB/T 19541-2017《飼料原料豆粕》。

1.2 測(cè)量步驟

稱取試樣1.0g，精確到0.1mg，置于250mL高型燒杯中，加入50.00mL氫氧化鉀溶液，在磁力攪拌器上攪拌20min，將溶液轉(zhuǎn)移至離心管中，以2700 r/min離心10min，小心移取上清液10.00mL，放入消化管中，按GB/T 6432-2018的規(guī)定測(cè)定粗蛋白質(zhì)含量，同時(shí)測(cè)定同一試樣總的粗蛋白質(zhì)含量。

1.3 數(shù)學(xué)模型

氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度X，數(shù)值以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，其數(shù)學(xué)模型為：

式中：W1—試樣溶于氫氧化鉀溶液中的粗蛋白質(zhì)含量，%；

W2—試樣總的粗蛋白質(zhì)含量，%。

2 不確定度的主要來源

本實(shí)驗(yàn)粗蛋白的測(cè)定采用全自動(dòng)凱氏定氮儀，從檢測(cè)過程和數(shù)學(xué)模型分析可知，其不確定度主要來源于以下幾個(gè)方面。

2.1 溶于氫氧化鉀溶液的粗蛋白測(cè)定的不確定度：

①鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定引入的不確定度；②天平稱量引入的不確定度；③樣品重復(fù)性檢驗(yàn)的不確定度；④樣品定容分取引入的不確定度

2.2 試樣總粗蛋白測(cè)定的不確定度

①鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定引入的不確定度；②天平稱量引入的不確定度；③樣品重復(fù)性檢驗(yàn)的不確定度；④空白體積的不確定度可忽略不計(jì)。

3 測(cè)量不確定度各分量的分析與計(jì)算

3.1 溶于氫氧化鉀溶液的粗蛋白測(cè)定的不確定度

3.1.1 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定的不確定度評(píng)定

3.1.1.1 碳酸鈉稱量的影響

稱取約0.2g恒重?zé)o水碳酸鈉8份，對(duì)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液進(jìn)行濃度標(biāo)定測(cè)試，其結(jié)果計(jì)算過程如表1。

表1 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的濃度標(biāo)定結(jié)果

根據(jù)十萬分之一天平校準(zhǔn)證書，稱樣量在0≤m≤5g時(shí)，天平示值誤差的擴(kuò)展不確定度為U=0.05mg，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

天平的分辨力為0.01mg，按照均勻分布進(jìn)行計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由此合并得到稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

碳酸鈉平均稱量值0.20395g，則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.1.2 基準(zhǔn)碳酸鈉純度的影響

供應(yīng)商給出的基準(zhǔn)碳酸鈉純度為100%±0.05%，按矩形分布則：

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.1.3 滴定管校準(zhǔn)誤差、溫度及滴定終點(diǎn)的影響

根據(jù)50mL滴定管計(jì)量檢定證書，其擴(kuò)展不確定度為0.03 mL（k=2），則50mL滴定管的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

50mL滴定管標(biāo)示溫度為20℃，實(shí)驗(yàn)室溫度控制在20±5℃，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，按均勻分布計(jì)算，溫度引起體積變化的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合并的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

8次滴定消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的平均量為36.74mL，因此其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.1.4 重復(fù)性標(biāo)定的不確定度

根據(jù)表1的計(jì)算結(jié)果，8次重復(fù)標(biāo)定鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

8次重復(fù)標(biāo)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

8次標(biāo)定鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的濃度平均值為0.1048mol/L，故其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

綜上3.1.1.1～3.1.1.4，鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.2 樣品稱量的不確定度評(píng)定

根據(jù)萬分之一天平校準(zhǔn)證書，當(dāng)稱樣量在0≤m≤5g時(shí)，天平示值誤差的擴(kuò)展不確定度為U=0.17mg，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

天平的分辨力為0.1mg，按照均勻分布進(jìn)行計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由此合并得到稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

樣品實(shí)際平均稱重為1.0072g，因此，稱量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.3 樣品定容分取引入的不確定度

準(zhǔn)確稱量樣品后用50mL的量筒移取50mL0.2%的氫氧化鉀溶液，磁力攪拌20min，離心10min，用10.0mL單標(biāo)線移液管吸取10.0mL溶液待測(cè)。

3.1.3.1 由10.0mL移液管分取引入的不確定度

根據(jù)校準(zhǔn)證書中的標(biāo)注，10.0mL移液管的擴(kuò)展不確定度為0.005mL（k=2），由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

移液管證書校準(zhǔn)溫度為20℃，實(shí)驗(yàn)室溫度控制在20±5℃，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，按均勻分布計(jì)算，溫度引起體積變化的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

在吸取10 mL時(shí)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定為：

3.1.3.2 由50mL量筒定容引入的不確定度

根據(jù)檢定證書標(biāo)明的50mL量筒的擴(kuò)展不確定度為0.03mL（k=2），則引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

證書校準(zhǔn)溫度為20℃，實(shí)驗(yàn)室溫度控制在20±5℃，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，按均勻分布計(jì)算，溫度引起體積變化的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

在量取50 mL時(shí)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定為：

將3.1.3.1與3.1.3.2兩個(gè)分量合成的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.1.4 重復(fù)性檢測(cè)結(jié)果的不確定度評(píng)定

在相同的條件下，對(duì)溶于氫氧化鉀溶液的粗蛋白含量進(jìn)行了8次獨(dú)立測(cè)試，測(cè)定結(jié)果見表2。標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

表2 溶于氫氧化鉀溶液中粗蛋白含量的測(cè)定結(jié)果

其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

綜上3.1.1～3.1.4各分量的不確定度，合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2 試樣總粗蛋白測(cè)定的不確定度

3.2.1 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定的不確定度（同3.1.1）

3.2.2 樣品稱量的不確定度

根據(jù)萬分之一天平校準(zhǔn)證書，當(dāng)稱樣量在0≤m≤5g時(shí)，天平示值誤差的擴(kuò)展不確定度為U=0.17mg，k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

天平的分辨力為0.1mg，按照均勻分布進(jìn)行計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由此合并得到稱量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

樣品實(shí)際平均稱重為0.5026g，因此，稱量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2.3 重復(fù)性檢測(cè)結(jié)果的不確定度

在相同的條件下，對(duì)飼料中的粗蛋白含量進(jìn)行了8次獨(dú)立測(cè)試，測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 飼料中粗蛋白含量的測(cè)定結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

試樣總粗蛋白含量為54.70%，綜合各分量的不確定度，合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

上述測(cè)定樣品中的各不確定度分量相互獨(dú)立，則合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

氫氧化鉀蛋白溶解度的平均值為50.96%，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5 擴(kuò)展不確定度

在沒有特殊要求的情況下，按照國(guó)際慣例，測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度包含因子取k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

6 報(bào)告結(jié)果

按照GB/T 19541-2017《飼料原料豆粕》，對(duì)氫氧化鉀蛋白溶解度重復(fù)測(cè)定8次，其結(jié)果的平均值應(yīng)為：（50.96±0.24）%，k=2。

7 結(jié)語

氫氧化鉀蛋白溶解度的測(cè)定中，鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定和重復(fù)性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差引入的不確定度較大，在試驗(yàn)過程中要注意這兩項(xiàng)不確定度的相關(guān)操作，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。