淺談凱氏定氮法測定豆粕中氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度的不確定度評定

□ 高敬芳 劉 廣 劉 云 中糧東海糧油工業(yè)（張家港）有限公司

豆粕在生產(chǎn)過程中的加熱程度常用蛋白質(zhì)溶解度來表示。豆粕加熱過度，賴氨酸會發(fā)生美拉德反應(yīng)，降低蛋白質(zhì)利用率；加熱程度不夠會導(dǎo)致豆粕過生，抗胰蛋白酶活性變高，影響蛋白消化。因此準(zhǔn)確測定氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度將為生產(chǎn)工藝改進(jìn)提供可靠數(shù)據(jù)，從而降低豆粕營養(yǎng)損失率。

1 測量不確定度評定過程

1.1 檢測原理與方法簡述

檢測原理及方法依據(jù)GB/T 19541—2017附錄A方法[1-2]。

1.2 主要儀器

凱氏定氮儀，福斯Kjeltec8200；電子分析天平，賽多利斯BSA224S-CW（感量0.0001g）；滴定管，50mL數(shù)顯滴定儀（A級）；離心機(jī)，奧豪斯FC5714；移液管：15mL。

1.3 數(shù)學(xué)模型

氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度X（%）=

式中：V1—滴定豆粕樣品消耗鹽酸標(biāo)液的體積，mL；V0—滴定空白消耗鹽酸標(biāo)液的體積，mL；c—鹽酸標(biāo)液的濃度，mol/L；0.014—每毫摩爾質(zhì)量氮的克數(shù)；m—稱樣量，g；K—豆粕的換算系數(shù)為6.25；W1—豆粕溶解于0.2%KOH溶液中的粗蛋白質(zhì)含量，%。

1.4 測量不確定度來源分析

鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（c）標(biāo)定試驗引入的不確定度u（c）；稱量豆粕質(zhì)量（m）過程中引入的不確定度u（m）；半自動凱氏定氮儀測定過程中引入的不確定度u（v）；離心后用15mL移液管移取溶液過程中引入的不確定度u（移液管）。

1.5 測量不確定度的評定

1.5.1 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（C）標(biāo)定試驗引入的不確定度u(c)

1.5.1.1 0.1mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液標(biāo)定過程中重復(fù)測量引入的不確定度

鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液標(biāo)定過程中重復(fù)測量引入的不確定度屬A類不確定度評定[5]，標(biāo)定記錄見表1。

根據(jù)試驗結(jié)果，按A類評定測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。重復(fù)測量的平均值：0.1007mol/L，用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（c1），則u（c1）的計算公式見式（3）。

式中：n-測定次數(shù)；c-每次測定的鹽酸標(biāo)液的結(jié)果，mol/L；cˉ為鹽酸標(biāo)液檢測結(jié)果平均值，mol/L。

1.5.1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)碳酸鈉的純度引入的不確定度u（c2）

根據(jù)碳酸鈉準(zhǔn)物質(zhì)證書，已知擴(kuò)展不確定度為0.05%（k=2），

1.5.1.3 稱量用電子天平引入的不確定度u（c3）

根據(jù)BSA224S-CW電子天平的最大允許誤差為±0.001g，按均勻分布考慮，，稱樣量約為0.20329g，則：

1.5.1.4 50mL滴定管引入的不確定度u（c4）（屬B類不確定度評定）

表1 標(biāo)定0.1mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液原始記錄

使用50mL滴定管標(biāo)定溶液，其不確定度主要包括3個部分。①50mL滴定管滴定體積引入的不確定度。50mL滴定管的相對允許誤差為±0.1%，按照矩形分布，滴定體積的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V）為：。②滴定終點的判斷引入的不確定度。用50mL滴定管標(biāo)定鹽酸，消耗滴定液體積38.12mL。滴定終點時的體積誤差約為±0.05mL（1滴的體積），呈兩點分布，則由滴定終點判斷引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（終點）0.131%。③實驗室室內(nèi)溫度變化引起的不確定度。實驗室溫度要求控制在（20±5）℃左右，則標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度補(bǔ)償值非常小，對實驗結(jié)果的影響可忽略不計，所以不列入不確定度分析的影響因素。

以上所分析的各分量之間相互獨立，所以其合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

1.5.2 電子天平稱量豆粕質(zhì)量時引入的不確定度u（m）

BSA224S-CW電子天平的最大允許誤差為±0.001g，按均勻分布考慮，，稱樣量約為1.0004g，則：；相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.5.3 凱氏定氮儀測定引入的不確定度u（v）

1.5.3.1 樣品重復(fù)測量引入的不確定度（屬A類不確定度）

對豆粕樣品重復(fù)進(jìn)行8次平行測定，主要考慮A類不確定度，結(jié)果見表2。

用表2中的檢測數(shù)據(jù)，評定測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。已知重復(fù)測量的平均值：80.85%，則重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（A）為

1.5.3.2 鹽酸標(biāo)液滴定體積（V1-V0）引入的不確定度u（V1-V0）

半自動凱氏定氮儀滴定步驟是用50mL數(shù)顯滴定儀滴定的。根據(jù)數(shù)顯滴定儀檢定證書，已知擴(kuò)展不確定度U=4mL（k=2），則，滴定體積的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

1.5.4 1 5mL移液管移取溶液過程中引入的不確定度u（移液管）

用15mL移液管移取上層清液15.00mL。15mL移液管的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源為：根據(jù)移液管的檢定證書，已知擴(kuò)展不確定度U=0.002mL（k=2），則則移取溶液體積的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ur（移液管）

1.6 氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（rcp）及合成不確定度U（cp）[3]

表2 試樣中氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度檢測數(shù)據(jù)

1.7 求擴(kuò)展不確定度

取95%置信概率，包含因子k＝2，則u=K×U（cp）=2×12.94%=0.26。

1.8 測量結(jié)果的表示

所測樣品的氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度的含量為：（80.85±0.26）%，k=2[4]。

2 結(jié)論

在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T19541—2017附錄A測定方法，使用半自動凱氏定氮儀測定豆粕中氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度，檢測結(jié)果的不確定度來源主要是樣品重復(fù)測量引入的不確定度和使用的儀器設(shè)備引入的不確定度。在整個試驗過程中，檢測人員的操作規(guī)范性、熟練度，檢測儀器的精確度以及使用的溶液濃度的準(zhǔn)確度都直接影響氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度的檢測結(jié)果，因此，在整體試驗中，應(yīng)確保人員、設(shè)備及檢測環(huán)境的穩(wěn)定性，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。