乳清粉中蛋白质测定实验的不确定度评估

󰀡Analysis󰀡and󰀡Testing分析检测ｄｏｉ：１０．１６７３６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４１－１４３４／ｔｓ．２０１８．０２．０１６乳清粉中蛋白质测定实验的不确定度评估Uncertainty󰀡Evaluation󰀡of󰀡Protein󰀡Determination󰀡in󰀡Whey󰀡Powder◎ 俞秋虹，陈达峰，魏　峰（无锡华检质量技术服务中心，江苏　无锡　214000）Yu Qiuhong, Chen Dafeng, Wei　Feng(Wuxi Exit Inspection and Quarantine Inspection Quality and Technical Service Center, Wuxi　214000, China)摘　要：目的：对乳清粉中蛋白质测定实验的不确定度进行评估。方法：以国家标准GB5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》中的第一法凯氏定氮法、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》、GB/T 27025-2008《检测和校准实验室能力的通用要求》为实验依据进行评估。结果：不确定度为0.464%，置信概率约为95%。关键词：乳清粉；蛋白质；不确定度Abstract：Objective: To evaluate the uncertainty of protein determination test in whey powder. Methods: Based on the national standard GB5009.5-2016 “food protein determination” in the first method, Kjeldahl method, JJF 1059.1-2012 “evaluation and expression of uncertainty in measurement,” GB/T 27025-2008 “testing and calibration laboratory capacity of the general requirements” as experimental basis for evaluation. Results: The uncertainty is 0.464% and the confidence probability is about 95%.Key words：Whey powder; Protein; Uncertainty中图分类号：X832乳清粉是乳制品企业利用牛奶生产干酪时所得的1　实验部分一种天然副产品，其中乳清蛋白含量一般为百分之十几，不超过30%。根据蛋白质分离程度可分为高、中、1.1　试剂与设备低3类蛋白乳清粉。低蛋白乳清粉，蛋白质含量为试剂：硫酸铜，硫酸钾，硫酸，硼酸溶液，甲基红、2.0%～4.0%，用于饲料配方中，提供高含量的乳糖，溴甲酚绿混合指示剂，盐酸标准滴定溶液0.1 mol/L，作为幼小动物的能量来源。高蛋白乳清粉，蛋白质含氢氧化钠溶液（400 g/L）。量为11.0%～14.5%，在乳品、冷冻食品、焙烤、休闲食品、糖果和其他食品中用作经济的乳固形物来源。1.2　设备基于此，笔者就乳清粉中蛋白质测定实验的不确定度梅特勒-托利多XS204电子天平（精度0.000 1 g），展开研究。申玻牌A级酸碱通用滴定管（25±0.05）mL。XIANDAISHIPIN现代食品/49现代食品2018年1月下正文-20180307.indd 492018/3/7 15:30:44分析检测Analysis and Testing1.3　分析步骤试验带来的A类不确定度，蛋白质含量滴定过程中体①称样：用电子天平称取1 g乳清粉样品，精确积数带来的不确定度，盐酸标准溶液滴定过程中带来至0.1 mg。②消解：加入1∶15的硫酸铜与硫酸钾的不确定度，以及样品称样带来的不确定度。其中，混合试剂6.4 g，硫酸20 mL，加热消解至完全。③蒸通过重复实验整个乳清粉蛋白质含量测定过程来计算馏：将消解管装上凯氏定氮仪，加入氢氧化钠溶液，A类不确定度；通过对电子天平和滴定管的误差分析，接收液为硼酸溶液。④滴定：用溴甲酚绿混合指示剂对基准物质追溯，以及对试验环境温度的变化所带来对蒸馏得到的溶液进行滴定。影响的讨论，来计算此实验的不确定度[1-3]。1.4　结果计算3　建立数学模型蛋白质含量的计算公式如下： （2） （1）式（2）中：X为试样中蛋白质含量；V为盐酸标准溶液的消耗体积；C为盐酸标准溶液浓度；m为试式（1）中：X为样品中蛋白质含量，g/100 g；V1样质量。为试样滴定体积，mL；V2为试剂空白滴定体积，mL；C为盐酸标准滴定溶液浓度，mol/L；m为样品质量，g；4　不确定度分量的计算F为氮换算为蛋白质的系数，乳清粉为6.38。4.1　重复试验的不确定度分析2　不确定度来源对乳清粉重复测定9次，HCl标准溶液浓度为 乳清粉中蛋白质测定的不确定度主要来自：重复0.101 1 mol/L，见表1。表1　乳清粉蛋白质测量结果表序号123456789m/g1.011 51.003 71.008 91.030 41.023 31.007 31.002 01.010 91.030 2V1/mL13.4913.3913.6013.8913.7713.6113.5113.7113.89V2/mL0.05X/（g/100 g）12.012.012.112.112.112.212.112.212.1由表1可知，乳清粉蛋白质测定的平均值为 表示。体积带来的不确定度来自于重复性测量、滴定12.1 g/100 g，重复试验的不确定度计算如下[3]：管的误差和温度对溶液体积的影响。标准不确定度：（1）本实验使用25 mL滴定管进行滴定实验，考9−x虑此滴定管的重复性带来的不确定度，因此用蒸馏水u)2=∑(x代替溶液，充满此滴定管至刻度线，然后全部放空，(rep)ii=1×(9−=1)23.57×10−39mg/g称量其放出的蒸馏水质量，重复10次此操作，得到 相对标准不确定度：10个质量数据，算得其10个质量数据的平均值为u-3rel（rep）=23.57×10/12.1=0.195%24.93 g，R=0.018 1 g，C=2.97，则不确定度计算如下：4.2　体积带来的不确定度分析标准不确定度：uR0.0181乳清粉中蛋白质含量测定实验中，用盐酸标准溶2(25mL=)n×=C10×2.97=1.93×10−3g液进行滴定，其滴定体积读数带来的不确定度，用u（v）相对标准不确定度：50/现代食品XIANDAISHIPIN现代食品2018年1月下正文-20180307.indd 502018/3/7 15:30:44󰀡Analysis󰀡and󰀡Testing分析检测urel,1（25 mL）=1.93×10-3/24.93=7.74×10-3%液过程中的各分量汇总见表2。（2）根据滴定管的计量证书可知，此25 mL滴定表2　滴定样品溶液过程中各分量的相对标准不确定度表管的误差为0.05 mL，设为均匀分布，k=3，则：分量分布相对标准不确定度/%滴定管的重复性u1（25 mL）正态7.74×10-3urei,2(=25mL)=0.053×250.115%滴定管的误差u2（25 mL）均匀0.115温度变化对滴定体积影响u3（25 mL）均匀3.64×10-2（3）考虑实验室温度变化对滴定管中溶液体积也由表2可知，滴定管带来的相对标准不确定度为：会造成影响，所以同样以蒸馏水代表溶液，水的膨胀系数为2.1×10-4，实验室温度变化范围为±3 ℃，urel=(V)(0.115%)2+(7.74×10−3%)2+(3.64×10−=2%)20.121%滴定样品的平均体积为13.65 mL，设为均匀分布，4.3　盐酸标准溶液带来的不确定度分析k=3，所以温度带来的不确定度为：盐酸标准溶液标定过程中不确定度分量主要来自u3×2.1×10−4×13.65rel,3(25mL)=3×13.65×100%=3.64×10−2%标准溶液标定的重复性和基准物质纯度两方面。4.3.1　标定重复性带来的不确定度计算（4）滴定体积带来的不确定度计算。滴定样品溶对盐酸标准溶液进行重复标定7次，见表3。表3　盐酸标准溶液标定记录表序号1234567m/g0.091 620.102 470.098 740.116 350.108 700.100 700.106 22V1/mL17.1119.1318.4421.7220.3018.8019.84V2/mL0.01C/(mol/L）0.101 100.101 130.101 100.101 130.101 090.101 130.101 08由表3可知，盐酸标准溶液标定重复性的不确定由表4可知，HCl标准溶液标定过程中不确定度为：度计算如下[4]：−32标准不确定度：urel(C)=(7.93×10%)+(3.0×10−2%)2=3.10×10−2%8x24.4　样品称量带来的不确定度分析u(rep,HC1=)∑(x−)i=71i−6×(7−1=)8.02×10mol/L乳清粉中蛋白质含量测定实验中，首先要称取约相对标准不确定度：1 g的样品，其样品称量带来的不确定度用u（m）表示。urel（rep，HCl）=8.02×10-6/0.10111=7.93×10-3%样品称量带来的不确定度主要来自于重复性称量和电4.3.2　基准物质带来的不确定度计算子天平的误差。基准物质无水碳酸钠所购买的证书给出的不确定（1）本实验称使用电子天平进行称量，根据此电度为0.000 6，其中K=2，P=95%，则相对标准不确定子天平的计量证书，在0～50 g此电子天平的示值误度urel（Na2CO-23）=0.000 6/2=3.0×10%。差为3×10-4g，设为均匀分布，k=3，则：4.3.3　盐酸标准溶液带来的不确定度计算u-41（m）=3×10/3=1.73×10-4 gHCl标准溶液标定过程中不确定度分量的汇总见（2）考虑到电子天平称量的重复性带来的不确定表4。度，用同一个砝码在天平上重复称量11次，记录11表4　HCl标准溶液标定过程中各分量的相对标准不确定度表次称量所得质量，算得R=0.000 2 g，C=2.97，则：参数相对标准不确定度/%urel（rep，HCl）7.93×10-3u2(=m)Rn×=C2.03×10−5gurel（Na2CO3）2.50×10-2（3）样品称量带来的不确定度计算。样品称量过XIANDAISHIPIN现代食品/51现代食品2018年1月下正文-20180307.indd 512018/3/7 15:30:45分析检测Analysis and Testing程中带来的不确定度的各分量汇总见表5。5　蛋白质测定不确定度的合成及扩展表5　样品称量中各分量不确定度表分量分布不确定度的值/g按公式对以上分量进行合成，得相对合成标准不天平的误差u-41（m）均匀1.73×10确定度：重复性称量误差u2（m）正态2.03×10-5由表5可知，样品称量带来的不确定度为：标准不确定度：u(m)=(1.73×10−4)2+(2.03×10−5)2=1.74×10−4 g相对标准不确定度：乳清粉蛋白质测定过程中各分量的相对标准不确urel（m）=1.74×10-4/5=3.48×10-3%定度，见表6。表6　乳清粉蛋白质测定过程中各分量的相对标准不确定度表参数相对标准不确定度/%urel（rep）0.195urel（C）3.10×10-2urel（V）0.121urel,（m）3.48×10-3urel,（X）0.232在95%置信水平下（k=2），则测量结果的相对不确定度为Urel（X）0.4646　结语测定[S].北京：中国标准出版社，2010.从整个试验过程看，重复试验的不确定度在试验[2]国家质量监督检验检疫总局.国家计量技术规范 中所占的比重较大，样品溶液滴定时的体积度数带来JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京：的不确定度其次，盐酸标准溶液和样品称量带来的不中国标准出版社，2012.确定度最小。试样中蛋白质含量为（12.1±0.1）g/100 g。[3]国家质量监督检验检疫总局.中华人民共和国国扩展不确定度是根据标准不确定度乘以包含因子k=2家标准 GB/T 27025-2008检测和校准实验室能力的通得出的，提供的置信概率约为95%。用要求[S].北京：中国标准出版社，2008.参考文献：[4]丁仕兵，岳春雷，曲晓霞.化学分析法测量结果[1]中华人民共和国卫生部.中华人民共和国国家标不确定度的计算[J].分析测试技术与仪器，2005，11准 GB5009.5-2010食品安全国家标准 食品中蛋白质的（3）：206-210.细雨落成河，󰀡粒米凑成箩。52/现代食品XIANDAISHIPIN现代食品2018年1月下正文-20180307.indd 522018/3/7 15:30:45