全自动凯氏定氮仪测定乳制品中蛋白质含量的不确定度分析

□ 袁晓转 洛阳市食品药品检验所

蛋白质是人体能量的重要来源，随着年龄的增长，人体对蛋白质的需求不断增加[1]。蛋白质含量是乳制品的一个重要营养指标，它合不合格也是衡量乳制品质量好坏的一个重要方面。除营养成分表外，有的乳制品还会在外包装上特别注明蛋白质含量。因此蛋白质含量测定要准确可靠，这样才能在大众选购乳制品时，为其提供科学有效的参考。为了保证测量结果的准确可靠，不确定度评定成为检验检测工作的重点之一[2]。

本文依据 CNAS—GL006—2019《化学分析中不确定度的评估指南》[3]、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[4]和 GB5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》第一法[5]，对乳制品蛋白质含量测定的不确定度进行分析和定量评估，找到不确定度的主要来源，计算扩展不确定度，为大众提供更加真实可靠的数据参考，同时也有利于本实验室检测技术的提高。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

试验对象为盒装纯牛奶。

硫酸标准滴定液（1/2H2SO4=0.100 8 mol/L，上海安谱）；浓硫酸（分析纯，洛阳昊华化学试剂有限公司）；硼酸（分析纯，国药）；甲基红、溴甲酚绿（指示剂级别，科密欧）；氢氧化钠、乙醇（分析纯，科密欧）；高效凯氏定氮催化剂片（硫酸钾∶硫酸铜=20∶1，郑州和顺电子科技有限公司，郑州大行豫仪科技有限公司）。

全自动凯氏定氮仪（上海晟声自动化分析仪器有限公司）；BSA224S—CW电子天平（赛多利斯）。

1.2 试验方法

准确称取混合均匀样品1.5 g（精确至0.001 g）至消化管中，加入1片催化剂片和7 mL浓硫酸，于消化炉中消化。当消化炉温度达到400 ℃后，继续消化1 h至消化管中液体呈绿色透明状。同时做空白试验。

消化结束取出冷却后于全自动凯氏定氮仪上实现自动加液、蒸馏、滴定和记录滴定数据。加30 mL氢氧化钠溶液（400 g/L），30 mL含有混合指示剂的硼酸溶液（20 g/L），蒸馏6 min。

1.3 数学模型

蛋白质含量计算公式见式（1）。

式（1）中：X为试样中蛋白质含量，g/100 g；V1为试液消耗的滴定液体积，mL；V2为空白消耗的滴定液体积，mL；c为标准滴定液浓度，mol/L；0.014 0为每毫摩尔质量氮的克数，g；m为称样量，g；F为换算系数（氮换算成蛋白质），乳制品为6.38。

2 结果与分析

2.1 不确定度的来源及计算

2.1.1 检测结果的重复性

将样品独立重复测定6次，结果见表1。

表1 蛋白质测定结果

按照A类不确定度考虑，测量重复性带来的标准不确定度为：

相对标准不确定度为：

2.1.2 样品的称量

根据电子天平检定证书，天平重复性为0.2 mg，偏载误差为0.4 mg，在0～50 g内的示值误差为0.2 mg。按均匀分布考虑，k=，称样量为1.5 g，则称样带来的标准不确定度为：

相对标准不确定度为：

2.1.3 硫酸标准溶液

根据硫酸标准溶液证书，硫酸标准溶液浓度为0.100 8 mol/L，相对扩展不确定度Ur为0.20%，k=2。则浓度为0.100 8 mol/L的硫酸标准溶液的相对标准不确定度为：

2.1.4 全自动凯氏定氮仪

根据全自动凯氏定氮仪检定证书，仪器的相对扩展不确定度Ur为1.2%，k=2。则仪器的相对标准不确定度为仪器：

2.1.5 数值修约

GB 5009.5—2016中规定：蛋白质含量≥1 g/100 g时，结果保留3位有效数字。采用四舍五入法修约时，数值修约间隔为0.01，按均匀分布考虑，k=，则数值修约引入的标准不确定度为：

相对标准不确定度为：

2.2 合成标准不确定度的计算及分析

样品检测过程中产生的各个不确定度分量相互独立，则合成标准不确定度为：

各不确定度分量及大小见表2。

表2 不确定度分量表

因此，测量结果不确定度的主要来源是仪器自动滴定体积引入的不确定度和测量重复性引入的不确定度，样品称量引入的不确定度最小。

2.3 扩展不确定度

取包含因子k=2（95%置信概率），则蛋白质含量测定的扩展不确定度为：

纯牛奶中蛋白质含量的结果表述为：（3.21±0.054）g/100 g，k=2。

3 结论

在根据GB 5009.5—2016第一法，使用全自动凯氏定氮仪测定乳制品中蛋白质含量时，检测结果的不确定度来源主要是仪器和测量重复性。对于全自动凯氏定氮仪带来的不确定度，需要控制仪器自动滴定体积的准确性和稳定性，提高仪器性能和先进性。对于测量重复性带来的不确定度，重复性与样品的称量、消化、蒸馏、滴定等全过程有关，因此样品消化要完全，碱液、指示剂的加入量要合适。