饲料中粗蛋白含量测量不确定度的评定

□ 丁宗博 杨 君 李 莉 魏亦山 张兴龙 青岛市农产品质量安全中心

测量不确定度是用于表征测量结果可靠性的参数。通过对不确定度的分类及评价可以判定实验结果的准确性[1—5]。饲料中粗蛋白含量是饲料品质的重要表征。本文对饲料中粗蛋白含量的实验测定结果进行了不确定度评定。

1 饲料中粗蛋白的测定过程

饲料中粗蛋白含量的测定方法为：使用凯氏定氮法测定饲料中的氮含量。用催化剂催化硫酸破坏饲料中的含氮有机物，使其转化成硫酸铵；加入强碱蒸馏使氨挥发，用硼酸吸收挥发氨，并用酸进行滴定，最后测出饲料中氮的含量，根据公式计算得出饲料中粗蛋白的含量。

2 测量的数学模型

饲料中粗蛋白的含量X 按式（1）计算。

式（1）中：X—饲料样品中粗蛋白的含量；V2—滴定试样所用盐酸标准溶液的体积，mL；V1—滴定空白时用的盐酸标准溶液的体积，mL；C—盐酸标准滴定溶液的浓度，mol/L；m—试样质量，g；V—试样消煮液总体积，mL；V3—蒸馏用消煮液体积，mL；0.014 0—每毫升盐酸标准溶液含当量氮的克数；6.25—氮换算成蛋白质的平均换算系数。

3 不确定度分量的计算

根据数学模型，得到饲料样品中粗蛋白含量的不确定度来源主要有：测量重复性；盐酸标准溶液浓度；测量使用天平的相关性和其他有关常数。

3.1 测量重复性引起的标准不确定度

取同一饲料样品，以全麦粉粗蛋白含量测定实验为例，进行两次重复测量，结果见表1。

表1 饲料中粗蛋白的测量结果

根据JJF1059.1—2012，在重复性实验条件下，测量结果的实验标准偏差可用极差法式（2）来近似评定：

式（2）中：R 为重复测量实验条件下最大与最小值之差，C 为极差系数。

3.2 盐酸标准溶液的浓度带来的标准不确定度U(c）

盐酸标准溶液浓度的标准不确定度U(c）为0.20%。

3.3 滴定样品扣空白用的盐酸标准溶液的体积（V-V0）引入的标准不确定度U（V-V0）

滴定样品扣空白用的盐酸标准溶液的体积（V—V0）引入的标准不确定度U（V-V0）主 要 来 自 于 全 自 动 凯 式 定氮 仪， 则 标 准 不 确 定 度U（V-V0）=0.29%，实 测 中 扣 空 白 用 的（V—V0）为18.90 mL，则其相对标准不确定度：U（V-V0）/（V—V0）=0.002 9/18.90=0.15%。

3.4 样品称量过程的标准不确定度U（m）

称量用天平带来的不确定度，因电子天平的参数d=0.1 mg；e=1 mg；MAX=220 g，由矩形分布，可得分辨率带来的标准不确定度Ud为：Ud= 0.1= 0.058 × 10-3g。

天 平 最 大 允 许 误 差（MPE）引入的标准不确定度： 根据天平检定报告， 实验用的天平准度等 级 为Ⅰ级， 且 当0 ＜m ≤50 g时， 其MPE=±0.5 mg。 由 矩 形分布，可得其 不确定度U（MPE）为：U（MPE)=0.5 ÷= 0.289 ×10-3g。

因此电子天平称量的合成不确定度为：Um==该项引起的相对标准不确定度：Um/m=0.295×10-3/1.048 9=0.028%。

3.5 全自动凯式定氮仪引入的不确定度

全自动凯式定氮仪的仪器精密度U=0.50%，则仪器引入的相对不确定度按均匀分布，为：U（eq）=0.29%。

4 合成标准不确定度及扩展不确定度

测量的重复性、盐酸标准溶液的浓度、滴定样品扣除空白所用的盐酸标准溶液的体积、样品称量和仪器精密度的不确定度相互独立，故饲料中粗蛋白含量的相对合成标准不确定度为：

试验测得饲料中粗蛋白含量为15.9%，则其合成标准不确定度为U（X）=15.9%×0.003 9=0.062%。当k=2 时，测量结果的扩展不确定度U=2U（X）=0.12%。

5 测量结果

饲料中粗蛋白含量的结果可表示为：（15.86±0.12）%，k=2。

6 结论

由上述可得，饲料样品中粗蛋白含量的扩展不确定度为0.12%。在人员、实验环境和方法等不变的条件下，影响饲料中粗蛋白含量测量结果的主要因素为全自动凯氏定氮仪。因此必须加强仪器维护保养，保证仪器的稳定性，提高实验人员的操作水平，对仪器条件加以优化改进，提高结果的准确度，从而有效降低最终测定结果的扩展不确定度。