氢氧化钾蛋白溶解度测定结果不确定度评定

◆作者：黄中业

虽然误差和误差分析早就成为测量科学或计量学的一部分，但作为定量特征的不确定度概念还是一个比较新的概念。现在大家都认识到，当对已知的或可疑的误差分量都作了评定，并进行了适当的修正后，这样的测量结果仍然存在不确定度。

本文根据JJF1059.1-2012《测量确定度的评定与表示》以及GB/T 6432-2018《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》中的粗蛋白含量的测定方法和GB/T 19541-2017《饲料原料豆粕》中的氢氧化钾蛋白溶解度测定方法，找出了影响测量结果不确定度的各种因素，对测定结果的不确定度进行评定，可为实验室在该检测过程中进一步提高检测数据的准确性和可靠性作参考。

1 不确定度评定依据

1.1 测量依据

本方法参照GB/T6432-2018《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》和GB/T 19541-2017《饲料原料豆粕》。

1.2 测量步骤

称取试样1.0g，精确到0.1mg，置于250mL高型烧杯中，加入50.00mL氢氧化钾溶液，在磁力搅拌器上搅拌20min，将溶液转移至离心管中，以2700 r/min离心10min，小心移取上清液10.00mL，放入消化管中，按GB/T 6432-2018的规定测定粗蛋白质含量，同时测定同一试样总的粗蛋白质含量。

1.3 数学模型

氢氧化钾蛋白质溶解度X，数值以质量分数表示，其数学模型为：

式中：W1—试样溶于氢氧化钾溶液中的粗蛋白质含量，%；

W2—试样总的粗蛋白质含量，%。

2 不确定度的主要来源

本实验粗蛋白的测定采用全自动凯氏定氮仪，从检测过程和数学模型分析可知，其不确定度主要来源于以下几个方面。

2.1 溶于氢氧化钾溶液的粗蛋白测定的不确定度：

①盐酸标准滴定液标定引入的不确定度；②天平称量引入的不确定度；③样品重复性检验的不确定度；④样品定容分取引入的不确定度

2.2 试样总粗蛋白测定的不确定度

①盐酸标准滴定液标定引入的不确定度；②天平称量引入的不确定度；③样品重复性检验的不确定度；④空白体积的不确定度可忽略不计。

3 测量不确定度各分量的分析与计算

3.1 溶于氢氧化钾溶液的粗蛋白测定的不确定度

3.1.1 盐酸标准滴定液标定的不确定度评定

3.1.1.1 碳酸钠称量的影响

称取约0.2g恒重无水碳酸钠8份，对盐酸标准滴定液进行浓度标定测试，其结果计算过程如表1。

表1 盐酸标准滴定液的浓度标定结果

根据十万分之一天平校准证书，称样量在0≤m≤5g时，天平示值误差的扩展不确定度为U=0.05mg，k=2，则其标准不确定度为：

天平的分辨力为0.01mg，按照均匀分布进行计算，其标准不确定度为：

由此合并得到称量的标准不确定度为：

碳酸钠平均称量值0.20395g，则其相对标准不确定度为：

3.1.1.2 基准碳酸钠纯度的影响

供应商给出的基准碳酸钠纯度为100%±0.05%，按矩形分布则：

其相对标准不确定度为：

3.1.1.3 滴定管校准误差、温度及滴定终点的影响

根据50mL滴定管计量检定证书，其扩展不确定度为0.03 mL（k=2），则50mL滴定管的标准不确定度为：

50mL滴定管标示温度为20℃，实验室温度控制在20±5℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，按均匀分布计算，温度引起体积变化的标准不确定度为：

合并的标准不确定度为：

8次滴定消耗盐酸标准滴定液的平均量为36.74mL，因此其相对标准不确定度为：

3.1.1.4 重复性标定的不确定度

根据表1的计算结果，8次重复标定盐酸标准溶液的浓度的标准偏差为：

8次重复标定引入的标准不确定度为：

8次标定盐酸标准滴定液的浓度平均值为0.1048mol/L，故其相对标准不确定度为：

综上3.1.1.1～3.1.1.4，盐酸标准滴定液标定的合成相对标准不确定度为：

3.1.2 样品称量的不确定度评定

根据万分之一天平校准证书，当称样量在0≤m≤5g时，天平示值误差的扩展不确定度为U=0.17mg，k=2，则其标准不确定度为：

天平的分辨力为0.1mg，按照均匀分布进行计算，其标准不确定度为：

由此合并得到称量的标准不确定度为：

样品实际平均称重为1.0072g，因此，称量的相对标准不确定度为：

3.1.3 样品定容分取引入的不确定度

准确称量样品后用50mL的量筒移取50mL0.2%的氢氧化钾溶液，磁力搅拌20min，离心10min，用10.0mL单标线移液管吸取10.0mL溶液待测。

3.1.3.1 由10.0mL移液管分取引入的不确定度

根据校准证书中的标注，10.0mL移液管的扩展不确定度为0.005mL（k=2），由此引入的标准不确定度为：

移液管证书校准温度为20℃，实验室温度控制在20±5℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，按均匀分布计算，温度引起体积变化的标准不确定度为：

在吸取10 mL时，其相对标准不确定为：

3.1.3.2 由50mL量筒定容引入的不确定度

根据检定证书标明的50mL量筒的扩展不确定度为0.03mL（k=2），则引入的标准不确定度为：

证书校准温度为20℃，实验室温度控制在20±5℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，按均匀分布计算，温度引起体积变化的标准不确定度为：

在量取50 mL时，其相对标准不确定为：

将3.1.3.1与3.1.3.2两个分量合成的相对标准不确定度为：

3.1.4 重复性检测结果的不确定度评定

在相同的条件下，对溶于氢氧化钾溶液的粗蛋白含量进行了8次独立测试，测定结果见表2。标准偏差为：

表2 溶于氢氧化钾溶液中粗蛋白含量的测定结果

其标准不确定度为：

则相对标准不确定度为：

综上3.1.1～3.1.4各分量的不确定度，合成相对标准不确定度为：

3.2 试样总粗蛋白测定的不确定度

3.2.1 盐酸标准滴定液标定的不确定度（同3.1.1）

3.2.2 样品称量的不确定度

根据万分之一天平校准证书，当称样量在0≤m≤5g时，天平示值误差的扩展不确定度为U=0.17mg，k=2，则其标准不确定度为：

天平的分辨力为0.1mg，按照均匀分布进行计算，其标准不确定度为：

由此合并得到称量的标准不确定度为：

样品实际平均称重为0.5026g，因此，称量的相对标准不确定度为：

3.2.3 重复性检测结果的不确定度

在相同的条件下，对饲料中的粗蛋白含量进行了8次独立测试，测定结果见表3。

表3 饲料中粗蛋白含量的测定结果

标准偏差为：

其标准不确定度为：

则相对标准不确定度为：

试样总粗蛋白含量为54.70%，综合各分量的不确定度，合成相对标准不确定度为：

4 合成标准不确定度

上述测定样品中的各不确定度分量相互独立，则合成相对标准不确定度为：

氢氧化钾蛋白溶解度的平均值为50.96%，则合成标准不确定度为：

5 扩展不确定度

在没有特殊要求的情况下，按照国际惯例，测量结果的扩展不确定度包含因子取k=2，则扩展不确定度为：

6 报告结果

按照GB/T 19541-2017《饲料原料豆粕》，对氢氧化钾蛋白溶解度重复测定8次，其结果的平均值应为：（50.96±0.24）%，k=2。

7 结语

氢氧化钾蛋白溶解度的测定中，盐酸标准滴定液标定和重复性试验的标准偏差引入的不确定度较大，在试验过程中要注意这两项不确定度的相关操作，以确保结果的准确性和可靠性。