滴定法测定酱油中氨基酸态氮含量的不确定度评定

冯浩菲?李琼?陶燕?刘定舟?贾松涛?赵林萍

摘 要：目的：运用滴定法检测酱油中氨基酸态氮含量并对检测结果进行不确定度评定。方法：根据样品氨基酸态氮计算公式以及影响不确定度的因素，建立酱油中氨基酸态氮检测结果不确定度评定的数学模型，并对检测结果的不确定度进行分析与评定。结果：当酱油样品的氨基酸态氮含量检测结果为0.80 g/100 mL时，其不确定度结果表示为（0.80±0.02） g/100 mL（k=2）。结论：在实验过程中只有规范实验操作，使用经校准的计量器具与有证的标准物质，增加平行样的检测频次等，才能使检测数据更准确，进而保障食品安全。

关键词：滴定法；酱油；氨基酸态氮；不确定度

Uncertainty Evaluation for Determination of Amino Acid Nitrogen Content in Soy Sauce by Titration

Abstract： Objective： To determine the content of amino acid nitrogen in soy sauce by titration and evaluate the uncertainty of the result. Method： According to the calculation formula of amino acid nitrogen and the factors affecting the uncertainty， a mathematical model was established to evaluate the uncertainty of amino acid nitrogen detection results in soy sauce. Result： When the amino acid nitrogen content of soy sauce sample was 0.80 g/100 mL， the uncertainty result was expressed as （0.80±0.02） g/100 mL （k=2）. Conclusion： In the process of experiment， only standardized experimental operation， the use of calibrated measuring instruments and certified standard substances， increasing the detection frequency of parallel samples， etc.， can make the detection data more accurate， and thus ensure food safety.

Keywords： titration method; soy sauce; amino acid nitrogen; uncertainty

氨基酸態氮是酱油的特征性品质指标之一，在食品工业中有重要的应用价值[1]。酱油中的氨基酸含量与其氨基酸态氮含量密切相关。在酱油的生产过程中，氨基酸会产生一系列的化学反应，其中最主要的就是其与氧化氮反应，会生成氨基酸态氮。利用氨基酸态氮含量可以评估酱油的质量，也可以为酱油的质量控制提供参考依据。研究和完善氨基酸态氮的检测方法并评估其不确定度，对于提高酱油质量的稳定性和可控性具有重要意义[2]。本文以酱油作为研究对象，参照《化学分析中不确定度的评估指南》（CNAS—GL006：2019）[3]和《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012）[4]，对《酿造酱油》（GB/T 18186—2000）中6.4运用滴定法进行氨基酸态氮含量测定的不确定度进行分析和评定。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

酱油（500 mL/瓶，液体）。氢氧化钠滴定溶液标准物质（浓度为0.100 4 mol·L-1）；甲醛溶液标准物质（浓度为38%）。pH计（PHS-3C）；磁力搅拌器（79-1）；滴定管（AD-25-2）。

1.2 实验方法

参照《酿造酱油》（GB/T 18186—2000）中6.4部分，对酱油样品进行氨基酸态氮含量检测。取试样5.0 mL于100 mL容量瓶中，加水至刻度线后混匀，取混匀液20.0 mL于200 mL烧杯中，加入60 mL水后开动磁力搅拌器，使用氢氧化钠标准溶液调节pH值至8.2。随后加入10.0 mL甲醛溶液，混匀。继续使用氢氧化钠标准溶液调节pH值至9.2，记录在此过程中消耗的氢氧化钠滴定溶液体积（mL）。同时做空白试验。取80 mL水，用氢氧化钠标准溶液调节pH值至8.2，随后加入10.0 mL甲醛溶液，继续用氢氧化钠标准溶液调节pH值至9.2，记录在此过程中消耗的氢氧化钠滴定溶液体积（mL）。

2 结果与分析

2.1 不确定度评定数字模型的建立

根据样品氨基酸态氮计算公式以及影响不确定度的因素[5-9]，建立酱油中氨基酸态氮检测结果的不确定度评定的数学模型为

式中：X为样品的氨基酸态氮含量（以氮计），g/100 mL；V为样品取用量，mL；V0为空白试验中消耗的氢氧化钠标准溶液量，mL；V1为样品定容体积，mL；V2为样品稀释液取用量，mL；V3为样品滴定过程中消耗的氢氧化钠标准溶液量，mL；c为氢氧化钠标准溶液浓度，mol·L-1；0.014为与1.00 mL的氢氧化钠标准溶液所相当的氮质量，g。

2.2 不确定度来源与分析

从样品前处理及测量过程、数学模型分析，运用滴定法来检测酱油样品中氨基酸态氮含量所得到的检测结果的不确定度来源有测量重复性引入的相对标准不确定度urel（frep）、样品取用体积V引入的相对标准不确定度urel（V）、样品稀释液取用体积V2引入的相对标准不确定度urel（V2）、样品定容过程引入的相对标准不确定度urel（V1）、标准滴定溶液浓度c引入的相对标准不确定度urel（c）、测定样品稀释液及空白加入甲醛后消耗标准溶液的体积V3、V0引入的相对标准不确定度urel（V3-V0）。

2.2.1 测量重复性引入的相对标准不确定度urel（frep）

对试样进行10次重复测量，得到氨基酸态氮含量分别为0.80 g/100 mL、0.80 g/100 mL、0.79 g/100 mL、0.80 g/100 mL、0.79 g/100 mL、0.80 g/100 mL、0.80 g/100 mL、0.79 g/100 mL、0.80 g/100 mL和0.80 g/100 mL，其平均值为0.80 g/100 mL。

测量重复性以标准偏差表示，按贝塞尔公式进行计算，10次重复测量的标准偏差为

本次共测量两个样品，测得的氨基酸态氮含量分别为0.79 g/100 mL、0.80 g/100 mL，其平均值为0.80 g/100 mL，取这两个样品氨基酸态氮含量的平均值作为最终测定结果，则本次测量的标准偏差为则测量重复性引入的相对标准不确定度为

2.2.2 样品取用体积V引入的相对标准不确定度urel（V）

2.2.4 样品定容过程引入的相对标准不确定度urel（V1）

（1）100 mL容量瓶定容引入的不确定度

urel（VV单）。取5.0 mL样品定容至100 mL容量瓶中。参考《常用玻璃量器》（JJG 196—2006）[10]，容量瓶（A级，100 mL，单标线）在25 ℃±1 ℃条件下使用时，其允许误差为±0.10 mL。假设其为矩形分布，则实验中100 mL容量瓶定容引入的标准不确定度为

实验中100 mL容量瓶定容引入的相对标准不确定度为

（2）温度变化引入的不确定度u（Vt1）。容量瓶的校准温度为20 ℃，实验时实验室温度在20 ℃±5 ℃

变化。液体的体积膨胀明显大于容量瓶的体积膨胀，故只需考虑液体的体积膨胀[11]。水的体积随温度的变化系数为2.2×10-4/℃，假设其为均匀分布，则温度变化引入的标准不确定度为

温度变化引入的相对标准不确定度为

综上，样品定容过程引入的相对标准不确定度为

2.2.5 标准滴定溶液浓度c引入的相对标准不确定度urel（c）

实验中所使用的氢氧化钠标准滴定溶液是由氢氧化钠标准物质配制而得。

氢氧化钠标准滴定溶液配制过程：用移液管

（50 mL）吸取50 mL氢氧化钠滴定溶液标准物质（0.100 4 mol·L-1）于100 mL容量瓶中，随后用无CO2的纯水定容至刻度线，得到氢氧化钠标准滴定溶液。

由上述配制过程可知，氢氧化钠标准物质浓度、标准物质量取以及标准物质定容，均会影响标准滴定溶液浓度，均会引入相对标准不确定度。

（3）标准物质定容引入的相对标准不确定度urel（Vc）。吸取50 mL氢氧化钠标准滴定溶液（0.100 4 mol·L-1），将其定容至100 mL容量瓶，此定容过程可引入相对标准不确定度。由2.2.4可知，标准物质定容引入的相对标准不确定度为urel（Vc）=urel（V1）=0.000 86。

标准滴定溶液浓度c引入的相对标准不确定度为

2.2.6 测定样品稀释液及空白加入甲醛后消耗标准溶液的体积V3、V0引入的相对标准不确定度urel（V3-V0）

本实验中用滴定管（25 mL）盛放氢氧化钠标准溶液，滴定样品稀释液及空白。测定样品稀释液及空白加入甲醛后消耗标准溶液的体积时所引入的不确定度包括滴定管校准、滴定管及氢氧化钠标准溶液温度与校准温度的差异以及滴定终点判定。

（3）滴定终点判定时引入的标准不确定度。两次重复性测定中，样品滴定过程中消耗的氢氧化钠标准溶液量的平均值为11.33 mL，其标准偏差为s（V3-V0）=0.03 mL。该实验所使用的滴定管精度为

0.01 mL，在滴定前、滴定后进行的两次数据读取均为估读，因此可能共存在0.02 mL的偏差。本实验所用指示剂为混合指示剂，故可以不考虑滴定终点判定引入的不确定度。同时因使用同一滴定管进行滴定样品及空白，其引入的不确定度分量要引用两次。

则样品稀释液及空白加入甲醛后消耗标准溶液的体积V3、V0引入的相对标准不确定度为

2.3 合成不确定度

各不确定度分量及量值见表1。

将以上分量值合成得到相对标准不确定度为本次实验测量样品中氨基酸态氮含量为0.80 g/100 mL，则合成标准不确定度为uc（X）=urel（X）×0.80=0.011 g/100 mL。

2.4 扩展不确定度及不确定度结果报告

在95%的置信区间下，取包含因子k=2，则扩展不确定度为U=k×uc（X）=0.022 g/100 mL。则本次测量结果表示为（0.80±0.02） g/100 mL。

3 结论

参照《酿造酱油》（GB/T 18186—2000）中6.4部分的检测方法，对酱油中氨基酸态氮检测结果进行不确定度分析，结果表明，酱油中氨基酸态氮的检测结果为（0.80±0.02） g/100 mL（k=2）。本次不确定度分析与评定结果显示，对检测结果产生影响的因素有测量重复性、样品取用体积、样品稀释液取用体积、样品定容过程、标准滴定溶液浓度、测定样品稀释液及空白加入甲醛后消耗标准溶液的体积等。为降低不确定度对检测结果带来的影响，检测人员要规范操作、使用经校准的计量器具与有证的标准物质、增加平行样的检测频次等，这样才能使检测数据更准确，更有力地保障食品安全。

参考文献

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