腾氏水产商务网独家报道:

作者 | 广东粤海饲料集团股份有限公司 黄中业

在实际测量过程中,由于测量工具或是测量中各个因素的干扰,测得的结果是以一定的概率分散在某个区域内的多个值,测量不确定度是说明被测量之值分散性的参数。因此在测量的完整表示中应包含测量不确定度。

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,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做参考。

1 不确定度评定依据

1.1 测量依据:

本方法参照 GB/T 6432—2018《饲料中粗蛋白的测定 凯氏定氮法》。

1.2 测量步骤:

1.2.1 试样的消煮

称取 0.5~2g 试样(含氮量 5~80 mg,准确至 0.0001 g),放入消化管中,加 6.4 g 混合催化剂,12 mL 硫酸,于 420℃下在消解仪上消化 1 h。取出,冷却至室温。

1.2.2 氨的蒸馏

1.2.2.1采用全自动凯氏定氮仪时,按仪器本身测量程序进行测定。

1.2.2.2采用半自动定氮仪时,将带消化液的管子插在蒸馏装置上,以25mL硼酸为吸收液,加入2滴混合指示剂,将蒸馏装置的冷凝管末端浸入装有吸收液的锥形瓶内,然后向消化管中加入50mL 40%氢氧化钠溶液进行蒸馏。蒸馏时间以吸收液体积达150mL时为宜。降下锥形瓶,用蒸馏水冲洗冷凝管末端,洗液均需流入锥形瓶内。

1.2.3 滴定

用0.1mol/L的标准盐酸溶液滴定吸收液,溶液由蓝绿色变成灰红色为终点。

1.2.4 蒸馏步骤的检验

精确称取0.2g硫酸铵,代替试样,按1.2.2步骤进行操作,测得硫酸铵含氮量为(21.19±0.2)%,否则应检查加碱、蒸馏和滴定各步骤是否正确。

1.2.5 空白测定

称取蔗糖 0.5 g,代替试样,进行空白测定,消耗 0.1 mol/L 盐酸标准溶液的体积不得超过 0.2 mL。

1.3 数学模型

饲料中粗蛋白的测定,其数学模型为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(1)

其中,X------试样中粗蛋白的含量,%;

C------盐酸标准溶液的浓度,mol/L;

V ------消耗盐酸标准溶液的体积,mL;

V0------空白消耗盐酸标准溶液的体积,mL;

m------样品称样量,g;

6.25------粗蛋白的转换系数;

0.01401------氮的质量系数。

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:

(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 盐酸标准滴定液标定的不确定度评定

3.1.1 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:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(2)

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:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(3)

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:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(4)

由此合并得到称量的标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(5)

样品实际平均称重为0.2027g,因此,称量的相对标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(6)

3.1.2 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

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(7)

其相对标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(8)

3.1.3 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:

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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:

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合并的标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(11)

8次滴定消耗盐酸标准滴定液的平均量为36.51mL,因此其相对标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(12)

3.1.4 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:

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8次重复标定引入的标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(14)

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:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(15)

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(16)

综上3.1.1~3.1.4,盐酸标准滴定液标定的合成相对标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(17)

3.2 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:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(18)

由此合并得到称量的标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(19)

样品实际平均称重为0.5031g,因此,称量的相对标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(20)

3.3 重复性检测结果的不确定度评定

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,测定结果如下表3:

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标准偏差为:

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其标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(23)

则相对标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(24)

4 合成标准不确定度

综上3.1~3.3各分量的不确定度,合成相对标准不确定度为:

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所以,合成标准不确定度为:

怎样计算饲料中蛋白质的含量(提高饲料粗蛋白含量测定的准确度)(26)

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,则扩展不确定度计算如下:

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6 报告结果

按照GB/T 6432—2018,饲料中粗蛋白重复测定8次,其结果的平均值表示为:(68.18±0.18)%,K=2。

7 结语

采用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白的含量,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,以确保试验结果的准确性和可靠性。

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