凱氏定氮法檢測牛奶中蛋白質(zhì)含量的不確定度評定

王豐霞，馮驍驕

（山西農(nóng)谷通正檢測認證有限公司，山西 太谷 030800）

牛奶是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷臓I養(yǎng)飲品，隨著大眾生活水平的不斷提高， 消費者對牛奶品質(zhì)的要求也越來越高。蛋白質(zhì)含量是衡量牛奶質(zhì)量的重要指標，直接關系到消費者的選擇?，F(xiàn)在牛奶中蛋白質(zhì)含量的檢測， 一般采用GB 5009.5—2016 《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》“第一法 凱氏定氮儀法”。 在檢測過程中，滴定體積、樣品質(zhì)量、硫酸標準溶液濃度及多次測量引起的重復性等會使檢測結果具有一定的不確定度， 對產(chǎn)生不確定度的原因及程度進行分析， 有助于提高檢測結果科學性及準確性。本文以市購純牛奶為例，分析其蛋白質(zhì)檢測時的不確定度。

1 材料與方法

1.1 測試樣品：市購純牛奶。

1.2 檢驗方法

依據(jù)GB 5009.5—2016 《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》、蒙牛集團檢驗檢測中心起草的《凱氏定氮法檢測蛋白質(zhì)作業(yè)指導書》。

1.3 儀器設備

（1）電子天平，測量范圍0~200 g，稱量質(zhì)量在0g≤m≤50 g 時， 電子天平的允許誤差為±0.5 e；50 g≤m≤200 g 時，電子天平的允許誤差為±1.0 e。

（2）K1100 定氮儀，K1100 定氮儀是根據(jù)凱氏法獨立進行氮含量測定的自動化儀器， 定氮儀以凱氏定氮法為依據(jù)進行設計制造， 采用蒸氣自動控制發(fā)生器，在液位穩(wěn)壓器的配合下，使蒸氣平穩(wěn)輸出供蒸餾器使用，堿液流經(jīng)蒸餾管進入定量消化管，使固定在酸液里的氨在堿性條件下?lián)]發(fā)。 蒸氣對堿性條件的試樣再進行蒸餾，使氨徹底揮發(fā)，揮發(fā)的氨被冷凝器冷凝下來，完全地被固定在硼酸之中，然后用標準酸對其滴定到終點，計算出氮的含量，再乘以蛋白質(zhì)的換算系數(shù)得出蛋白質(zhì)的含量。

2 原理

牛奶中的蛋白質(zhì)在催化加熱條件下被分解，產(chǎn)生的銨與硫酸結合生成硫酸銨，堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后以硫酸標準滴定液滴定， 根據(jù)酸的消耗量計算氮含量，乘以換算系數(shù)即為蛋白質(zhì)含量。

依據(jù)蒙牛集團的 《凱氏定氮法檢測蛋白質(zhì)作業(yè)指導書》稱?。?.000~2.000）g 均勻樣品于消化管中，同時加入5.00 g 硫酸鉀、0.20 g 硫酸銅、8.5 mL 濃硫酸，同時做空白實驗（除不加樣品外，其余試劑及檢驗條件與有樣品完全相同），消化、蒸餾、滴定，記錄消耗硫酸標準溶液的體積， 依據(jù)公式計算出牛奶中蛋白質(zhì)的含量。 由于原始的方法需要將消化后樣液進行稀釋并轉移定容的過程， 本實驗采用全自動凱氏定氮法直接將消化液進行蒸餾后滴定， 不需要稀釋，所以標準計算公式如下：

式中：X 為試樣中蛋白質(zhì)的含量，g/100 g；V1為樣品消耗硫酸標準滴定液的體積，mL；V2為試劑空白消耗硫酸滴定液的體積，mL；c 為硫酸標準滴定液的濃度，mol/L；m 為稱取樣品的質(zhì)量，g；0.014 0 為標準滴定液相當?shù)牡馁|(zhì)量，g；F為氮換算成蛋白的系數(shù)，純?nèi)榕c純?nèi)橹破窞?.38；100 為換算系數(shù)。

3 不確定來源識別和分析

3.1 不確定度來源共計分為4 個方面

（1）滴定體積v 引起的不確定度，ur(v)。

（2）樣品稱量質(zhì)量m引起的不確定度，ur(m)。

（3）硫酸標準溶液濃度c 引起的不確定度，ur(c)。

（4）多次重復性測量x 引起的不確定度，ur(x)。

3.2 不確定度來源分析

檢測結果不確定度來源分析見圖1。

圖1 檢測結果不確定度分析圖

4 不確定度分量的定量評定

4.1 多次重復性測量樣品引入的標準不確定度

對純牛奶蛋白質(zhì)含量進行n=8 次重復測量，測量值如表1。

表1 蛋白質(zhì)測量結果 g/100 g

4.2 滴定樣品體積的不確定度ur(v)

4.3 稱量樣品質(zhì)量引入的不確定度ur(m)

4.4 手工標定標準溶液引入的不確定度ur(c)

4.4.1 硫酸標準溶液A 類不確定度評定

共計標定8 次，具體濃度情況見表2：

表2 濃度標定情況 mol/L

4.4.2 按照GB/T 601—2016《化學試劑 標準滴定溶液的制備標定》標定硫酸標準溶液時所用的Na2CO3基準物質(zhì)的純度引入的不確定度uP(c)

Na2CO3純度范圍為：（100±0.05）%，按照均勻分布考慮，，則純度引入的不確定度為

uP(c)=0.000， 按照純度為99.95%則相對不確定度：urP(c)=0.000 289/0.999 5=0.000 29

4.4.3 標準品稱量引入的不確定度um(c)

稱量標準品的量為0.100 00 g, 稱量范圍0≤m≤50 g 時，天平的最大允差±0.5 mg，按照均勻分布計算

um(c)=0.000

則相對不確定度urm(c)=0.000 29/0.100 00=0.002 9

4.4.4 滴定體積引入的不確定度uv(c)

（1）使用50 mL 滴定管，最大允差為±0.050 mL，則由校準誤差引入的不確定度：uv-1(c)=0.050/ 6√ =0.020 mL。

5 各不確定度分量值量化

各不確定度分量值見表3。

表3 各不確定度量化情況

6 合成標準不確定度

7 擴展不確定度U

取k=2，置信區(qū)間為95%，

則：U=2×0.01 g/100 g =0.02 g/100 g 。

8 結果報告

純牛奶蛋白質(zhì)的檢測結果為(3.62±0.02)g/100g,k=2。