主题：【第二届网络原创作品大赛】奶制品中蛋白质测定不确定度分析

奶制品中蛋白质测定不确定度分析
依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》、
CNAL/AG06《测量不确定度政策实施指南》
和CNAL/AR11《测量不确定度政策》分析

按照GB/T5009.5-2003的要求，测定牛奶中蛋白质含量。对食品中水分的测定的测量不确定度进行分析，找出影响不确定度的因素，对不确定度进行评估，如实反应测量的置信度和准确性。
1. 测量方法
    操作流程：用移液管取样品10.0ml经过消化处理后，用100ml容量瓶定容至刻度混匀，用10.0ml移液管取处理液蒸馏，用硼酸吸收，再以盐酸标准液滴定至终点。
2. 建立数学模型
   
式中:X———试样中蛋白质的含量，单位为（g/100ml）;
V 1 ———试样消耗盐酸标准滴定溶液体积，单位为（ml）;
V 2 ———试剂空白消耗盐酸标准滴定溶液体积，单位为（ml）;
C———盐酸标准滴定溶液浓度，单位为（mol/L）;
0.0140———与1.00ml盐酸标准滴定溶液相当于氮的质量，单位为（g）;
M———试样的质量，单位为（g）;
F———氮换算为蛋白质的系数，乳制品为6.38。
3. 不确定度来源分析
    1）蛋白质含量，重复性测量的标准不确定度，单次测量结果的重复性标准偏差Ur1 ;
2）玻璃量具:10.0ml A级单标移液管及100ml容量瓶引起的标准不确定度Ur2 ;
3）滴定终点消耗盐酸标准滴定溶液体积所引起的标准不确定度Ur3 ;
4）空白试验消耗盐酸标准滴定溶液体积所引起的标准不确定度Ur4;
5）标准滴定溶液浓度所引起的标准不确定度Ur5 ;
4. 不确定度分量计算
4.1 Ur1 的计算
为获得重复性测量的不确定度，取一个样品进行独立重复测量10次。测量结果见表1。
表1 重复性测量的不确定度测量结果
   
(%)
︱ - ︱(%)
( - )2

1    3.03    1×10-2    1×10-8
2    2.99    3×10-2    9×10-8
3    3.05    3×10-2    9×10-8
4    3.02    0    0
5    3.04    2×10-2    4×10-8
6    3.03    1×10-2    1×10-8
7    3.01    1×10-2    1×10-8
8    2.96    6×10-2    36×10-8
9    3.09    7×10-2    49×10-8
10    2.98    4×10-2    16×10-8

3.02%

（A类不确定度）
4.2 Ur2 的计算
a). 10.0ml移液管的最大允许误差为±0.02ml，按矩形分布。
，
b). 100ml容量瓶定容引起的不确定度
100ml容量瓶允差值为±0.1ml，按矩形分布。
，
∴
4.3 Ur3 的计算
  50ml滴定管的允差值为±0.05ml，按矩形分布。
,
4.4 Ur4 的计算
50ml滴定管的允差值为±0.05ml，按矩形分布。

, 　　
4.5 Ur5 的计算
盐酸标准溶液的标定引起的不确定度分析。
　　4.5.1测定方法:
准确称量270～300℃干燥至恒重的基准碳酸钠（99.95%～100.05%）约0.2g左右，电子分析天平（精度为0.1mg），置于三角瓶中，加入50ml水使之溶解，加指示剂，用盐酸标准溶液滴定至终点同时作试剂空白实验。
4.5.2建立数学模型

式中:C—盐酸标准滴定溶液的浓度（mol/L）;
m—基准无水碳酸钠的质量（g）;
V1—盐酸标准滴定溶液用量(ml);
V2—试剂空白实验中盐酸标准滴定溶液用量(ml);
0.05300—与1.00ml盐酸标准溶液［C(HCl）=1.000mol/L］相当的以克表示的无水碳酸钠的质量（g）。
4.5.3 测量不确定度来源分析
从检测过程和数学模型分析，标定盐酸标准溶液的不确定度主要来源，由四个方面所引起:
（1）测量的重复性（A类不确定度）;
（2）基准无水碳酸钠的纯度;
（3）测量使用的电子分析天平及量具;
（4）其他相关常数。
4.5.4 测量不确定度分析
4.5.4.1测量的重复性（A类不确定度）
为获得标准溶液重复测量的不确定度分量，对同一标准溶液进行10次独立的标定。测定数据见表2。
　　 表2 盐酸标准滴定溶液的标定结果
   

︱ - ︱
( - )2

1    0.0527    1×10-3    1×10-6
2    0.0527    1×10-3    1×10-6
3    0.0525    1×10-3    1×10-6
4    0.0523    3×10-3    9×10-6
5    0.0528    2×10-3    4×10-6
6    0.0521    5×10-3    25×10-6
7    0.0524    2×10-3    2×10-6
8    0.0526    0    0
9    0.0531    5×10-3    25×10-6
10    0.0529    3×10-3    9×10-6

0.0526

（A类不确定度）
4.5.4.2 B类不确定度的评定
    1）. 基准碳酸钠的纯度
基准碳酸钠的纯度为1.0000±0.0005，视为矩形分布。

2）.天平称量所引入的标准不确定度
干燥器与天平称量仓内均放置同质硅胶，视为相同湿度，称量时无吸潮。
天平的准确度为σ＝0.1mg，采用矩型分布计算标准不确定度。
，
3）. 标定体积的不确定度
a）滴定管的校准:滴定使用50ml酸式滴定管（A级），允差值为±0.05ml，按矩形分布。
,
b）环境温度:实验环境在空调条件下，室温近似20℃。温度在20℃左右，标准溶液的温度补正值非常小，对实验结果影响可忽略不计。
c）滴定终点的判断:终点时的误差±0.05ml（1滴的体积），两点分布，现由终点分布判断引入的标准不确定度为0.05ml，


所以

4.5.4.3 其它常数
基准无水碳酸钠摩尔质量引起的标准不确定度很小，可以忽略。
4.5.5 标定盐酸的合成标准不确定度
 
5. 合成不确定度
     
         
          =5.69×10-2
所以：U(C)= 5.69×10-2×3.02%=0.172%
从上述的分析过程可知，测量结果的不确定度主要来源两个方面:全部随机效应导致的重复性不确定度和盐酸标准溶液的标定引起的不确定度。
6．扩展不确定度的分析
    取K=2，U=2×U(C)= 0.344%≈0.3%
7．不确定度报告
按照国家标准GB/T5009.5-2003规定的检测程序进行，最后测量出本次食品中蛋白质含量为：3.0(±0.3)%。

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