饲料中粗蛋白含量的不确定度分析
采用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白的含量, 其测量不确定度来源包括样品称量、消化、定容、蒸馏、标准溶液标定及滴定等过程, 通过对上述各因素的不确定度分量进行评估, 计算合成不确定度, 最终给出样品中蛋白质含量的标准不确定度及扩展不确定度。
1 测量原理及方法
用浓硫酸对饲料进行消化, 破坏有机物, 使含氮物转化成硫酸铵, 加入强碱进行蒸馏使氨逸出, 用硼酸溶液吸收氨, 吸收液用盐酸标准溶液滴定, 测出氮含量, 将结果乘以换算系6.25即是粗蛋白含量。
称取试样0.5～1g 进行消化, 消化完全后加入蒸馏水转移至100 ml 容量瓶并定容, 取10 ml 进行蒸馏, 吸收液用0.02 mol/l 盐酸标准溶液进行滴定。
2 测量数学模型
根据公式：
X (%) =
(V 2-V 1) ⨯C ⨯0.014⨯6.25
m ⨯
V ' V
⨯(1-w )
⨯100
(1)
式中：X ——饲料中粗蛋白质干基含量；
V 2——滴定试样时所需盐酸标准溶液的体积(ml)； V 1——滴定空白时所需盐酸标准溶液的体积(ml)； C H cl ——盐酸标准溶液浓度(mol/l)； m ——试样质量（g ）；
V ——试样分解液总体积(ml)；
V ' ——试样分解液蒸馏用体积(ml)； w ——饲料中水分含量，% ；
0.014——每毫克当量含氮的克数； 6.25——氮换算成蛋白质的平均数。
由于各分量相互独立，由（1）得X 的相对合成比标准不确定度的估算为：
u c (X ) X
=
（2）
式中：u c (X ) ——X 的合成标准不确定度；
u (rep ) ——重复实验的标准不确定度；
u (m ) ——样品称量带来的标准不确定度，g ；
u (V 2-V 1) ——样品扣除试剂空白后消耗盐酸标准溶液带来的标准不确定
度，ml ；
u (C Hcl ) ——盐酸标准溶液浓度的标准不确定度，mol/L；
容量瓶定容带来的标准不确定度,ml ；
u (V ') ——用10 ml 移液管移取盐酸标准溶液带来的标准不确定度，ml ； u (w ) ——样品水分带来的标准不确定度。
u (V ) ——用100ml
3 不确定度的评定
3.1 A类不确定度
用凯氏定氮法对样品（编号：0210020305）进行2 次重复测定, 有关数据及结果见表1
表1 饲料中粗蛋白含量两平行样测量原始记录及结果
平均数
m/(g) 0.5003 0.5134 0.5073
V 1/(ml) 0.05 0.05
V 2/(ml) 15.30 15.65
(V2-V 1)/(ml) 15.25 15.60 15.40
X 60.80 60.61
60.71
u (A ) =u (rep ) =
3.2 扣除试剂空白消耗盐酸引起的标准不确定度u (V 2-V 1)
10ml 滴定管的标准不确定度来源: ①滴定管的不确定度, 按检定证书给定为±0. 02ml ,按照均匀分布换算成标准不确定度u1 。②滴定体积的重复性, 已通过重复性实验考虑过了, 包含在u (A) 内。③滴定管和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度, 本次实验温度为2 0℃, 室温在±2℃波动，水的体
- 4 - 1
积膨胀系数为2.1×10 ℃ ,假设温度变化是按照均匀分布, 换算成标准不确
定度 u 2, 二种分量合成得到消耗盐酸体积的标准不确定度u (V 2-V 1)
10ml
滴定管校准 u 1=
= 0.012 (ml)
温度校正 u 2
-4
=0.0024 (ml)
∴u (V 2-V 1) ==
0.012 (ml)
3.3 盐酸标准溶液引起的标准不确定度C H cl
标定0.02077mol/L 盐酸标准溶液时已给出u (C Hcl ) =0.0008 (mol/L)
3.4 用10 ml 移液管移取试样溶液带来的标准不确定度u (V ')
主要来源及计算与3.2 相同。经查10 ml 分度吸管的校准证书, 其允许误差为±0.05 ml, 所造成的标准不确定度为u 1，
u 1=
=0.029 (ml)
温度校正 u
2-4
=0.0024 (ml)
∴u (V
')
3.5 用100 ml 容量瓶定容试样溶液引起的标准不确度u (V )
主要来源及计算与3.2相同。经查100 ml 容量瓶的校准证书, 其允许误差为±0.10 ml, 所造成的标准不确定度为u 1，
u 1=
=0.058 （ml ）
温度校正 u 2=
-4
=0.024 (ml)
∴u (V
)
（ml ）
3.6 试样质量(m) 引起的不确定度u (m )
样品称量所用的天平鉴定证书给出的准确度为0.1mg , 是天平允许的最大使用误差, 符合均匀分布，所以
u (m
) =5.8⨯10（g ）
-5
3.7 试样水分带来的标准不确定度u (w )
由《饲料中水分和其他挥发性物质含量的不确定度的分析》知，u (w ) =0.019%
3.8 计算合成不确定度u c (X )
不确定度分量及计算见表2
表2 计算粗蛋白含量不确定度的有关数值
（室温 20 ℃，湿度 %）
参数 rep m V 2-V 1 C Hcl V V ´ w
X 60.71 0.5073 15.40 0.02079 100 10 8.8
u （X) 0.10
5.8⨯10-5
u （X)/X 0.0016 0．0001 0.0008 0.038 0.0003 0.0058 0.0022
0.012 0.0008 0.029 0.063 0.019
按式（2）计算相对合成不确定度
u rel =
u c (X ) X
=
=
合成标准不确定度u c (X ) =u rel ∙X =0.098⨯
扩展不确定度U:取包含因子k = 2 (95 %置信概率) , 则U=2⨯u c (X ) =
4 测量不确定度结果表示
饲料中粗蛋白的含量为：
饲料中粗蛋白含量的不确定度分析
采用凯氏定氮法测定饲料中粗蛋白的含量, 其测量不确定度来源包括样品称量、消化、定容、蒸馏、标准溶液标定及滴定等过程, 通过对上述各因素的不确定度分量进行评估, 计算合成不确定度, 最终给出样品中蛋白质含量的标准不确定度及扩展不确定度。
1 测量原理及方法
用浓硫酸对饲料进行消化, 破坏有机物, 使含氮物转化成硫酸铵, 加入强碱进行蒸馏使氨逸出, 用硼酸溶液吸收氨, 吸收液用盐酸标准溶液滴定, 测出氮含量, 将结果乘以换算系6.25即是粗蛋白含量。
称取试样0.5～1g 进行消化, 消化完全后加入蒸馏水转移至100 ml 容量瓶并定容, 取10 ml 进行蒸馏, 吸收液用0.02 mol/l 盐酸标准溶液进行滴定。
2 测量数学模型
根据公式：
X (%) =
(V 2-V 1) ⨯C ⨯0.014⨯6.25
m ⨯
V ' V
⨯(1-w )
⨯100
(1)
式中：X ——饲料中粗蛋白质干基含量；
V 2——滴定试样时所需盐酸标准溶液的体积(ml)； V 1——滴定空白时所需盐酸标准溶液的体积(ml)； C H cl ——盐酸标准溶液浓度(mol/l)； m ——试样质量（g ）；
V ——试样分解液总体积(ml)；
V ' ——试样分解液蒸馏用体积(ml)； w ——饲料中水分含量，% ；
0.014——每毫克当量含氮的克数； 6.25——氮换算成蛋白质的平均数。
由于各分量相互独立，由（1）得X 的相对合成比标准不确定度的估算为：
u c (X ) X
=
（2）
式中：u c (X ) ——X 的合成标准不确定度；
u (rep ) ——重复实验的标准不确定度；
u (m ) ——样品称量带来的标准不确定度，g ；
u (V 2-V 1) ——样品扣除试剂空白后消耗盐酸标准溶液带来的标准不确定
度，ml ；
u (C Hcl ) ——盐酸标准溶液浓度的标准不确定度，mol/L；
容量瓶定容带来的标准不确定度,ml ；
u (V ') ——用10 ml 移液管移取盐酸标准溶液带来的标准不确定度，ml ； u (w ) ——样品水分带来的标准不确定度。
u (V ) ——用100ml
3 不确定度的评定
3.1 A类不确定度
用凯氏定氮法对样品（编号：0210020305）进行2 次重复测定, 有关数据及结果见表1
表1 饲料中粗蛋白含量两平行样测量原始记录及结果
平均数
m/(g) 0.5003 0.5134 0.5073
V 1/(ml) 0.05 0.05
V 2/(ml) 15.30 15.65
(V2-V 1)/(ml) 15.25 15.60 15.40
X 60.80 60.61
60.71
u (A ) =u (rep ) =
3.2 扣除试剂空白消耗盐酸引起的标准不确定度u (V 2-V 1)
10ml 滴定管的标准不确定度来源: ①滴定管的不确定度, 按检定证书给定为±0. 02ml ,按照均匀分布换算成标准不确定度u1 。②滴定体积的重复性, 已通过重复性实验考虑过了, 包含在u (A) 内。③滴定管和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度, 本次实验温度为2 0℃, 室温在±2℃波动，水的体
- 4 - 1
积膨胀系数为2.1×10 ℃ ,假设温度变化是按照均匀分布, 换算成标准不确
定度 u 2, 二种分量合成得到消耗盐酸体积的标准不确定度u (V 2-V 1)
10ml
滴定管校准 u 1=
= 0.012 (ml)
温度校正 u 2
-4
=0.0024 (ml)
∴u (V 2-V 1) ==
0.012 (ml)
3.3 盐酸标准溶液引起的标准不确定度C H cl
标定0.02077mol/L 盐酸标准溶液时已给出u (C Hcl ) =0.0008 (mol/L)
3.4 用10 ml 移液管移取试样溶液带来的标准不确定度u (V ')
主要来源及计算与3.2 相同。经查10 ml 分度吸管的校准证书, 其允许误差为±0.05 ml, 所造成的标准不确定度为u 1，
u 1=
=0.029 (ml)
温度校正 u
2-4
=0.0024 (ml)
∴u (V
')
3.5 用100 ml 容量瓶定容试样溶液引起的标准不确度u (V )
主要来源及计算与3.2相同。经查100 ml 容量瓶的校准证书, 其允许误差为±0.10 ml, 所造成的标准不确定度为u 1，
u 1=
=0.058 （ml ）
温度校正 u 2=
-4
=0.024 (ml)
∴u (V
)
（ml ）
3.6 试样质量(m) 引起的不确定度u (m )
样品称量所用的天平鉴定证书给出的准确度为0.1mg , 是天平允许的最大使用误差, 符合均匀分布，所以
u (m
) =5.8⨯10（g ）
-5
3.7 试样水分带来的标准不确定度u (w )
由《饲料中水分和其他挥发性物质含量的不确定度的分析》知，u (w ) =0.019%
3.8 计算合成不确定度u c (X )
不确定度分量及计算见表2
表2 计算粗蛋白含量不确定度的有关数值
（室温 20 ℃，湿度 %）
参数 rep m V 2-V 1 C Hcl V V ´ w
X 60.71 0.5073 15.40 0.02079 100 10 8.8
u （X) 0.10
5.8⨯10-5
u （X)/X 0.0016 0．0001 0.0008 0.038 0.0003 0.0058 0.0022
0.012 0.0008 0.029 0.063 0.019
按式（2）计算相对合成不确定度
u rel =
u c (X ) X
=
=
合成标准不确定度u c (X ) =u rel ∙X =0.098⨯
扩展不确定度U:取包含因子k = 2 (95 %置信概率) , 则U=2⨯u c (X ) =
4 测量不确定度结果表示
饲料中粗蛋白的含量为：