鮮肉中揮發(fā)性鹽基氮含量測定的不確定度評定

郭亞萍, 張永春, 陳 宇

揮發(fā)性鹽基氮是一種有毒物質(zhì),是指動物性食品由于酶和細(xì)菌的作用,在腐敗過程中,使蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì).一般氨基酸、蛋白質(zhì)類等含氮高的食品,如魚、蝦、貝類及肉類,在需氧性敗壞時,可引起食品化學(xué)組成的變化,并產(chǎn)生多種腐敗性產(chǎn)物.因此,直接測定這些腐敗產(chǎn)物就可作為判斷食品質(zhì)量的依據(jù),常以測定揮發(fā)性鹽基氮含量的多少作為評定的化學(xué)指標(biāo).揮發(fā)性鹽基氮是肉制品新鮮度的主要衛(wèi)生評價指標(biāo)[1].本文利用半微量凱氏定氮法對鮮肉中揮發(fā)性鹽基氮的含量進(jìn)行了測量不確定度評定,找出該方法中影響測量結(jié)果不確定度的主要因素.

1　材料和方法

1.1　儀器和主要試劑[2]

半微量定氮器,微量滴定管(最小分度0.01 mL).

氧化鎂混懸液(10 g/L):稱取1.0 g氧化鎂,加100 mL水,振搖成混懸;硼酸吸收液(20 g/L);鹽酸[c(HCl)=0.10 mol/L]的標(biāo)準(zhǔn)溶液.

鹽酸標(biāo)準(zhǔn)使用溶液[c(HCL)=0.010 mol/L]:臨用前,吸取鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mL置于100 mL容量瓶中,加水稀釋至刻度,此溶液濃度為0.010 mol/L.

混合指示劑:使用前各取1 mL 甲基紅 乙醇溶液(2 g/L)和次甲基藍(lán)溶液(l g/L)混勻.

1.2　試驗(yàn)方法[2]

1.2.1試樣處理

將試樣除去脂肪、骨及腱后,絞碎攪勻,稱取約10.0 g,置于錐形瓶中,加100 mL水,不時振搖,浸漬30 min后過濾,濾液置冰箱內(nèi)備用(時間不得超過30 min).

1.2.2蒸餾滴定

將盛有10 mL吸收液及5～6滴混合指示液的錐形瓶置于冷凝管下端,并使其下端插入吸收液的液面下,準(zhǔn)確吸取5.0 mL上述試樣濾液于蒸餾器反應(yīng)室內(nèi),加5 mL氧化鎂混懸液(10 g/L),迅速蓋塞,并加水以防漏氣,通入蒸汽,進(jìn)行蒸餾,蒸餾5 min即停止,吸收液用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(0.010 mol/L)或硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定,終點(diǎn)至藍(lán)紫色.同時做試劑空白試驗(yàn).

1.2.3結(jié)果計(jì)算

試樣中揮發(fā)性鹽基氮的含量按公式(1)進(jìn)行計(jì)算

式中 X——試樣中揮發(fā)性鹽基氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù),mg/100 g.

V1——測定用樣液消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL.

V2——試劑空白消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL.

cs——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)使用溶液的濃度,mol/L.

14——與 1.00 mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(HCl)=1.000 mol/L]或硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(1/2H2SO4)=1.000 mol/L]相當(dāng)?shù)牡馁|(zhì)量,mg.

m——試樣質(zhì)量,g.

2　不確定度來源分析

根據(jù)測量過程和計(jì)算公式(1)分析不確定度來源,如圖1[3-6].

圖1　不確定度來源分析圖Fig.1　Sources analysis of uncertainty

3　建立數(shù)學(xué)模型

X值的數(shù)學(xué)模型[7]為

式中 fmJfmTfmSfmrep——天平校準(zhǔn)、溫度和濕度分別對m引入的不確定度分量

fV1JfV1TfV1ZfV1rep——測樣時滴定管校準(zhǔn)、溫度、重復(fù)性和終點(diǎn)對V1引入的不確定度分量

fV2JfV2TfV2ZfV2rep——試劑空白時校準(zhǔn)、溫度和重復(fù)性和終點(diǎn)對V2引入的不確定度分量

fc0和fcx——標(biāo)準(zhǔn)溶液和稀釋體積過程對c引入的不確定度分量

fyJfyTfyrepfrJfrTfrrep——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋過程中移液管和容量瓶校準(zhǔn)、溫度和重復(fù)性對c引入的不確定度分量.

4　不確定度分量的量化

4.1　m引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)[8]

4.1.1m校準(zhǔn)(fmJ)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)

天平計(jì)量證書標(biāo)明其稱量的最大允差為0.6 mg,假定為矩形分布,換算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

所以稱取10.0 g樣品引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

4.1.2　稱量中fmTfmS的影響

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室環(huán)境相對獨(dú)立,稱量操作迅速及時,所以環(huán)境溫度、濕度在短時間內(nèi)變化甚微,所以對稱量結(jié)果影響可以忽略不計(jì).

4.1.3稱量重復(fù)性fmrep引入的不確定度并入到結(jié)果重復(fù)性rep中考慮

稱量樣品時,由重復(fù)稱量引入的不確定度已包含在測量結(jié)果重復(fù)性當(dāng)中,不須再重復(fù)評定.

4.2　滴定樣品溶液實(shí)際消耗鹽酸溶液體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V1-V2)[8]

4.2.1V1引入的不確定度u(V1)

4.2.1.1校準(zhǔn)即(fV1J)對體積的影響u1(V1)

檢定證書標(biāo)明A級2 mL座式滴定管其容量允差為0.01 mL,假定為矩形分布,換算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

4.2.1.2溫度即(fV1T)對體積影響u2(V1)

實(shí)驗(yàn)溫度控制在(20±3)℃,水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1,因此產(chǎn)生的體積變化為±(V1×3×2.1×10-4)= ±6.3×10-4V1(mL),假定溫度變化為矩形分布,則

4.2.1.3V1的重復(fù)性frep和終點(diǎn)判定fV1Z的影響并入到測量結(jié)果X的重復(fù)性rep中考慮

將上述V1不確定度分量合成

4.2.2V2引入的不確定度u(V2)

4.2.2.1校準(zhǔn)即(fV2J)對體積的影響u1(V2)分析同V1,即:

4.2.2.2溫度即(fV2T)對體積影響u2(V2)

分析同V1,V2消耗0.04 mL:

4.2.2.3V2的重復(fù)性影響frep和終點(diǎn)fV2Z的影響并入到測量結(jié)果X的重復(fù)性rep中考慮

將上述V2不確定度分量合成:

將V1和V2的不確定度分量再進(jìn)行合成得:

4.3　鹽酸標(biāo)準(zhǔn)使用溶液cs的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(cs)[8]

4.3.1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液c0即(fc0)引入的不確定度u(fc0)

由GBW(E)080463鹽酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書中可知,標(biāo)準(zhǔn)值為0.103 6 mol/L,該標(biāo)準(zhǔn)值的擴(kuò)展不確定度為0.000 1 mol/L,擴(kuò)展因子k=2,故鹽酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

4.3.2稀釋過程中(fcx)引入的不確定度u(fcx)

4.3.2.1移液管校準(zhǔn)即(fyJ)引入的不確定度u(fYJ)

檢定證書標(biāo)明B級10 mL單標(biāo)線移液管其容量允差0.04 mL,假定其為矩形分布,其校準(zhǔn)的不確定度為:

4.3.2.2溫度即(fyT)對體積影響u(fyT)

分析同V1,即:

4.3.2.3移液管充滿至刻度的重復(fù)性變化對體積的影響u(fyrep)

多次吸取溶液,做排液稱量實(shí)驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)差為0.01 mL,則u(fyrep)=0.01 mL.

將上述移液管不確定度分量合成:

4.3.2.4容量瓶校準(zhǔn)即(frJ)引入的不確定度u(frJ)

檢定證書標(biāo)明A級100 mL單標(biāo)線容量瓶其最大滴定允許誤差0.10 mL,假定其為三角分布,分析同V1,即:校準(zhǔn)的不確定度為:

4.3.2.5溫度即(frT)對體積影響u(frT)

分析同V1,即:

4.3.2.6容量瓶充滿至刻度的重復(fù)性變化對體積影響u(frrep)

100 mL容量瓶充滿至刻度10次,做稱量實(shí)驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)差為0.02 mL,則

u(frrep)=0.02 mL,

將上述容量瓶不確定度分量合成:

合成上述分量,即得鹽酸標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度cs的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(cs):

4.4　測量結(jié)果X重復(fù)性rep引入的不確定度u(rep)[8]

將待測的樣液連續(xù)滴定進(jìn)行平行測量,算得的X的值如表1.

表1　鮮肉中揮發(fā)性鹽基氮重復(fù)性測定結(jié)果Tab.1　Determination result of repeatability for TVB-N in fresh meat mg/100 g

測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由2次測量結(jié)果的平均值的標(biāo)準(zhǔn)差表示.

相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

4.5　整理測定揮發(fā)性鹽基氮含量的數(shù)學(xué)模型[8]

由上分析,公式(2)整理結(jié)果為:

5　合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

測定過程中的數(shù)值與不確定分量見表2.

表2　測定過程中的數(shù)值與不確定度分量Tab.2　Values of measurement process and uncertainty components

將不確定度分量進(jìn)行合成[9].

由上分析,公式(3)知:

樣品中揮發(fā)性鹽基氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果為7.49 mg/100 g,則:

uc(X)=Xurel(X)=7.49×0.036=0.27 mg/100 g.

6　包含因子及擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

95%置信水平下取包含因子k=2,將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子計(jì)算得到測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為:

7　測量結(jié)果及其不確定度表述

鮮肉中揮發(fā)性鹽基氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:

(7.49±0.54)mg/100 g,k=2.

8　結(jié) 論

通過利用半微量凱氏定氮法,對鮮肉中揮發(fā)性鹽基氮的含量進(jìn)行了測量不確定度的評定,找出了影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素.檢測樣品鮮肉中揮發(fā)性鹽基氮含量為7.49 mg/100 g,U=0.54 mg/100 g,k=2,樣品溶液實(shí)際消耗鹽酸溶液的體積和結(jié)果重復(fù)性是影響該方法測量不確定度的主要因素.建議從不確定度來源分析實(shí)施測量改進(jìn),在人員方面,進(jìn)一步提高檢測人員操作技能,盡量減少由于檢測人員操作重復(fù)性引入的不確定度;在儀器設(shè)備方面,建議使用1 mL座式滴定管進(jìn)行測量,可以進(jìn)一步降低由滴定管容量允差引入的不確定度;在環(huán)境方面,減小測量環(huán)境的溫度波動幅度,可以減少由環(huán)境溫度變化對樣品溶液實(shí)際消耗鹽酸溶液的體積引入的不確定度;此外,在樣品處理前將其充分混勻可以減少由于取樣不均勻?qū)Y(jié)果重復(fù)性產(chǎn)生的影響.從上述幾方面努力實(shí)施改進(jìn),可以使測量結(jié)果的不確定度水平降低,從而提升實(shí)驗(yàn)室的檢測能力.