CC BY
7
УДК 661.691:664
Разработка нормативов аналитического контроля качества и безопасности
продовольственного сырья и продуктов питания
Д.А. Чупахин, аспирант, В.А. Орлова, д-р хим. наук, профессор Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского
По специфическому воздействию на живые организмы селен относится к токсичным элементам I группы опасности. По решению комитета экологической политики (СЕР), Европейской экономической комиссии (иЫЕСЕ ог ЕСЕ) селен вместе с группой элементов (Нд, РЬ, Сс1, Сг, Мп, 1\П, Со, V, Си, Ре, 7п, БЬ и аб) отнесены к наиболее опасным элементам и соответственно приоритетны для наблюдения и контроля [1]. Учитывая это, а также физиологические свойства селена в функционировании организма, становится очевидным, что контроль за содержанием селена в продовольственном сырье и продуктах питания - чрезвычайно важная задача для современной аналитической химии. Оценка степени токсичности соединений селена для человека также затрудняется отсутствием селективного и чувствительного индикатора, способного достоверно определить избыточное поступление селена в организм человека [1].
Вместе с тем селен - важнейший фактор, влияющий на здоровье человека. Селен входит в состав фермента глутатионпероксидазы (вРХ), который разрушает в организме человека активные кислородные соединения (радикалы) и входит, наряду с витаминами Е и С, в систему антиоксидантной защиты. Многочисленные исследования подтвердили важную роль селена в профилактике онкологических, сердечно-сосудистых, инфекционных, гастроэнтерологических, ортопедических и других заболеваний у детей и взрослых [2, 3]. Данный элемент необходим в определенном количестве, при этом нижняя граница обеспеченности для взрослого человека составляет от 16-21 мкг в день [4].
Недостаток селена в почвах и, как следствие, в растительной продукции обнаружен во многих регионах России: Поволжье, Сибирь, Урал, Карелия, Дальний Восток, Московская обл. и др. [5]. Низкая обеспеченность селеном среди населения нашей страны, приводящая к увеличению вышеназванных заболеваний,
Ключевые слова: продовольственное сырье растительного происхождения; нормативы контроля точности (правильности и прецизионности).
Key words: food raw materials of plant origin; standards of control accuracy (trueness and precision).
ставит на повестку дня вопрос обогащения селеном продуктов питания.
Сегодня оптимальное содержание селена в продуктах питания должно стать неотъемлемым показателем качества и безопасности продукции.
В России действующих стандартных (аттестованных) методик количественного определения селена в продовольственном сырье и продуктах питания не так уж много. Различаются они по чувствительности, диапазону определяемых содержаний, погрешности и способам пробопод-готовки. Например, в ГОСТе [6] по определению селена в пищевых продуктах приведен оперативный контроль повторяемости и воспроизводимости для содержания селена от 0,051 мг/кг и выше, но не представлен норматив контроля правильности, при этом чувствительность составляет 0,005 мг/кг. В методических указаниях [7] по определению селена в продуктах питания приведен оперативный контроль повторяемости г = 0,10-у для интервала содержания селена от 0,001 до 0,6 мг/кг, но не представлены нормативы контроля правильности и воспроизводимости результатов анализа. В методике [8] по определению селена в биологических объектах приведен оперативный контроль повторяемости г=0,50-у, но не представлены нормативы контроля правильности и воспроизводимости результатов анализа, чувствительность при этом составляет 0,002 мг/кг.
В связи с этим, при разработке методики определения содержания селена в продовольственном сырье и продуктах питания необходимо разработать нормативы оперативного контроля точности: правильность и
прецизионность (повторяемость, воспроизводимость) в соответствии с требованиями ИСО 5725 [9].
Наши исследования проводились по результатам внутрилабораторно-го эксперимента определения селена гидридным атомно-абсорбционным методом в продовольственном сырье растительного происхождения. При разработке нормативов контроля точности использовали образцы продовольственного сырья растительного происхождения с различным содержанием селена: государственные стандартные образцы состава злаковой травосмеси ГСО 3169, зерна пшеницы ГСО 3170, клубней картофеля ГСО 3171 и капусты
Селен - важнейший фактор, влияющий на здоровье человека. Сегодня оптимальное содержание селена в продуктах питания должно стать неотъемлемым показателем качества и безопасности продукции.
пекинской гибрида Р1«Ника» Brassica rapa ssp. Pekinensis (Lour.).
Определение селена осуществляли гидридным атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре AAS Vario 6 c приставкой HS51 (Analytik Jena AG, Германия). Предварительную химическую минерализацию проб проводили в герметично замкнутой реакционной системе (ГЗРС) с резистивным нагревом в автоклавах АТ1С-М аналитического модуля МКП (АНКОН-АТ, Россия) с объемом реакционных камер 30 см3 смесью реактивов: азотная кислота + пероксид водорода. Контрольный опыт - только смесь реактивов. Перед проведением пробоподготовки все реакционные камеры с образцами выдерживали при комнатной температуре в течение 20 мин. Нагрев проводили при температурах 160, 180 и 200 °С в течение 4 ч.
Для расчета норматива контроля повторяемости (сходимости - r) было предусмотрено проведение
БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
Математическая обработка результатов определения селена по данным _внутрилабораторного эксперимента_
№п/п Образец a у, мкг/кг аУ У2
Расчет норматива контроля повторяемости
1 Капуста (I контроль) 8 36 288 1296
2 ГСО 3169 7 39 273 1521
3 Л ГСО 3170 ГГП 3171 9 1 п 44 71 396 71П 1936 5041
4 I СО 3I/I Суммы 2 1U 34 7 1 190 7 1U 1667 9794
Расчет норматива контроля воспроизводимости
1 ГСО 3171 11 37 400 1369
2 Капуста (I контроль) 10 40 396 1600
3 ГСО 3170 8 46 382 2116
4 ГСО 3169 15 71 1051 5041
Суммы 2 44 194 2228 10126
Расчет норматива контроля правильности
1 ГСО 3170 9 36 324 1296
2 ГСО 3169 8 39 312 1521
3 Капуста (I контроль) 10 44 440 1936
4 ГСО 3171 11 71 781 5041
5 Капуста (II вариант) 9 154 1386 23716
6 Капуста (III вариант) 31 228 7068 51984
7 Капуста (IV вариант) 78 601 46878 361201
8 Капуста (V вариант) 170 976 165920 952576
Суммы 2 326 2149 223109 1399271
двух параллельных определении, при этом расхождение между полученными результатами не должно превышать норматив контроля повторяемости \У— У2 | < г.
Анализ четырех образцов проводили в двух параллельных определениях в двадцать этапов (циклов). Всего было проведено 160 определении. По каждому образцу определяли: среднее арифметическое значение (у), разницу между параллельными определениями сумму квадратов разницы X\У—У2\2, среднеквадратичное отклонение у. Результаты исследовании представлены в таблице.
По результатам определения селена видно, что между среднеквадратичным отклонением сходимости и средним содержанием селена существует зависимость: чем больше содержание элемента, тем обычно больше и среднеквадратичное отклонение повторяемости (табл.1). Эта зависимость может быть выражена формулой: ог=а + ву, где у -среднее содержание селена, полученное в условиях повторяемости, мкг/кг; ог - среднеквадратичное отклонение повторяемости. Для определения коэффициентов регрессии «а» и «в» составлена система уравнений: 1) 1x5 = па + Ь£у; 2) Еуо = аХу + + Ы,у-. При решении данной системы получили коэффициент в = 0,075, коэффициентом «а» можно пренебречь, отсюда ог= 0,075у.
В качестве норматива контроля повторяемости в методике анализа следует указывать допустимые расхождения гтах между параллельными определениями: гтах = Q (р,п) сг, где Q(р п)- коэффициент, зависящий от доверительнои вероятности р и числа параллельных определении п. При п = 2, Р = 0,95, коэффициент равен 2,77.
Рассчитали максимально допустимые расхождения между двумя результатами параллельных определений: ггпах = 2,77 ог= 2,77(0,075у) = 0,208у = 0,21у. Норматив контроля повторяемости составляет: г= 0,21у.
Для расчета норматива контроля воспроизводимости R было предусмотрено проведение анализа образцов в разных условиях (разное время, разные операторы, различная посуда и химические реактивы), при этом расхождение между полученными результатами не должно превышать норматив контроля воспроизводимости |у-у,| < К.
Анализы проводили в двухкратной повторности, при этом за результат измерения принималось среднее арифметическое из двух параллельных определений. В течение 12 мес с интервалом в 2-3 нед было проведено 96 определении.
Из приведенных результатов видно, что между среднеквадратичес-ким отклонением воспроизводимости и содержанием селена существует зависимость: чем выше содержание
элемента, тем больше среднеквадратичное отклонение воспроизводимости (см. таблицу). Эта зависимость выражена формулой: oR = = а+ву, где у - среднее содержание селена, полученное в условиях воспроизводимости, мкг/кг; oR - среднеквадратичное отклонение воспроизводимости. При решении данной системы получили коэффициент в = 0,145, отсюда oR = 0,145у.
В качестве норматива контроля воспроизводимости в методике анализа указывают допустимые расхождения Rmax между определениями, полученные в условиях воспроизводимости: R = О,, .о,, где О ,„ . -
^ max ^ (P,n) R' ^ ^ (P, n)
коэффициент, зависящий от доверительной вероятности P и числа параллельных определений п. При n=2, P=0,95, коэффициент равен 2,77.
Рассчитали максимально допустимые расхождения между результатами анализа, полученными в условиях воспроизводимости: Ямах = 2,77oR= = 2,77 (0,14 5у) = 0,402^ = 0,40у. Норматив контроля воспроизводимости составляет: Я=0,40у.
Для разработки норматива контроля правильности (Д) применяли метод внутрилабораторного контроля с применением стандартных образцов (СО) состава, который состоит в нахождении разницы между средним результатом анализа СО и его аттестованным значением и сравнении ее с нормативом контроля. Результат анализа СО и партии рядовых образцов признают удовлетворительными при условии: |у - ц| < Д, где у - средний результат анализа СО; ц - аттестованное (принятое опорное) значение селена в СО; Д - норматив контроля правильности.
Содержание селена в продовольственном сырье растительного происхождения обычно составляет от 0,10 до 1,0 мг/кг. Такой диапазон содержания элемента типичен, в основном, для растительной продукции, выращиваемой в Центральном природно-экономическом районе России с выраженным дефицитом селена в почвах. Высокое содержание селена от 1,0 мг/кг и более типично для растительной продукции, выращиваемой в биогеохимических провинциях (Тувинская, Алтайская).
Исходя из этого, в метрологическую обработку нами были взяты образцы проб с содержанием селена до 1,0 мг/кг абс. сухого вещества: ГС0 3170, ГСО3169, ГСО3171, капуста пекинская I (контроль) - II, III, IV и V вариантов полевого опыта (см. таблицу). Пробы с содержанием селена более 1,0 мг/кг не вошли в обработку.
По результатам определения селена видно, что между среднеквадратичным отклонением правильности и средним содержанием селена существует зависимость: чем больше содержание элемента, тем обычно больше и среднеквадратичное отклонение правильности (см. таблицу). Эта зависимость выражена фор-
мулой: о
= а + вц, где оп
среднеквадратичное отклонение правильности. При решении данной системы уравнений получили коэффициент в = 0,165, отсюда сп ав= = 0,165ц.
В качестве норматива контроля правильности в методике анализа указывают допустимые расхождения Дтах между средним результатом параллельных определений и аттестованным (условным) значением содержания селена в образце: Amax= = 1,96с , где 1,96 - коэффициент, характеризующий предельную погрешность результата анализа для доверительной вероятности Р=0,95.
Рассчитана максимально допустимая погрешность между результатами анализа, полученная в условиях правильности: Д = 1,96Чс = 1,96
1 max ' прав '
x (0,165ц) = 0,323ц = 0,32ц. Норматив контроля правильности составляет: Д = 0,32-ц.
Таким образом, по результатам внутрилабораторного эксперимента по определению селена гидридным атомно-абсорбционным методом с предварительной химической минерализацией проб в герметично замкнутом реакционном объеме в продовольственном сырье растительного происхождения разработаны нормативы оперативного контроля повторяемости г = 0,21у, воспроизводимости R=0,40у и правильности Д = 0,32-ц.
ЛИТЕРАТУРА
1. Селен. Гигиенические критерии состояния окружающей среды/Всемирная организация здравоохранения, 1989. - 270 с.
2. Lombeck, I. Selenium in Neonates and Childeren/I. Lombeck, H. Menzel// Selenium in Medicine and Biology, Walter de Gruyter & Co. Berlin. - New York, 1988. - P. 197-206.
3. Lonnerdal, B. Effects of milk and milk components on calcium, magnesium and trace elements absorption during infancy/B. Lonnerdal//Physiol Rev. - 1997. -№ 77 (3). P. 643-669.
4. Foliar Application of Selenite and Selenate to Potato (Solarium tuberosum): Effect of a Ligand Agent
on Selenium Content of Tubers/V. Poggi [et al.]//J. Agric. Food Chem. -2000. - № 48. - P. 4749-4751.
5. Торшин, С.П. Биогеохимия и агрохимия селена и методы устранения селенодефицита в пищевых продуктах и кормах/С.П. Торшин, Т.М. Удельнова, Б.А. Ягодин//Агрохи-мия. - 1996. - № 8-9. - С. 127-140.
6. ГОСТ Р 53150-2008 (ЕН 14627:2005) Национальный стандарт Российской Федерации. Продукты пищевые. Определение следовых элеменов. Определение общего мышьяка и селена методом атомно-аб-сорбционной спектрометрии с генерацией гидридов с предварительной минерализацией проб под давлением. -М: Стандартинформ, 2010. - 12 с.
7. МУК 4.1.033-95. Определение селена в продуктах питания. Методические указания. - М.: Информационно-издательский центр Госком-санэпиднадзора России, 1995. - 10 с.
8. МИ 2223-92. Методика количественного анализа. ГСИ. Почвы и биологические методы анализа. -М.: Гиредмет, 1993. - 41 с.
9. ГОСТ Р ИСО 5725-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Ч. 1-6. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
МИР
ПИЩЕВОЙ ИНДУСТРИИ. МЕСТО ВСТРЕЧИ АЗЕРБАЙДЖАН ,
_-_Л
