ГОСТ Р 51182-98. Государственный стандарт Российской Федерации. Кофепродукты. Методика выполнения измерений массовой доли кофеина
(принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 03.07.1998 № 270)
от 3 июля 1998 г. № 270
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ ДОЛИ КОФЕИНА
Coffee products. Procedure of mass parts measurement of caffeine
1 июля 1999 года
Предисловие
1. Разработан Научно-исследовательским институтом пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии.
Внесен Техническим комитетом ТК 152 «Пищевые концентраты, чай и натуральные ароматизаторы».
2. Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 3 июля 1998 г. № 270.
3. В настоящем стандарте реализованы нормы Законов Российской Федерации «О стандартизации», «О единстве средств измерений».
5. Переиздание. Ноябрь 2003 г.
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт распространяется на кофепродукты (растворимые и нерастворимые кофейные напитки) и устанавливает методику выполнения измерений массовой доли кофеина в пересчете на сухое вещество фотометрическим методом.
Диапазон измеряемых массовых долей кофеина в растворе от 0,03 до 5,40%.
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия
ГОСТ 10929-76 Водорода пероксид. Технические условия
ГОСТ 14919-83 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия
ГОСТ 15113.0-77 Концентраты пищевые. Правила приемки, отбор и подготовка проб
ГОСТ 20015-88 Хлороформ. Технические условия
ГОСТ 24104-88 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия
ГОСТ 24363-80 Калия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой
3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ ДОЛИ КОФЕИНА В КОФЕПРОДУКТАХ
Методика основана на фотометрическом определении массовой доли кофеина в растворе, полученном после экстрагирования кофеина из продукта органическим растворителем с последующим гидролитическим окислением кофеина в тетраметилпурпуровую кислоту.
3.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы
Колориметр фотоэлектрический лабораторный (ФЭК) пределами измерений оптической плотности от 0 до 2 при длине волны (540 +/- 10) нм, допускаемой абсолютной погрешностью при измерении коэффициента пропускания +/- 1% и кварцевыми кюветами рабочей длиной 30 мм.
Весы лабораторные общего назначения второго класса точности наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104 <*>.
<*> С 1 июля 2002 г. введен в действие ГОСТ 24104-2001.
Электроплитка бытовая по ГОСТ 14919 или горелка газовая.
Часы песочные на 1 мин или секундомер механический.
Цилиндры 1(2)-10(250) по ГОСТ 1770;
Стакан В(Н)-1(2)-150 ТХС по ГОСТ 25336.
Чашка испарительная 1 по ГОСТ 9147.
Воронки В-36-80 ХС ВД-1(2)-25 ХС по ГОСТ 25336.
Фильтры обеззоленные «белая» или «красная» лента, диаметром 90 — 125 мм.
Колбы мерные 1(2)-25(100, 1000)-2 по ГОСТ 1770.
Пипетки 1-2-0,50, 1(4)-2-1(2) по ГОСТ 29169.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч., плотностью 1190 кг/м3.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929, х.ч.
Хлороформ по ГОСТ 20015, х.ч.
Калия гидроокись по ГОСТ 24363, раствор массовой концентрации 150 г/дм3.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Кофеин (1,3,7-триметил-2,6-диоксипурин) чистый, безводный.
Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и реактивов квалификацией не ниже указанных.
3.2 Подготовка к проведению измерения
3.2.1 Метод отбора проб
3.2.1.1 Отбор проб и подготовка их к проведению измерения — по ГОСТ 15113.0
3.2.2 Приготовление растворов
3.2.2.1 Стандартный раствор кофеина
(0,050 +/- 0,001) г кофеина помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем мерной колбы водой до метки.
3.2.2.2 Раствор соляной кислоты молярной концентрации c (HCl) = 3 моль/дм3
248 см3 раствора соляной кислоты плотностью 1190 кг/м3 помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доводят объем мерной колбы водой до метки и перемешивают.
3.2.2.3 Раствор пероксида водорода массовой концентрации 150 г/дм3
Необходимый для анализа раствор пероксида готовят разведением пероксида водорода массовой концентрации 300 г/дм3 (исходной) дистиллированной водой в соотношении 1:1.
Перед использованием необходимо проверить исходную концентрацию пероксида водорода по ГОСТ 10929.
3.2.3 Построение градуировочного графика
3.2.3.1. В выпарительные чашки вносят пипеткой 0,5; 1,0; 1,5 см3 стандартного раствора кофеина. Растворитель (воду) отгоняют на водяной бане досуха, что определяют визуально.
3.2.3.2. К сухому остатку кофеина прибавляют последовательно 1,0 см3 раствора соляной кислоты, смывая кофеин на дно чашки, и 0,2 см3 раствора пероксида водорода. Содержимое чашки перемешивают вращательным движением, выдерживают 20 мин при комнатной температуре и нагревают на кипящей водяной бане до получения сухого окрашенного остатка тетраметилпурпуровой кислоты. При приготовлении водного раствора к сухому остатку, охлажденному до комнатной температуры, приливают от 5 до 10 см3 дистиллированной воды и оставляют до его полного растворения. Полученный раствор пурпурного цвета количественно переносят в мерную колбу вместимостью 25 см3 и доводят объем раствора в колбе до метки.
Измеряют оптическую плотность этих растворов на колориметре при длине волны (540 +/- 10) нм в кюветах рабочей длиной 30 мм относительно плотности воды.
3.2.3.3. Строят график зависимости оптической плотности раствора от концентрации кофеина D = f(c).
3.2.4 Приготовление растворов растворимых и нерастворимых кофейных напитков к измерению
Навеску аналитической пробы растворимого кофейного напитка массой от 2,0 до 5,0 г (в зависимости от содержания натурального кофе в кофейном напитке) помещают в стакан, наливают 50 см3 кипящей дистиллированной воды. Полученный раствор охлаждают до 18 — 20 °C, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят ее объем дистиллированной водой до метки и используют раствор для измерения.
Навеску нерастворимого кофейного напитка массой от 10,0 до 20,0 г (в зависимости от содержания натурального кофе в кофейном напитке) помещают в стакан, заливают 150 см3 кипящей дистиллированной воды и кипятят 5 мин. Полученную суспензию охлаждают до 18 — 20 °C, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3 и доливают дистиллированной водой до метки. Содержимое колбы взбалтывают 2 — 3 мин, затем фильтруют. Полученный фильтрат используют для измерения.
3.3 Проведение измерения
В делительную воронку вместимостью 25 см3 последовательно вносят от 10 до 15 см3 хлороформа, 5 см3 раствора кофейного напитка и 0,5 см3 раствора гидроокиси калия. Закрывают воронку притертой пробкой и проводят экстракцию, осторожно многократно переворачивая содержимое воронки в течение 1 мин. После расслаивания системы нижний хлороформный слой переносят в выпарительную чашку. Хлороформ отгоняют на водяной бане досуха, что определяют визуально.
Примечание. Не допускается попадание верхнего окрашенного водного слоя в нижний хлороформный.
Дальнейшее проведение реакции получения тетраметилпурпуровой кислоты и измерение оптической плотности ее водного раствора по 3.2.3.2.
3.4 Обработка результатов измерения
Массовую долю кофеина X, %, в пересчете на сухое вещество вычисляют по формуле
где 1,03 — коэффициент, учитывающий полноту извлечения кофеина хлороформом на первом этапе экстракции;
c — массовая концентрация кофеина, найденная по градуировочному графику, мкг/см3;
V_{\text{ф}} = 25 — объем фотометрируемого раствора тетраметилпурпуровой кислоты, получаемый в результате гидролитического окисления кофеина, см3;
V — объем раствора кофепродукта для измерения, см3;
V_{\text{э}} — объем раствора кофепродукта, используемый для экстракции кофеина, см3;
m — масса навески кофепродукта, г;
10^{6} — коэффициент перевода 1 мкг в 1 г;
W — массовая доля влаги анализируемой навески кофепродукта, %.
3.5 Допустимая погрешность измерения
За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных измерений.
Вычисления проводят до третьего десятичного знака с последующим округлением до второго десятичного знака.
Сходимость результатов измерений массовой доли кофеина составляет 6,0% относительной при P = 0,95.
Воспроизводимость результатов измерений массовой доли кофеина составляет 9,0% относительной при P = 0,95.
Контроль погрешностей измерения массовой доли кофеина в кофепродуктах осуществляют в соответствии с Приложением А.
КОНТРОЛЬ ПОГРЕШНОСТИ МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОЙ
ДОЛИ КОФЕИНА В КОФЕПРОДУКТАХ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
А.1. Алгоритм проведения оперативного контроля сходимости
Оперативный контроль сходимости проводят при получении каждого результата измерения, представляющего собой среднее арифметическое двух параллельных измерений
Оперативный контроль сходимости проводят путем сравнения расхождения результатов параллельных измерений ( X_{1} и X_{2} ), полученных при анализе пробы, с нормативом оперативного контроля сходимости — d_{\text{н}} . Значения d_{\text{н}} приведены в таблице А.1.
| Контролируемый показатель | Диапазон измерения массовой доли кофеина, % | Нормативы оперативного контроля характеристик погрешности, % | ||
| сходимости d_{\text{н}} , n = 2 | воспроизводимости D_{\text{н}} , n = 2 | \text{К}_{\text{д}} (погрешность при методе добавок) | ||
| Содержание кофеина в продукте | От 0,03 до 5,40 | 0,06\overline{\text{Х}} <*> | 0,09\overline{\text{Х}} <*> |  |
| <*> \overline{\text{Х}} — среднеарифметическое значение двух параллельных измерений исследуемой пробы. | ||||
Сходимость результатов параллельных измерений признают удовлетворительной, если
d = X_{1} - X_{2} \leq d_{\text{н}}.(A.2)
При выполнении условия (А.2) сходимость результатов параллельных измерений признают удовлетворительной, и по ним может быть вычислен результат измерения массовой доли кофеина в исследуемой пробе.
Если условие (А.2) не выполняется, эксперимент повторяют. При повторном невыполнении условия (А.2) измерение приостанавливают, выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.
А.2. Алгоритм проведения оперативного контроля воспроизводимости
Образцами для контроля являются реальные пробы кофейных напитков, отобранные в соответствии с ГОСТ 15113.0. Масса пробы, отобранная для контроля, должна соответствовать удвоенному количеству, необходимому для проведения измерения по методике. Отобранную массу делят на две равные части и анализируют в точном соответствии с методикой, варьируя условия проведения измерения, т.е. получают два результата измерения в разных лабораториях или в одной, используя при этом разные наборы мерной посуды, разные партии реактивов.
Воспроизводимость контрольных измерений, а также результатов измерений рабочих проб, получаемых за период, в течение которого условия проведения измерения принимают стабильными и соответствующими условиям проведения контрольных измерений, признают удовлетворительной, если
D = (X_{1} - X_{2}) \leq D_{\text{н}},(A.3)
где X_{1} — результат измерения рабочей пробы;
X_{2} — результат измерения этой же пробы, полученный в другой лаборатории или в той же, но другими аналитиками с использованием другого набора мерной посуды и других партий реактивов;
D_{\text{н}} — норматив оперативного контроля воспроизводимости;
D — результат контрольного измерения.
Значения нормативов оперативного контроля случайной составляющей относительной погрешности (сходимости и воспроизводимости) при вероятности P = 0,95 приведены в таблице А.1.
При превышении нормативов оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.
А.3. Алгоритм оперативного контроля относительной погрешности с использованием метода добавок
Образцами для контроля являются реальные пробы кофейных напитков, отобранные в соответствии с ГОСТ 15113.0. Масса отобранной для контроля пробы должна соответствовать удвоенному количеству, необходимому для проведения измерения по методике. Отобранную массу делят на две равные части; первую анализируют в точном соответствии с методикой и получают результат измерения исходной исследуемой пробы X_{1} , а во вторую часть добавляют определяемый компонент кофеина X_{\text{д}} таким образом, чтобы содержание компонента увеличилось примерно в 2 раза. Изменением массы исследуемой пробы можно пренебречь. Измерения второй части пробы проводят в точном соответствии с методикой, получая результат измерения исследуемой пробы с добавкой X_{2} .
Погрешность является удовлетворительной при выполнении условия:
(X_{2} - X_{1} - X_{\text{д}}) \leq K_{\text{д}},(A.4)
где X_{1} — результат измерения исследуемой пробы, %;
X_{2} — результат измерения исследуемой пробы с добавкой определяемого компонента — кофеина, %;
X_{\text{д}} — добавка определяемого компонента, %;
K_{\text{д}} — норматив оперативного контроля погрешности, рассчитывают по формуле (А.5), %.
Норматив оперативного контроля погрешности в диапазоне измеряемых массовых долей кофеина K_{\text{д}} рассчитывают по формуле при P = 0,95:
K_{\text{д}} = 0,84 \cdot 0,065 \sqrt{\overline{X_{\text{д}}^{2}} + \overline{X^{2}}} .(A.5)