CN113758775B - 固体饮料中柠檬黄含量标准样品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了固体饮料中柠檬黄含量标准样品，包括固体饮料基质、添加到固体饮料基质中的目标色素、水、抗结剂、稳定剂和防腐剂，所述固体饮料标准样品的配方组分按质量百分比计为：固体饮料基质：89％、水：0.29％、稳定剂：9％、抗结剂：1％、防腐剂：0.7％、目标色素：0.01％；本发明的优点在于：制备工艺简单、标准样品均匀性好、稳定性高，为快速准确测定固体饮料中柠檬黄含量提供技术支撑。采用高效液相色谱法进行含量测定，用F检验法和t检验法进行均匀性和稳定性验证，获得统计值F＜F0.05(9,10)，统计值t＜t0.05(22)，表明本发明的标准样品可满足固体饮料中柠檬黄含量检测项目要求。
Description
技术领域
本发明属于柠檬黄含量标准样品技术领域，具体涉及固体饮料中柠檬黄含量标准样品；尤其还涉及固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法。
背景技术
色泽是固体饮料食品中重要的感观质量要素之一，在固体饮料食品制备过程中，经常会添加一定量的食用色素，用于丰富食品色泽和种类，进而可以提高其附加值。目前食品中色素增加主要有天然色素和人工合成色素两类，其中天然色素大多来自植物，制备过程复杂、产量低、成本较高和保质期短；人工合成色素具有稳定性好、色彩种类丰富和成本低等优点，广泛应用于食品及固体饮料的相关行业。
固体饮料是软饮料的一种，因其品类众多、易于存放和口味多样化，越来越受到消费者的喜爱。柠檬黄(Tz)俗称酒石黄，化学名称为3-羧基-5-羟基-（对苯磺酸）-4-（对苯磺酸偶氮）吡唑三钠盐，化学分子式为C16H9N4O9S2Na3。色素柠檬黄可溶于水，具有良好的耐热性和耐光性。柠檬黄分子中含有苯环等结构，具有一定的生物毒性。根据GB 2760-2014标准相关要求，柠檬黄在调制炼乳、冷冻饮品、果冻等饮料中最大使用量为0.05 g/kg。目前，检测食品中柠檬黄含量测定的常用方法主要有高效液相色谱法、高效液相色谱-质谱/质谱联用法、毛细管电泳法和近红外光谱法等。
目前，国内尚未有研制固体饮料中柠檬黄含量标准样品的相关报道。标准样品是保证测定结果准确的重要质控手段，固体饮料中柠檬黄标准样品研制，在食品中柠檬黄检测项目的比对、校准测试仪器设备、分析方法验证及评价、给材料赋值、测试结果的质量控制和实验室技术人员考核等方面均具有重要的作用。
本发明提出了固态饮料中柠檬黄标准样品的研制方法，以固态饮料添加目标物柠檬黄，配制成均匀溶液，然后以冻干粉的方式制作标准样品。冻干粉标准样品不仅仅均匀稳定，而且在保存 、运输、包装方面均有优势。固态饮料中柠檬黄含量标准样品的研制成功，开启了食品标准样品含量研究的新方向，为食品添加剂中有毒有害物质含量分析提供了阳性样品研制样例。
发明内容
为了解决固体饮料中缺乏色素柠檬黄标准样品的难题，本发明第一目的是提供一种固体饮料柠檬黄标准样品，该标准样品具有均匀性好、稳定性好等优点，同时，该标准样品目标物色素与固体饮料基体结合情况与真实检测固体饮料样品一致。本发明的第二目的是提供上述的固体饮料标准样品的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
固体饮料中柠檬黄含量标准样品，包括固体饮料基质、添加到固体饮料基质中的目标色素、水、抗结剂、稳定剂和防腐剂，所述固体饮料标准样品的配方组分按质量百分比计为：固体饮料基质：89%、水：0.29%、稳定剂：9%、抗结剂：1%、防腐剂：0.7%、目标色素：0.01%。
优选的，所述的稳定剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、海藻酸钠和麦芽糊精中的一种或多种。
优选的，所述抗结剂为微晶纤维素、硅铝酸钠、磷酸三钙中的一种或多种。
优选的，所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钠、对羟基苯甲酸酯类中的一种或多种。
优选的，所述目标色素为柠檬黄标准物质。
固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照配比称取固体饮料粉末基质、稳定剂、抗结剂、防腐剂混合均匀，加入一定的水，充分溶解；
S2、在少量水中加入预定量的柠檬黄标准物质至完全溶解，制成合成色素溶液；
S3、将上述饮料溶液和柠檬黄溶液搅拌均匀，超声15分钟均匀；将混合后的溶液转入多个表面皿中，在低温冰箱中进行预冻，所述预冻温度为-50℃，所述预冻时间为12h；
S4、将预冻好的样品放入真空冷冻干燥机冷冻架中，打开真空泵，充分干燥样品，减少样品含水量，确保样品不结块，不含结晶水，粒径小于300目；
S5、取出样品，室温下放置2h，即得到固体饮料标准样品半成品粉末，然后将半成品粉末经混匀喷粒器再次充分喷射混合均匀，经分装到10mL的密封塑料管中，每个包装量5g，得到固体饮料标准样品，于干燥处避光保存，制备完成。
优选的，步骤S1中需要将固体饮料基质过100目标准筛，所述固体饮料基质中待检测目标色素的含量小于0.0005mg/kg。
优选的，步骤S4所述的真空冷冻干燥机设置温度为-38℃，冷冻干燥时间为12h。
本发明的技术效果和优点：
相对于现有技术，本发明提供的制备工艺简单标准物质制备方法，制备的固体饮料标准样品均匀性好、稳定性高，样品的外观、结构与工业生产的固体饮料接近，解决了固体饮料中色素测试过程中的基材匹配问题，可用于实验室间固体饮料中含柠檬黄检测数据的比对、检测方法的准确性验证、检测仪器的校准及测试结果的质量控制和考核。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了固体饮料中柠檬黄含量标准样品，包括固体饮料基质、添加到固体饮料基质中的目标色素、水、抗结剂、稳定剂和防腐剂，所述固体饮料标准样品的配方组分按质量百分比计为：固体饮料基质：89%、水：0.29%、稳定剂：9%、抗结剂：1%、防腐剂：0.7%、目标色素：0.01%。
其中，所述的稳定剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、海藻酸钠和麦芽糊精中的一种或多种。
其中，所述抗结剂为微晶纤维素、硅铝酸钠、磷酸三钙中的一种或多种。
其中，所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钠、对羟基苯甲酸酯类中的一种或多种。
其中，所述目标色素为柠檬黄标准物质。
固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照配比称取固体饮料粉末基质、稳定剂、抗结剂、防腐剂混合均匀，加入一定的水，充分溶解；
其中，步骤S1中需要将固体饮料基质过100目标准筛，所述固体饮料基质中待检测目标色素的含量小于0.0005mg/kg；
S2、在少量水中加入预定量的柠檬黄标准物质至完全溶解，制成合成色素溶液；
S3、将上述饮料溶液和柠檬黄溶液搅拌均匀，超声15分钟均匀；将混合后的溶液转入多个表面皿中，在低温冰箱中进行预冻，所述预冻温度为-50℃，所述预冻时间为12h；
S4、将预冻好的样品放入真空冷冻干燥机冷冻架中，打开真空泵，充分干燥样品，减少样品含水量，确保样品不结块，不含结晶水，粒径小于300目；
其中，步骤S4所述的真空冷冻干燥机设置温度为-38℃，冷冻干燥时间为12h；
S5、取出样品，室温下放置2h，即得到固体饮料标准样品半成品粉末。然后将半成品粉末经混匀喷粒器再次充分喷射混合均匀，经分装到10mL的密封塑料管中，每个包装量5g，得到固体饮料标准样品，于干燥处避光保存，制备完成。
进一步的，固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法中所用到的设备包括：FA2004N型电子分析天平、FA2004N型电子分析天平并配置二极管阵列检测器、QLF-9053A型台式电热恒温箱、GHJ-200型高速混合机、VS-502FD 真空冷冻干燥机；
进一步的，固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法中所用到的试剂包括：99.3%柠檬黄标准物质（GBW10003）、HPLC级甲醇、甲酸、乙酸、柠檬酸、乙醇、乙酸铵及氨水均为分析纯，柠檬黄标准储备液（200 mg/L），用于将上述柠檬黄标准物质于135℃烘箱中烘4h后置于干燥器中，冷却至室温后，精密称取0.200 g（精确到0.1mg）于100 mL棕色容量瓶中，用pH值为6.00的水定容至刻度，4℃冰箱中保存，超纯水，符合GB/T 6682分析实验室用水规格和试验方法中一级水要求；
进一步的，固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法仪器工作条件为：色谱柱：InertsustainC18柱（150mm×4.6mm，5µm）；流动相为甲醇-0.02mol/L乙酸铵溶液，采用梯度洗脱，梯度洗脱程序等参照GB 5009.35-2016；柱温为35℃；流量为1.0mL/min；进样量为10.0µL，柠檬黄色谱峰保留时间为4.38min；
具体的实验方法为：根据GB 5009.35-2016规定，称取0.7~1.0 g (精确至0.001g)标准样品于100 mL 烧杯中，加入水约30mL，充分搅拌使其溶解，然后用柠檬酸将该溶液调至pH值为6.00；放置于设定温度60℃水浴锅中加热5min，然后将已用水调成粥状的聚酰胺（聚酰胺粉质量约为1g）加入到上述溶液中，继续搅拌2 min，采用垂融漏斗过滤，用少量60℃的水洗涤烧杯3次，然后再用少量甲醇-甲酸混合溶液洗涤烧杯3次，再用乙醇-氨水-水混合溶液解吸3次，直至色素基本解吸，收集解吸液，并加入一定量的乙酸进行中和，60℃条件下减压蒸发至近干，然后加入2mL水溶解，定容至5 mL；经0.45µm微孔有机相滤膜过滤，上机分析；
进一步的，上述实验的结果讨论包括：
标准工作曲线：将配制的柠檬黄标准储备液（200 mg/L）用水逐级稀释成0.0、1.0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0 mg/L的系列标准工作溶液，在仪器工作条件下进行测定。以柠檬黄色素的质量浓度(x，mg/L)为横坐标，对应浓度色素的色谱峰面积(y)为纵坐标，绘制标准工作曲线，并进行线性回归。线性回归方程分别为y＝87.1x-4.1，相关系数为r=0.9999，检出限为0.005mg/kg；
均匀性测试：从300份样品中随机抽取 15 份样品进行均匀性测试，每份样品在重复条件下测定2次，重复测试分别单独取样，依照上述1.3试验方法进行测试，为了减小测量中定向变化的影响，样品的所有重复测试应按随机次序进行，每个样品重复测试两次取平均值，共获得15组30个数据，详见表1，按照GB/T 15000.3-2008《标准样品工作导则(3) 标准样品 定值的一般原则和统计方法》规定，采用单因子方差分析统计值F，并同根据自由度及显著性水平确定F临界值进行比较；
表1固态饮料标准样品均匀性实验结果（mg/kg）
对表1中的数据进行统计处理，得出方差分析结果柠檬黄含量的统计值F为0.49。当显著性水平a=0.05，查F分布表得知F临界值 = 2.42，F<F临界值，在95%的置信区间，研制固态饮料标准样品的组间与组内中柠檬黄含量无显著差异，表明该标准样品具有良好的均匀性；
稳定性测试：稳定性是衡量标准样品的重要参数之一。考察两组数据平均值之间有无差异时，可用独立样品t检验法评价标准物质的稳定性。若统计量t与显著性水平α，自由度f=n1+n2-2时的t α(f)之间的关系为t≤t α(f)，则认为该标准样品的特性量值没有发生显著性变化，否则认为该标准样品的特性量值已发生显著性变化。按照前密后疏的原则抽取待测标准样品，检验过程时间间隔为0、0.5、1、2、4、6、9、12个月抽取样品。并根据GB/T15000.3-2008规定的标准样品稳定性方法进行统计分析，采用下列公式进行稳定性评估模型建立：，式中/>，/>-----回归系数；
X--------时间自变量；
Y--------因变量柠檬黄含量的值。
采用检验进行判断，如果/>，则表明无显著性差异，标准样品中柠檬黄含量与时间变量无明显差异，标准样品的稳定性好；
表2 稳定性实验结果（mg/kg）
| 时间/月 | 1 | 柠檬黄测定值2 | 3 |
| 0 | 0.136 | 0.138 | 0.138 |
| 0.5 | 0.14 | 0.136 | 0.137 |
| 1 | 0.138 | 0.136 | 0.134 |
| 2 | 0.142 | 0.14 | 0.139 |
| 4 | 0.139 | 0.135 | 0.141 |
| 6 | 0.138 | 0.142 | 0.138 |
| 9 | 0.134 | 0.139 | 0.135 |
| 12 | 0.137 | 0.141 | 0.142 |
经计算：标准样品中柠檬黄含量的斜率以及斜率标准偏差分别为： 0.0002和/>0.0126，则柠檬黄含量的斜率以及斜率标准偏差关系均满足：/>（其中/>），说明标准样品保存在18℃冰箱内，12个月内长期稳定性良好；
定值研究：采用多个实验室使用同一种前处理及分析测试方法进行协作定值，随机抽取8份样品，每份样品包装单元有3个子样，分发给8个不同实验室，参与定值的实验室名单详见表3。
表3 标准样品定值实验室及定值方法
相色谱法测定其柠檬黄含量，每个子样品平行测定2次取平均值，所测定数据详见表4；
表4 固态饮料标准样品定值结果（mg/kg）
采用柯克伦检验法对每个实验室测得数据的标准偏差进行一致性检验，对不符合要求的定值数据进行剔除。然后，将各定值单位有效数据的平均值再进行平均，作为最终定值结果，所得固态饮料标准样品中柠檬黄含量定值结果分别为：0.139 mg/kg；
定值结果的不确定度评定： 在置信概率为95%时，k=2，U=2 uCRM，各不确定度分量及合成不确定度见表5，所以研制的固态饮料标准样品中柠檬黄含量的最终定值结果为（0.139±0.003）mg/kg。
表5 定值结果相对不确定度
综上，本发明提供的制备工艺简单标准物质制备方法，制备的固体饮料标准样品均匀性好、稳定性高，样品的外观、结构与工业生产的固体饮料接近，解决了固体饮料中色素测试过程中的基材匹配问题，可用于实验室间固体饮料中含柠檬黄检测数据的比对、检测方法的准确性验证、检测仪器的校准及测试结果的质量控制和考核。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照配比称取固体饮料粉末基质、稳定剂、抗结剂、防腐剂混合均匀，加入一定的水，充分溶解；
S2、在少量水中加入预定量的柠檬黄标准物质至完全溶解，制成合成色素溶液；
S3、将上述饮料溶液和柠檬黄溶液搅拌均匀，超声15分钟均匀；将混合后的溶液转入多个表面皿中，在低温冰箱中进行预冻，所述预冻温度为-50℃，所述预冻时间为12h；
S4、将预冻好的样品放入真空冷冻干燥机冷冻架中，打开真空泵，充分干燥样品，减少样品含水量，确保样品不结块，不含结晶水，粒径小于300目；
S5、取出样品，室温下放置2h，即得到固体饮料标准样品半成品粉末，然后将半成品粉末经混匀喷粒器再次充分喷射混合均匀，经分装到10mL的密封塑料管中，每个包装量5g，得到固体饮料标准样品，于干燥处避光保存，制备完成。
2.根据权利要求1所述的固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法，其特征在于：步骤S1中需要将固体饮料基质过100目标准筛，所述固体饮料基质中待检测目标色素的含量小于0.0005mg/kg。
3.根据权利要求1所述的固体饮料中柠檬黄含量标准样品的制备方法，其特征在于：步骤S4所述的真空冷冻干燥机设置温度为-38℃，冷冻干燥时间为12h。
4.固体饮料中柠檬黄含量标准样品，所述该标准样品采用权利要求1-2任一所述的方法制备，其特征在于：包括固体饮料基质、添加到固体饮料基质中的目标色素、水、抗结剂、稳定剂和防腐剂，所述固体饮料标准样品的配方组分按质量百分比计为：固体饮料基质：89%、水：0.3%、稳定剂：9%、抗结剂：1%、防腐剂：0.7%、目标色素：0.01%。
5.根据权利要求4所述的固体饮料中柠檬黄含量标准样品，其特征在于：所述的稳定剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、海藻酸钠和麦芽糊精中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的固体饮料中柠檬黄含量标准样品，其特征在于：所述抗结剂为微晶纤维素、硅铝酸钠、磷酸三钙中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的固体饮料中柠檬黄含量标准样品，其特征在于：所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钠、对羟基苯甲酸酯类中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的固体饮料中柠檬黄含量标准样品，其特征在于：所述目标色素为柠檬黄标准物质。
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