Межгосударственный стандарт ГОСТ 31715-2012 "Соки и соковая продукция. Идентификация. Определение стабильных изотопов водорода методом масс-спектрометрии" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1461-ст)

Juices and juice products. Identification. Determination of stable hydrogen isotopes by mass-spectrometry method

Дата введения - 1 июля 2013 г.

Веден впервые

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации (ГОУ ВПО "МГУПП")

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 1 октября 2012 г. N 51)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызстан	KG	Кыргызстандарт
Молдова	MD	Молдова-Стандарт
Российская Федерация	RU	Росстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1461-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31715-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2013 г.

5 Настоящий стандарт разработан на основе применения ГОСТ Р 53585-2009

6 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на соки и соковую продукцию, в том числе для детского питания, и устанавливает применяемый для целей идентификации и определения подлинности продукции метод определения изотопного состава водорода () в водной фазе продуктов с применением масс-спектрометрии стабильных изотопов.

Изотопный состав водорода анализируемого продукта относительно международного стандарта SMOW характеризует величина , выраженная в промилле.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ ИСО 5725-1-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения

ГОСТ ИСО 5725-2-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений

ГОСТ ИСО 5725-3-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений

ГОСТ ИСО 5725-4-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений

ГОСТ ИСО 5725-5-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений

ГОСТ ИСО 5725-6-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.010-76 Система стандартов безопасности труда. Взрывобезопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.018-93 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования

ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3640-94 Цинк. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 12162-77 Двуокись углерода твердая. Технические условия

ГОСТ 26313-84 Продукты переработки плодов и овощей. Правила приемки, методы отбора проб

ГОСТ 26671-85 Продукты переработки плодов и овощей, консервы мясные и мясорастительные. Подготовка проб для лабораторных анализов

ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-181) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по [1], а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1.1 изотопный состав водорода: Величина , выраженная в промилле, представляющая собой отклонение от международного стандарта SMOW и характеризующая относительную распространенность изотопов данного элемента, выражаемую обычно в виде отношения распространенных изотопов водорода с атомной массой 2 к редким изотопам водорода с атомной массой 1 ( или ).

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения и обозначения:

промилле () - одна тысячная доля числа или 1/10 процента;

- изотопное соотношение (соотношение изотопов водорода с атомными массами 2 и 1 в исследуемой пробе);

- изотопный состав водорода относительно международного стандарта SMOW, в промилле;

IRMS/SIRA - масс-спектрометрия изотопных соотношений/анализ соотношений стабильных изотопов (Isotope Ratio Mass Spectrometry/Stable Isotope Ratio Analysis);

SMOW - международный стандарт изотопного состава среднеокеанической воды (Standard Mean Ocean Water);

SLAP - международный стандарт изотопного состава водорода атмосферных осадков Антарктиды (Standard Light Antarctica Precipitation);

GISP - международный стандарт изотопного состава водорода атмосферных осадков ледяного покрова Гренландии (Greenland Ice Sheet Precipitation);

МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энергии (International Atomic Energy Agency);

g - ускорение свободного падения (g = 9,81 ).

4 Сущность метода

Метод основан на определении изотопного состава водорода воды посредством масс-спектрометрии стабильных изотопов при одновременном измерении масс 2 () и 3 () газообразного водорода, полученного путем восстановления воды из анализируемой пробы.

5 Отбор и подготовка проб

5.1 Отбор проб - по ГОСТ 26313, подготовка проб - по ГОСТ 26671.

6 Средства измерений, вспомогательное оборудование, посуда, реактивы, материалы, стандартные вещества и растворы

6.1 Химические реактивы, стандартные вещества и растворы

6.1.1 Водород с объемной долей основного вещества не менее 99,995% в газовом баллоне, снабженном соответствующим редуктором давления.

6.1.2 Вода по стандарту SMOW категории МАГАТЭ*(1).

6.1.3 Вода по стандарту SLAP категории МАГАТЭ.

6.1.4 Катализатор - цинк металлический по ГОСТ 3640.

6.1.5 Двуокись углерода твердая по ГОСТ 12162.

6.1.6 Кислота азотная по ГОСТ 4461.

6.1.7 Кислота соляная по ГОСТ 3118.

6.1.8 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

6.2 Средства измерений и оборудование

6.2.1 Масс-спектрометр IRMS/SIRA для анализа стабильных изотопов.

Для проведения анализа может быть использован масс-спектрометр для измерения соотношений стабильных изотопов любой модели и изготовителя аналитического оборудования.

Конструктивные характеристики масс-спектрометра должны обеспечивать получение данных об изотопном составе водорода в диапазоне природных вариаций .

Масс-спектрометр IRMS/SIRA включает:

1) двойной коллектор, обеспечивающий одновременное измерение ионов с массами 2 и 3;

2) систему двойного напуска, обеспечивающую ввод стандартного газа - водорода и водорода, полученного из пробы, в масс-спектрометр или специализированные системы подготовки пробы, работающие в потоке газа-носителя гелия, например, элементный анализатор (пиролизатор), газовый хроматограф, прочие универсальные и адаптированные системы, позволяющие проводить количественное выделение воды из анализируемой пробы и дальнейшее восстановление водорода данной воды с последующим вводом образовавшегося водорода в масс-спектрометр IRMS/SIRA через интерфейсные устройства, обеспечивающие независимую подачу анализируемой пробы и стандартного водорода в масс-спектрометр IRMS/SIRA через систему игольчатого натекателя, что позволяет избежать изотопного фракционирования (при применении внутрипоточной системы рекомендуется использовать в определении вторичный стандарт*(2);

3) электронную систему компенсации для расчета и исключения количества ионов ( -фактор), которые образуются в масс-спектрометре в ходе измерения и детектируются вместе с ионами при массе 3. Фактор влияния ионов должен быть менее 10 /нА при его стабильности не хуже, чем 0,03 /нА/ч.

6.2.2 Весы с пределом допускаемой абсолютной погрешности однократного взвешивания 0,1 мг.

6.2.3 Пипетки 1-2-1, 1-2-5, 1-2-10 2-го класса точности по ГОСТ 29169.

6.2.4 Пипетки градуированные 1-2-2-25 по ГОСТ 29227 или дозаторы пипеточные с аналогичными или изменяемыми объемами доз с относительной погрешностью дозирования 1% или импортные с аналогичными характеристиками.

6.2.5 Дозаторы автоматические или пипетки стеклянные градуированные с подходящим интервалом дозирования и известной точностью дозирования.

6.2.6 Емкости*(3) для анализируемой пробы и воды по SMOW и SLAP из боросиликатного стекла вместимостью 10 , снабженные герметичной укупоркой с вентилем и штуцером для соединения с масс-спектрометром IRMS/SIRA.

6.2.7 Насос вакуумный

Насос вакуумный, обеспечивающий создание в вакуумной емкости по 6.2.6 пониженного давления не более 0,13 Па.

6.2.8 Центрифуга

Центрифуга лабораторная, обеспечивающая ускорение 1400 g.

Примечание - Число оборотов ротора а, необходимое для достижения заданного центробежного ускорения, рассчитывают по формуле

,

(1)

где 11,18 - коэффициент;

r - радиус от центра оси центрифуги до нижней точки стакана для центрифугирования, находящегося в работающей центрифуге (до крайней точки держателя для стакана в угловом роторе), согласно техническому паспорту на оборудование (ротор), см;

n - число оборотов ротора в минуту.

Допускается применение центрифуг с автоматическим определением необходимого числа оборотов ротора в зависимости от заданного центробежного ускорения.

6.2.9 Стаканы для центрифугирования вместимостью 50 .

6.2.10 Емкости*(3), *(4) из специального стекла с повышенной термической стойкостью (до 200°С) с герметичной укупоркой, снабженной вентилем и штуцером для соединения с вакуумным насосом, для предварительной подготовки цинка.

6.2.11 Емкости*(3), *(4) из специального стекла с повышенной термической стойкостью (до 500°С) с герметичной укупоркой, снабженной вентилем и штуцером, для проведения реакции восстановления воды.

6.2.12 Устройство лабораторное*(4), оснащенное измерителем температуры, для нагрева емкостей по 6.2.10 и 6.2.11 в интервале температур от 150°С до 500°С.

6.2.13 Система лабораторная для микродистилляции воды*(4), конструкция которой соответствует схеме, представленной на рисунке Б.1 приложения Б.

6.2.14 Микрошприцы (для дозирования).

Допускается использование других средств измерений с метрологическими характеристиками и лабораторного оборудования с техническими характеристиками, не уступающими перечисленным выше.

7 Проведение определения

7.1 Условия проведения определения

Пробу анализируют два раза в условиях повторяемости в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 5725-1 и ГОСТ ИСО 5725-2.

При подготовке и проведении определения должны быть соблюдены следующие условия:

- температура окружающей среды от 10°С до 25°С включ.;

- относительная влажность воздуха от 40% до 70% включ.

7.2 Подготовка катализатора

В химический стакан вместимостью 25  вносят около 0,3 г цинка. Цинк в химическом стакане промывают 10  концентрированной азотной или соляной кислоты, затем дистиллированной водой. Воду сливают, цинк осторожно высушивают и переносят в емкость по 6.2.10 для дегазации. Емкость герметично закрывают, помещают в устройство для нагрева по 6.2.12. Штуцер емкости соединяют с вакуумным насосом. Емкость с цинком нагревают до температуры 180°С, включают вакуумный насос и проводят дегазацию в течение 30 - 40 мин при установленной температуре [2].

7.3 Предварительная обработка анализируемой пробы

25  сока или соковой продукции (нектар, сокосодержащий напиток, морс, мякоть, клетки, ароматобразующее вещество) вносят с помощью автоматического дозатора или стеклянной пипетки в стакан для центрифугирования. В случае концентрированной соковой продукции (концентрированный сок, концентрированное пюре, концентрированный морс, концентрированные ароматобразующие вещества) 25 г пробы взвешивают на лабораторных весах в стакане для центрифугирования. В лабораторной центрифуге проводят центрифугирование пробы в течение 10 мин при ускорении 1400 g.

Надосадочную жидкость используют в дальнейшем определении.

7.4 Микродистилляция воды из пробы

Микродистилляцию проводят для отделения воды анализируемой пробы от содержащихся в ней органических соединений (сахаров, кислот, жиров). Микродистилляция является важным и неотъемлемым этапом определения. При восстановлении воды из необработанной анализируемой пробы в реакции с цинком образуется водород с иным содержанием дейтерия, что приводит к недостоверным результатам. Для количественного учета выделенной воды из анализируемой пробы микродистилляцию проводят в лабораторной системе по 6.3.10, конструкция которой соответствует схеме, приведенной на рисунке Б.1 приложения Б. Система через вентили // и /// соединена с вакуумным насосом и емкостью для восстановления воды по 6.2.11.

Перед началом микродистилляции закрывают вентили / и ///, затем в лабораторной системе с помощью вакуумного насоса создают пониженное давление около 0,13 Па, после чего закрывают вентиль //. Реактор системы, заполненный кварцевым волокном и находящийся перед вентилем /, нагревают до температуры около 100°С. После достижения заданной температуры в реактор через мембранную перегородку 2 с помощью микрошприца вводят 10 мкл надосадочной жидкости, полученной по 7.3. Выдерживают систему в течение 5 - 8 мин для охлаждения анализируемой пробы до температуры не выше минус 78°С и сбора воды в ловушке 5. После охлаждения открывают вентиль // для удаления из системы остаточных газов. Открывают вентиль /// и последовательно закрывают вентили // и /. Удаляют из системы емкость 6 для охлаждения ловушки, заменяя ее на водяную баню для нагрева ловушки до температуры около 100°С. Вода, которая испаряется из ловушки 5, поступает через открытый вентиль /// в емкость для восстановления 11 (см. 6.2.11). Процесс испарения воды из ловушки 5 продолжают в течение 10 мин. После завершения микродистилляции закрывают вентиль /// и отсоединяют емкость для восстановления воды от системы.

7.5 Восстановление воды из анализируемой пробы

Емкость по 6.2.11 с подготовленным по 7.2 катализатором - цинком и водой, полученной в результате микродистилляции по 7.4, помещают в устройство по 6.2.12 и нагревают до температуры 450°С - 455°С. Восстановление проводят в течение 30 - 60 мин при указанной температуре. Образующийся водород собирают в емкости по 6.2.6, соединенной с емкостью для восстановления. После завершения процесса закрывают вентиль емкости по 6.2.6, отсоединяют ее от емкости для восстановления и соединяют с системой напуска масс-спектрометра IRMS/SIRA.

7.6 Определение соотношения изотопов

Определение соотношения изотопов в водороде, полученном по 7.3 - 7.5, проводят на масс-спектрометре IRMS/SIRA с использованием стандартного газа - водорода. Полученные данные представляют в виде величины изотопного состава водорода . При необходимости изотопный состав водорода рассчитывают по разделу 8.

7.7 Калибровка

Калибровку с применением газообразного водорода, используемого в качестве стандартного газа, проводят по стандартам воды SMOW и SLAP. Определение соотношения изотопов, выражаемых величинами и , проводят по 7.4 - 7.6.

8 Обработка результатов измерений

8.1 Расчет изотопного состава водорода проводят с применением воды по SMOW и SLAP. Расчет изотопного состава водорода , , в анализируемой пробе с учетом стандарта SMOW проводят по формуле

,

(2)

где - изотопный состав водорода пробы ();

- изотопный состав водорода по стандарту SMOW ();

- изотопный состав водорода по стандарту SLAP ().

Установленная величина в воде по стандарту SLAP составляет минус 428 SMOW [3].

8.2 Результаты определения изотопного состава водорода применяют в соответствии с требованиями, действующими на территории государства, принявшего стандарт, и при подтверждении соответствия, в том числе при идентификации, установлении подлинности соков и соковой продукции.

9 Метрологические характеристики метода

Основные метрологические характеристики метода приведены в приложении А.

9.1 Предел повторяемости (сходимости)

Абсолютное расхождение между двумя отдельными результатами, полученными одним сотрудником для одной и той же пробы и на одном и том же оборудовании за наименьший интервал времени, не должно превышать предел повторяемости (сходимости) r более чем в 5% случаев.

Установленные значения предела повторяемости (сходимости) составляют:

- для апельсинового сока r = 3,69 ;

- яблочного сока r = 3,95;

- воды по GISP r = 3,47;

- лабораторной воды r = 3,21.

9.2 Предел воспроизводимости

Абсолютное расхождение между двумя отдельными результатами, полученными в двух разных лабораториях для одной и той же пробы, не должно превышать предел воспроизводимости R более чем в 5% случаев.

Установленные значения предела воспроизводимости составляют:

- для апельсинового сока R = 8,06;

- яблочного сока R = 8,98;

- воды по GISP R = 6,94;

- лабораторной воды R = 6,24.

9.3 Прецизионность метода

Под прецизионностью метода понимают характеристику измерения, отражающую степень близости его результатов к истинному значению измеряемой величины.

Количественной мерой прецизионности служит величина стандартного отклонения повторяемости (сходимости) для n = 10, где n - число измерений одной пробы стандартного газа - водорода по 6.1.1.

Стандартное отклонение рассчитывают по формуле

,

(3)

где n - число измерений;

- результаты измерений;

- среднеарифметическое результатов измерений.

Среднеарифметическое результатов измерений рассчитывают по формуле

.

(4)

9.4 Контроль стабильности результатов измерений при реализации методики в лаборатории

Контроль стабильности результатов измерений в лаборатории осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 5725-6, используя метод контроля стабильности стандартного отклонения промежуточной прецизионности по ГОСТ ИСО 5725-6 с применением контрольных карт Шухарта. Периодичность контроля и процедуры контроля стабильности результатов измерений должны быть предусмотрены в руководстве по качеству лаборатории в соответствии с ГОСТ ИСО/МЭК 17025 и требованиями, действующими на территории государства, принявшего стандарт.

10 Требования безопасности

При работе на масс-спектрометре IRMS/SIRA следует соблюдать:

- правила эксплуатации устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением в соответствии с требованиями, действующими на территории государства, принявшего стандарт;

- требования взрывобезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.010;

- требования электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.018, ГОСТ 12.1.019 и инструкцией по эксплуатации прибора.

При работе с чистыми веществами следует соблюдать требования безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.007. Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005.

К работе на масс-спектрометре IRMS/SIRA допускаются лица, имеющие квалификацию не ниже техника, владеющие техникой масс-спектрометрического анализа и изучившие инструкцию по эксплуатации используемой аппаратуры.

Требования к безопасности распространяются на средства измерения, применяемые для целей настоящего стандарта, с метрологическими характеристиками, не уступающими перечисленным в разделе 6.

11 Протокол испытаний

В протоколе испытаний приводят:

- ссылку на настоящий метод;

- вид, происхождение и название пробы;

- способ и дату отбора пробы;

- дату поступления и анализа пробы;

- результаты определения;

- причины отклонений в процедуре определения от установленных условий (при наличии).

_____________________________

*(1) "Международное агентство по атомной энергии", Австрия, Вена, P.O. Box 100, Wagramer Strasse 5, А-1400.

*(2) Допускается использование специальных интерфейсных устройств, находящихся в продаже и осуществляющих ввод газообразной двуокиси углерода в масс-спектрометр IRMS/SIRA. Интерфейсные устройства должны обеспечивать соблюдение условий определения и воспроизведения результатов, установленные настоящим стандартом. В качестве устройства для изотопного уравновешивания может быть использовано оборудование "GasBench" (Thermo Scientific); устройство пиролитическое типа "ЕА/ТС", "Flash НТ" или "H-Device" (Thermo Scientific). В качестве измерительного оборудования могут быть использованы изотопные IRMS/SIRA-масс-спектрометры модельного ряда "Delta V" (Thermo Scientific). Эта информация приведена для сведения пользователей настоящего стандарта и не означает, что стандарт устанавливает обязательное применение этого оборудования.

*(3) В качестве емкостей для пробы и стандартов воды могут быть использованы емкости из боросиликатного стекла марок "Schott Duran", "Arc International", "Pyrex" или "Symax". Эта информация приведена для сведения пользователей настоящего стандарта и не означает, что стандарт устанавливает обязательное применение этого оборудования.

*(4) Допускается использование специальных систем, находящихся в продаже, для подготовки проб для определения соотношения стабильных изотопов водорода в продуктах органического происхождения методом IRMS/SIRA-масс-спектрометрии. Для проведения реакции изотопного уравновешивания может быть использовано устройство "GasBench" (Thermo Scientific), устройство пиролитическое типа "ЕА/ТС", "Flash НТ" или "H-Device" (Thermo Scientific). Системы подготовки проб должны обеспечивать соблюдение условий определения и воспроизведения результатов, установленные настоящим стандартом. Эта информация приведена для сведения пользователей настоящего стандарта и не означает, что стандарт устанавливает обязательное применение этого оборудования.

Библиография

[1]	Свод правил для оценки качества фруктовых и овощных соков Ассоциации промышленности соков и нектаров из фруктов и овощей Европейского союза (Свод правил AIJN) (издание на русском языке). - М.: Нововита. - 2004
[2]	M.L. Coleman, T.J. Shepherd, J.J. Durham, J.E. Rouse, G.R. Moore "Reduction of water with zinc for hydrogen isotope analysis"//Analytical chemistry. - 1982. - N 54. - p. 993 - 995.
[3]	R. Confianti "Standards for stable isotope measurements in natural compounds"//Nature. - 1978. - N 271. - p. 534 - 536.