"Методика выполнения измерений массовой доли йода в пищевых продуктах и сырье методами прямой переменно-токовой полярографии и инверсионной переменно-токовой вольтамперометрии на вольтамперометрическом анализаторе "Экотест-ВА. Методические рекомендации"
(утв. Минздравом России 10.11.2000 N 11-5/214-09)

Методические рекомендации разработаны Медицинским радиологическим научным центром РАМН, ООО НПП "Медбиофарм" (Бозаджиев Л.Л., Скрипник Д.Г., Побережная О.Н., Звонарев А.В.).

1.1. Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерения (МВИ) массовой концентрации йода в пищевых продуктах и сырье методами прямой переменно-токовой полярографии и инверсионной переменно-токовой вольтамперометрии со стационарным электродом (электрод висящей капли) в качестве рабочего электрода на вольтамперометрическом анализаторе "Экотест-ВА".

1.2. Диапазоны измеряемых концентраций йода для различных видов пищевых продуктов и сырья приведены в табл. 1.

1.3. Если массовая концентрация йода превышает верхний предел диапазона измеряемых концентраций допускается разбавление анализируемого раствора пробы бидистиллированной водой.

1.4. Определению ионов йода мешает присутствие в пробе органических веществ. Органические вещества удаляют "сухой" минерализацией.

2.1. Настоящая МВИ обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в табл. 2.

2.2. При соблюдении всех регламентируемых условий и проведении измерений в точном соответствии с данной методикой пределы возможных значений погрешности (и ее составляющих) результатов измерения массовой концентрации йода в измеряемых диапазонах концентраций при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышают значений, приведенных в табл. 2.

Допускается использование средств измерения с аналогичными или лучшими метрологическими характеристиками. Средства измерения должны быть поверены в установленные сроки.

Допускается применение реактивов более высокой квалификации.

Бидистиллированную воду получают путем повторной дистилляции воды, соответствующей ГОСТ 6709-72, в бидистилляторе или лабораторной установке для перегонки воды, выполненной из кварца или стекла. Все растворы готовят только на бидистиллированной воде.

Растворы йодистого калия хранят в посуде темного стекла или в защищенном от света месте.

3.4.1.1. Калий йодистый, раствор с массовой концентрацией йодид иона 10000 мкг/дм³.

5 см³ раствора ГСО (п. 3.1.14) мерной пипеткой вносят в мерную колбу вместимостью 500 см³. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения 3 месяца.

3.4.1.2. Калий йодистый, раствор с массовой концентрацией йодид иона 1000 мкг/дм³.

10 см³ раствора (п. 3.4.1.1) мерной пипеткой вносят в мерную колбу вместимостью 100 см³. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения 1 месяц.

3.4.1.3. Калий йодистый, раствор с массовой концентрацией йодид нона 100 мкг/дм³.

10 см³ раствора (п. 3.4.1.2) мерной пипеткой вносят в мерную колбу вместимостью 100 см³. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения 1 месяц.

3.4.1.4. Калий йодистый, раствор с массовой концентрацией йодид иона 10 мкг/дм³.

10 см³ раствора (п. 3.4.1.3) мерной пипеткой вносят в мерную колбу вместимостью 100 см³. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой и перемешивают. Раствор готовят в день измерений.

На технических весах взвешивают 69 г калия углекислого. Навеску переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в бидистиллированной воде. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой. Срок хранения 6 месяцев.

На технических весах взвешивают 50,5 г калия азотнокислого. Навеску переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в бидистиллированной воде. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой. Срок хранения 6 месяцев.

На технических весах взвешивают 28 г калия гидроокиси. Навеску переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, растворяют в бидистиллированной воде. Доводят объем раствора в колбе до метки бидистиллированной водой. Срок хранения 6 месяцев.

На технических весах взвешивают 175,0 г хлористого калия, растворяют при нагревании в 500 см³ бидистиллированной воды. Горячий раствор фильтруют и хранят в контакте с небольшим количеством кристаллов хлористого калия. Срок хранения 6 месяцев.

Метод основан на применении прямой переменно-токовой полярографии (в диапазоне от 0,2 до 50 мг/дм³ йода в анализируемом растворе пробы) и инверсионной переменно-токовой вольтамперометрии (в диапазоне от 0,002 до 0,2 мг/дм³) по 3-электродной схеме измерения аналитического сигнала на стационарном электроде (в виде висящей ртутной капли) в предварительно подготовленных пробах.

В основе метода прямой переменно-токовой полярографии лежит определение величины тока (i_k) окисления металлической ртути до иона ртути (1+) с образованием Hg₂I₂, имеющего вид пика на вольтамперограмме:

Потенциал пика имеет значение 260 +/- 40 мВ. Высота (площадь) пика пропорциональна концентрации ионов йода (-I) в растворе.

В основе метода инверсионной переменно-токовой вольтамперометрии лежит определение величины тока (i_k) восстановления иона ртути (1+) до металлической ртути с образованием имеющего вид пика на вольтамперограмме:

Потенциал пика имеет значение минус 300 +/- 50 мВ. Высота (площадь) пика пропорциональна концентрации ионов йода (-I) в растворе.

Измерение массовой концентрации ионов йода в пробах пищевых продуктов и сырья проводят после минерализации пробы и перевода всех видов ионов йода в ион йод (-I).

Анализ проводят по методу добавки стандартного раствора йода (-I).

При выполнении измерений массовой концентрации йода необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76, требования электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-79, а также требования, изложенные в технической документации на вольтамперометрический анализатор "Экотест-ВА". Помещения должны соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и ППБ-01-93 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать допустимых значений по ГОСТ 12.1.005-88. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90.

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица с высшим или средним специальным образованием, прошедшие соответствующую подготовку и имеющие опыт работы в химической лаборатории.

При выполнении измерений должны быть соблюдены следующие условия:

При подготовке к выполнению измерений должны быть проведены следующие работы: отбор пробы, минерализация и приготовление анализируемого раствора пробы, подготовка электродов и анализатора "Экотест-ВА" к работе, сборка электрохимической ячейки и запуск программы выполнения измерений.

8.1.1. Пробы пищевого сырья и продуктов отбирают в соответствии с нормативными документами на данный вид сырья, продукта или напитка.

8.1.2. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указываются:

цель анализа

место, время отбора

номер пробы

должность, фамилия, отбирающего пробу

дата.

8.2.1.1. "Сухая" минерализация проб твердых и пастообразных пищевых продуктов и продовольственного сырья.

8.2.1.1.1. Навеску пробы (твердой, пастообразной) массой 2 +/- 0,01 г помещают в фарфоровую чашку N 3, предварительно прокаленную в муфельной печи при 600 °C в течение 3 - 4 часов.

8.2.1.1.2. Навеску смачивают 6 см³ 0,5 М раствора калия углекислого (п. 3.4.2) для связывания йода и оставляют на 8 - 10 часов.

8.2.1.1.3. После набухания пробы тигель помещают в сушильный шкаф и выдерживают при 100 °C до сухого состояния, а затем еще 1 час при 150 - 200 °C.

8.2.1.1.4. По окончании тигли с навесками переносят на электроплитку и нагревают при максимальной мощности нагрева до прекращения выделения паров.

8.2.1.1.5. После окончания выделения паров тигли переносят в муфельную печь и проводят минерализацию при 480 +/- 20 °C в течение 1 - 2 часов.

8.2.1.1.6. Минерализация считается законченной, если зола стала серого или белого цвета.

8.2.1.1.7. Если минерализация прошла не полностью (п. 8.2.1.1.6), сухой остаток (п. 8.2.1.1.5) смачивают 1 см³ 0,5 М раствора калия азотнокислого (п. 3.4.3), вновь помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 150 °C в течение 30 мин.

8.2.1.1.8. Через 30 мин. тигель с сухим остатком переносят в муфельную печь и прокаливают при температуре 480 +/- 20 °C в течение 30 мин.

8.2.1.1.9. Операции по пп. 8.2.1.1.7 - 8.2.1.1.8 повторяют при необходимости 2 - 3 раза до полной минерализации (п. 8.2.1.1.6).

8.2.1.1.10. После окончания минерализации тигель охлаждают до комнатной температуры и золу переносят в центрифужную пробирку с делениями вместимостью 10 см³, смывая ее 4 - 5 порциями (по 1 - 1,5 см³) бидистиллированной воды. Объем раствора в пробирке доводят до метки бидистиллированной водой и центрифугируют пробу в течение 20 мин. при скорости вращения 1500 об./мин.

8.2.1.2. "Сухая" минерализация проб жидких пищевых продуктов и продовольственного сырья.

8.2.1.2.1. Фарфоровую чашку N 3 предварительно прокаливают при 600 °C в течение 3 - 4 часов в муфельной печи. После охлаждения чашку взвешивают на технических весах.

8.2.1.2.2. В чашку цилиндром вносят 50 см³ жидкой пробы.

8.2.1.2.3. Помещают чашку на водяную баню и выпаривают пробу досуха.

8.2.1.2.4. Взвешивают чашку с сухим остатком на технических весах и рассчитывают массу сухого остатка.

8.2.1.2.5. Сухой остаток смачивают 0,5 М раствора калия углекислого (п. 3.4.2) из расчета 3 см³ 0,5 М раствора калия углекислого на 1 г сухого остатка и оставляют на 8 - 10 часов для набухания.

8.2.1.2.6. Далее все операции по пп. 8.2.1.1.3 - 8.2.1.1.10.

8.2.1.3. Приготовление анализируемого раствора пробы.

Перед выполнением измерений по п. 9 в стеклянный стаканчик вместимостью 50 - 100 см³ количественно переносят раствор, приготовленный по п. 8.2.2.1.10, и вносят в стаканчик цилиндром 10 см³ М раствора калия гидроокиси (п. 3.4.4).

Подготовку контрольной пробы следует проводить по п. 8.2.1 т.е. добавлять те же реактивы и в тех же количествах и последовательности, используя вместо реальной пробы бидистиллированную воду.

8.3.1. Перед первым применением рабочий электрод (стационарный электрод) промывают азотной кислотой (п. 3.3.4) и спиртом (п. 3.3.5). Затем высушивают при комнатной температуре. Капилляр электрода заполняют ртутью согласно инструкции на электрод таким образом, чтобы не было пузырьков воздуха. Укрепляют электрод в штативе, визуально проверяют герметичность и целостность ртутного столбика в капилляре. Между измерениями незаполненный электрод хранят в воздушно-сухом виде. Заполненный ртутью электрод хранят в закрытом - с помощью специального колпачка.

8.3.2. Электрод сравнения (ЭВЛ 1 М3.1) заполняют насыщенным раствором хлористого калия (п. 3.4.6), таким образом, чтобы не было пузырьков воздуха. При первом заполнении электрод выдерживают не менее 24 часов. Перед измерением электрод три раза ополаскивают бидистиллированной водой и просушивают фильтровальной бумагой. Между измерениями электрод хранят в насыщенном растворе хлористого калия.

8.3.3. Вспомогательный электрод (платиновый электрод) ополаскивают бидистиллированной водой и просушивают фильтровальной бумагой. Между измерениями хранят в воздушно-сухом виде.

Подключение анализатора к персональному компьютеру (ПК), установление программного обеспечения проводится в соответствии с "Руководством по эксплуатации" на анализатор.

Разъемы электродов подключают к соответствующим разъемам на передней панели анализатора по трехэлектродной схеме измерения аналитического сигнала. Электроды закрепляют в штатив.

Перед выполнением измерения (п. 9) электроды опускают в стеклянный стаканчик с анализируемым раствором вместимостью 50 - 100 см³, в который предварительно помещают мешалку (железный стержень в тефлоновой оболочке). Стаканчик помещают на магнитную мешалку и устанавливают среднюю скорость вращения.

Запуск программы проводится в соответствии с описанием к программе, поэтому перед работой следует ознакомиться с описанием программы.

8.5.1. На компьютере запускают программу "N_val.exe".

8.5.2. В пункте "Методика" выбирают методику выполнения измерений: "Йод микро" при измерении концентрации йода в диапазоне от 0,02 до 0,2 мкг/дм³ или "Йод" при измерении концентрации йода в диапазоне от 0,2 до 5 мкг/дм³, активизировав соответствующую строку в подменю. При этом в окно "Параметры измерения" автоматически будут внесены значения параметров электрохимического измерения. В окне "Вычисление" автоматически установится метод расчета концентрации "С одной добавкой".

При выполнении измерений должны быть выполнены следующие работы: регистрация и обработка вольтамперограмм контрольной пробы, анализируемого раствора пробы и анализируемом растворе пробы с добавкой стандартного раствора ионов йода (-I). В диапазоне концентраций йода от 0,2 до 5 мкг/дм³ в анализируемого раствора пробы при выполнении измерений применяют метод прямой переменно-токовой вольтамперометрии (методика "Йод").

В диапазоне концентраций йода от 0,02 до 0,2 мкг/дм³ в анализируемом растворе пробы при выполнении измерений применяют метод инверсионной переменно-токовой вольтамперометрии (методика "Йод микро").

Параметры выполнения измерений приведены в Приложении к методике.

Одновременно анализируют не менее двух параллельных проб.

Регистрацию вольтамперограмм контрольной пробы, анализируемого раствора пробы и анализируемого раствора пробы с добавкой проводят при одинаковых параметрах чувствительности анализатора (шкалы измерения тока), скорости развертки потенциала и скорости вращения магнитной мешалки. В программе "Йод микро" устанавливают одинаковые значения потенциала и времени накопления. Продолжительность накопления, скорость развертки потенциала и шкалу измерения тока выбирают таким образом, чтобы высота аналитического сигнала определяемого компонента в анализируемом растворе пробы составляла бы не менее 5% и не более 40% от верхнего значения тока.

9.1.1.1. В стакан с раствором контрольной пробы, подготовленным по п. 8.2.2, опускают электроды.

9.1.1.2. На рабочем электроде получают ртутную каплю фиксированного размера. Для этого поворотом барабана электрода подают ртуть до торца капилляра. Затем лимб устанавливают на нулевое положение и поворачивают барабан на 20 делений лимба. Эта висящая капля используется в качестве рабочего электрода при измерении контрольной пробы, анализируемого раствора пробы и анализируемого раствора пробы с добавкой.

9.1.1.3. В пункте "Тип измерения" устанавливают "фон".

9.1.1.4. Активируют кнопку "Старт" для начала измерений.

9.1.2.1. После окончания измерения вольтамперограмма будет выведена на экран. В таблице окна "Вычисление" появится строка с нулевым значением площади пика йода в контрольной пробе (фон). При больших помехах изменяют параметр "фильтр", установив большее число, и повторяют измерение.

9.1.2.2. Проводят настройку реперов и вычисление площади пика йода в соответствии с описанием к программе.

9.1.2.3. Проводят измерение площади пика йода. Площадь пика йода в контрольной пробе будет внесена в строке "Фон" в таблицу "Вычисление".

Повторяют измерение и обработку вольтамперограммы раствора контрольной пробы до тех пор, пока относительная разность высот пиков в двух последних вольтамперограммах не будет превышать 8 - 10%.

9.2.1.1. В стакан с 20 см³ анализируемого раствора пробы, подготовленного по п. 8.2.1, опускают электроды.

9.2.1.2. В пункте "Тип измерения" устанавливают "Проба".

9.2.1.3. Активируют кнопку "Старт" для начала измерений.

Программа выполнения измерений "Йод" применяется в том случае, если высота пика йода в анализируемом растворе пробы составляет не менее 0,001 мкА. В том случае, если высота пика йода менее 0,001 мкА применяют программу "Йод микро".

По окончании регистрации вольтамперограммы ее обрабатывают аналогично п. 9.1.2.

Площадь пика йода в анализируемом растворе пробы будет внесена в строке "Проба" в таблицу "Вычисление".

Расхождения между последовательными результатами измерения вольтамперограмм должны соответствовать п. 9.1.2.3.

9.3.1.1. В ячейку с анализируемым раствором пробы вносят пипеткой добавку стандартного раствора ионов йода (-I). Объем добавки должен быть таким, чтобы высота пика после внесения добавки увеличивалась в 1,5 - 1,7 раза. Общий объем добавленного стандартного раствора не должен превышать 5% от исходного объема раствора в ячейке.

9.3.1.2. В пункте "Тип измерения" устанавливают "Добавка 1".

9.3.1.3. Активируют кнопку "Старт" для начала измерений.

По окончании регистрации вольтамперограммы ее обрабатывают аналогично п. 9.1.2.

Площадь пика йода в анализируемом растворе пробы с добавкой будет внесена в строке "Добавка 1" в таблицу "Вычисление".

Концентрацию ионов йода (см, мкг/дм³) в анализируемом растворе пробы рассчитывают по формуле (1):

где:

С_m - концентрация ионов йода в анализируемом растворе пробы, мкг/дм³;

S_х - площадь (высота) пика ионов йода в анализируемом растворе пробы;

S_ф - площадь (высота) пика ионов йода в контрольной пробе;

S - площадь (высота) пика ионов йода в анализируемом растворе пробы с добавкой стандартного раствора йода (-I);

V - объем раствора, внесенный в электрохимическую ячейку для анализа (V = 20 см³), см³;

V_д - объем добавки стандартного раствора иона йода (-I), см³;

С_д - концентрация добавляемого стандартного раствора ионов йода (-I), мкг/дм³.

Расчет массовой концентрации йода в пищевых продуктах и сырье проводят по формуле (2):

где:

С_m - концентрация ионов йода в анализируемом растворе пробы, рассчитанная по формуле (1), мкг/дм³;

V - объем анализируемого раствора пробы (V = 20 см³), см³;

m - масса навески пробы, взятой для приготовления раствора пробы;

1000 - коэффициент приведения размерности С к мг/кг.

За результат анализа С принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений С1 и С₂ (С = (С₁ + С₂) / 2), расхождение между которыми не превосходит значений норматива оперативного контроля сходимости d: |С1 - С₂| <= d. Значения норматива оперативного контроля сходимости приведены в табл. 4. Выбор значения d проводят по значениям С = (С1 + С₂) / 2. При превышении норматива оперативного контроля сходимости следует повторять измерения, используя резервную пробу С₃. Среднее арифметическое значение концентрации рассчитывают по последним двум результатам определений. В случае повторного превышения указанного норматива d выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

Результат количественного анализа в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

результат анализа С (мг/кг), характеристика погрешности (по табл. 2) Р = 0,95 или мг/кг, где: мг/кг.

Результат измерений должен оканчиваться тем же десятичным разрядом, что и погрешность.

Результаты измерений оформляют записью в журнале по форме, приведенной в табл. 3.

Периодичность контроля погрешности измерений зависит от количества рабочих измерений за контролируемый период и определяется планами контроля.

Образцами для контроля являются представительные пробы пищевых продуктов и сырья. Масса (объем) отобранной для контроля пробы должен соответствовать удвоенному объему, необходимому для проведения анализа по методике.

Отобранный объем делят на две равные части и выполняют измерения в точном соответствии с прописью методики, максимально варьируя условия проведения измерения, т.е. получают два результата анализа С₁ и С₂, например, в разных лабораториях или в одной, но двумя операторами. В последнем случае максимально варьируют условия выполнения измерений, т.е. используют разные наборы мерной посуды, разные партии реактивов и т.д.

Два результата анализа не должны отличаться друг от друга на величину допускаемых расхождений между результатами анализа:

где:

С₁ - результат анализа рабочей пробы, мг/кг,

С₂ - результат анализа этой же пробы, полученный другим аналитиком с использованием другого набора мерной посуды и других партий реактивов, мг/кг,

D - норматив оперативного контроля воспроизводимости (допускаемые расхождения между результатами анализа одной и той же пробы, мг/кг (табл. 4). Выбор значения D проводят по значениям С = (С₁ + С₂) / 2.

При превышении норматива оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива d выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их. Оперативный контроль воспроизводимости измерений проводится при смене партии реактивов, посуды, после ремонта прибора, но не реже одного раза в месяц.

Примечание. Перевод значения D из относительных единиц (%) в абсолютные (мг/кг) осуществляется по формуле:

где:

С = (С₁ + С₂) / 2.

Периодичность контроля погрешности измерений зависит от количества рабочих измерений за контролируемый период и определяется планами контроля.

Образцами для контроля являются пробы стандартных образцов (ГСО), по составу адекватные пробам анализируемых объектов. Например, проб зерна пшеницы ГСО 3171-85, клубней картофеля ГСО 3169-85, зерна гороха ГСО 7165-95, крупы манной ГСО 7070-93 и др. Образцами для контроля могут быть также реальные пробы, в которых отсутствуют йодид-ионы.

Отсутствие йодид-ионов в образцах для контроля устанавливают в соответствии с настоящей методикой выполнения измерений. В образец для контроля вносят добавку йодид-иона в диапазоне измеряемой концентрации следующим образом. В навеску образца для контроля вносят раствор калия йодистого (0,04 см³ с концентрацией 10 мг/дм³ для приготовления образцов с содержанием йода 0,020 мкг/кг; 0,4 см³ с концентрацией 10 мг/дм³ для приготовления образцов с содержанием йода 0,20 мкг/кг; 1,0 см³ с концентрацией 100 мг/дм³ для приготовления образцов с содержанием йода 5,0 мкг/кг). Затем выполняют контрольные измерения в точном соответствии с настоящей методикой.

Расхождение между результатами анализа образца для контроля и аттестованным значением содержания элемента в нем не должно превышать значения К:

где:

С - результат анализа образца для контроля, мг/кг,

С_ат - аттестованное значение содержания элемента в образце для контроля (п. 12.2),

К - норматив оперативного контроля погрешности. Выбор значения К проводят в соответствии с табл. 4 (для внешнего оперативного контроля, Р = 0,95; для внутрилабораторного оперативного контроля, Р = 0,90).

При превышении норматива оперативного контроля погрешности эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива К выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

При смене партий реактивов проведение оперативного контроля погрешности обязательно.

Примечание. Перевод значений К из относительных единиц (%) в абсолютные (мг/кг) осуществляется по формуле:

При разработке методики были использованы следующие документы:

1. МИ 2336-95. ГСИ. Характеристики погрешности результатов количественного химического анализа. Алгоритмы оценивания.

2. МИ 2335-95. ГСИ. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа.

3. ГОСТ Р 8.563-96. ГСИ. Методики выполнения измерений.

4. ОСТ 10-221-98. Почвы, грунты, удобрения, сельскохозяйственная и пищевая продукция. Минерализация проб в аналитическом автоклаве НПВФ "Анкон-АТ-2" для определения ртути, свинца, кадмия, мышьяка, меди, цинка, железа, олова, марганца, селена, теллура, таллия и бериллия.