Estudio sobre el Material de referencia para los colorantes alimentarios

Food Coloring is a food additive that is used to give or improve the color of food [1]. It can be divided into synthetic food coloring ynatural food coloring according to its source. Food Coloring can beautify the color of food, increase the pleasing appearance of food, enhance consumer appetite, promote food sales and increase the economic value of food. Some natural pigments are used in the pharmaceutical industry because of their good biological activity. In addition, some Food Coloring can also be used in animal production, environmental protection, food packaging and other fields [2-5]. According to statistics, in 2019, the total production and sales volume of Food Coloring in China reached 472,900 tons, with total sales of 4.347 billion yuan and exports of 112,170 tons. The Food Coloring industry asa whole is showing a steady development trend [6].

Sin embargo, los frecuentes problemas de inocuidad de los alimentos causados por el uso ilegal o excesivo de colorantes alimentarios, como el uso ilegal de amarillo de puesta del sol en la carne seca yel uso excesivo de colorantes en bebidas [7], han cuestionla inocuidad de los colorantes alimentarios. Por lo tanto, detectar con precisión el tipo y contenido de colorantes alimentarios es la base para determinar si los colorantes alimentarios se utilizan de una manera estandari, lo que ayuda a garantizar la seguridad alimentaria y proteger los derechos e intereses de los consumidores. Con el fin de estandarizar el método de detección de colorantes alimentarios y garantizar la precisión y fiabilidad de los resultados de las pruebas, es necesario utilizar materiales/normas de referencia (RM).

Dependiendo de la agencia reguladora, la RM en China se divide en sustancias de referencia (GBW) y muestras de referencia (GSB), que son aprobadas y gestionadas por la autoridad nacional de metrología y el departamento administrativo a cargo de la normalización en el marco del Consejo de estado, respectivamente. Ambos son básicamente los mismos en términos de proceso de desarrollo y atributos. Internacionalmente, no hay distinción entre las sustancias de referencia RM y las muestras de referencia RM [8]. De acuerdo con la definición de la guía 30 de la organización internacional de normalización (ISO), un material de referencia es un material o sustancia con uno o más valores suficientemente homogéy bien caracterizados que se utiliza para calibrar dispositivos de medición, evaluar métodos de medición o asignar valores a los materiales [9]. Según la definición de China's estándar JJF 1005-2016 "términos generales y definiciones para materiales de referencia", un material de referencia es un material con propiedades específicas que son suficientemente homogéy estables, y cuyas propiedades son adecuadas para el uso previsto en la medición o inspección de propiedades nominales. Un material de referencia certificado es un material de referencia que va acompañado de un documento expedido por un organismo autorizado, que proporciona uno o más valores de propiedad con incertidumbre y trazabilidad obtenidos mediante procedimientos válidos [10]. Los materiales de referencia certificados pueden dividirse en materiales de referencia primarios (números de GB) y materiales de referencia secundarios (números de GB (E)). Los materiales de referencia primarios tienen una alta precisión y se utilizan principalmente para investigar métodos de medición estándar o asignar valores a materiales de referencia secundarios. Los materiales de referencia secundarios se utilizan principalmente directamente como normas de trabajo.

Los materiales de referencia para colorantes alimentarios son materiales o sustancias con uno o más valores característicos suficientemente homogéque se utilizan en las pruebas de colorantes alimentarios para calibrar dispositivos de medición, evaluar métodos de medición o asignar valores a los materiales. Los materiales de referencia para colorantes alimentarios son una base esencial para el control de calidad de colorantes alimentarios, la investigación y el desarrollo de métodos de ensayo y el trabajo de normalización. Desempeñan un papel importante a la hora de garantizar la comparabilidad, fiabilidad y trazabilidad de los resultados de las pruebas, mantener la seguridad alimentaria y la estabilidad del mercado, y eliminar las barreras comerciales.

1. Estado de la investigación de los materiales de referencia para colorantes alimentarios en el país y en el extranjero

1.1 estado de investigación de los materiales de referencia para colorantes alimentarios en China

GB 2760-2014 "National Food Safety Standard: Food Additive Use Standards" estipula los tipos, alcance de aplicación y niveles máximos de uso de 67 tipos de colorantes alimentarios permitidos para su uso en China. Entre estos, hay 20 tipos de colorantes alimentarios sintéticos y 47 tipos de colorantes alimentarios naturales [11].

En la actualidad, la pureza de los colorantes alimentarios sintéticos producidos en China es relativamente baja, lo que afecta a la calidad de los colorantes y plantea riesgos potenciales para la salud humana [12-13]. Las normas para el uso de aditivos alimentarios estipulan su ámbito de aplicación y uso máximo. Por lo tanto, la purificación de colorantes alimentarios sintéticos y el desarrollo de materiales de referencia para colorantes alimentarios sintéticos es de gran importancia para mejorar la calidad de los colorantes, garantizar la seguridad alimentaria y proteger la salud del consumidor. De acuerdo con la información publicada por la National Standard Material Resource Sharing Platform, hasta diciembre de 2021, China ha desarrollado cinco tipos de materiales estándar nacionales de primer nivel (número GBW) para pigmentos sintéticos de alimentos, 23 tipos de materiales estándar nacionales de segundo nivel (número GBW (E)) para pigmentos sintéticos, y cuatro tipos de materiales estándar de nivel de trabajo (número NIM-RM) para calibrde instrumentos. Para más detalles, véase el cuadro 1.

Analizando la tabla 1, estas 32 sustancias estándar para colorantes alimentarios sintéticos sólo cubren 7 tipos de colorantes alimentarios sintéticos, a saber amaranto, carmín, amarillo limón, amarillo de puesta del sol, azul brillante, eritrosina y rojo Allura. Los principales desarrolladores son el Instituto nacional de metrología, China, el centro de Tianjin para el Control y prevención de enfermedades, Tianjin Bio-Technology Development Co., Ltd., Beijing Food Safety Monitoring and Risk Assessment Center y Beijing Coast Hongmeng Standard Material Technology Co., Ltd. Además de las sustancias estándar nacionales que han sido liberadas, algunos investigadores también están trabajando en el desarrollo de sustancias estándar para colores sintéticos comestibles. He Guihua y otros han desarrollado sustancias estándar para el azcarmín con una pureza de (99.23 − 0.38)%, nuevo material estándar rojo con una pureza de 99.59%, y material estándar índigo con una pureza de 98.26% [14-16]; Su Xihui et al. desarrollaron un material estándar para el amarillo limón con una pureza de 99.87% y un material estándar para el azul brillante con una pureza de 99.87% [12,17]. Sin embargo, no ha habido reportes de sustancias estándar para colorantes alimentarios sintéticos como dióxido de titani, pigmento de levadura roja, color caramelo (producido con amoníaco), color caramelo (sulfato cáustico), color caramelo (método ordinario), color caramelo (método de sulfito de amonio), amarillo quinolina, óxido de hierro y clorofilina de sodio de cobre (potasio).

Since 1992, China has advocated the preferential use of natural pigments [18], but at present, the amount of natural pigments used in food in China is less than 20% compared with synthetic pigments [19]. In addition to the function of coloring food, some natural pigments also have the functions of lowering blood lipids, anti-cancer, and anti-oxidation [20-22]. As of December 2021, China has only promulgated one national secondary standard material and one working-level standard material for edible natural pigments. For details, see Table 2. They are GBW (E) 100269 Riboflavin (Vitamin B2) Purity Standard Material and NIM-RM3601 Riboflavin (Vitamin B2) Purity Standard Material, respectively. The development and declaration of national standard substances for food natural pigments is still in its infancy. At present, most of the standard substances for food natural pigments used in China are self-made by scientific research institutes or purchased from domestic and foreign reagent companies. However, some standard substances for natural pigments have problems in the development process, such as low extraction efficiency, difficulty in separation and purification, instability of pigments, and high price.

1.2 estado de la investigación de los materiales de referencia para colorantes alimentarios en el Reino unido

En 2011, la Unión europea emitió el reglamento (UE) n º 1129/2011, que estipula los colorantes alimentarios permitidos en los alimentos, incluyendo 24 colorantes alimentarios sintéticos y 16 colorantes alimentarios naturales. Actualmente, el Reino unido todavía cumple con esta regulación [23-24]. El Laboratory of The Government Chemist (LGC) es la principal institución del Reino unido dedicada al desarrollo de materiales de referencia y al mundo#39; el mayor proveedor de materiales de referencia [25-26]. Según el sitio web de LGC, puede proporcionar 25 tipos de materiales de referencia para colorantes alimentarios, 13 de los cuales son materiales de referencia de pigmentos sintéticos comestibles, incluyendo tartrazina, amarillo quinolino, amarillo de puesta del sol FCF, azorubina, amaranto, cochinilla roja A, Allura Red AC, azul patente V, indigotina, azul brillante FCF, negro brillante BN, beta-apo-8 '-caroten(C 30), dióxido de titani. Las 12 sustancias de referencia naturales para colorantes alimentarios son la curcumina, riboflav, cochinilla, clorofila, licopen, luteína, cantaxantina, antocianinas, carbonato de calcio, aluminio, plata y oro.

1.3 Research progress of American Food Coloring reference materials (en inglés)

De acuerdo con el código de regulaciones federales de los Estados Unidos, título 21, los colorantes de alimentos estadounidenses se dividen en colorantes de alimentos exentos y colorantes de alimentos certificados. Entre ellos, los colorantes alimentarios exentos son generalmente pigmentos naturales de origen vegetal o mineral, un total de 39 tipos, y los colorantes alimentarios certificados son pigmentos sintéticos, un total de 9 tipos [27]. Estados Unidos es el primer país del mundo en desarrollar materiales de referencia, y la institución nacional responsable de desarrollar materiales de referencia es el National Institute of Standards and Technology (NIST) [28].

De acuerdo con el sitio web del NIST, de los 48 colorantes alimentarios permitidos para su uso en los Estados Unidos, el NIST ha desarrollado tres tipos de materiales de referencia para colorantes alimentarios naturales: azul ultramar, carbonato de calcio y curcumina. Véase el cuadro 3 para más detalles. Entre ellos, SRM 324, SRM 915, SRM 915a, y SRM 915b son los estándares de pureza utilizados para el análisis estandariy la evaluación de los métodos utilizados. SRM 3300 es para la detección y análisis de la raíz de la cúrcuma. Además de la agencia de estándares y medición gubernamental NIST, la compañía comercial estadounidense Sigma-Aldrich proporciona la mayoría de los materiales de referencia para colorantes alimentarios y ha desempeñado un papel importante en la construcción del sistema de materiales de referencia para colorantes alimentarios en los Estados Unidos.

1.4 avances en la investigación de materiales de referencia para colorantes alimentarios en Japón

Japan classifies food additives into four categories: “designated additives”, “existing food additives”, “natural flavorings” and “substances used as food additives” [29]. At present, there are 103 kinds of food coloring in Japan, including 22 kinds of “designated additives”, such as − -caroteno, brilliant blue and aluminum lake; 47 kinds of “existing food additives”, such as gardenia red and gardenia blue; and 34 kinds of “substances used as food additives”, such as cherry red and strawberry red [30]. The main national institution for the development of Japanese reference materials is the National Metrology Institute of Japan (NMIJ). According to the NMIJ official website, NMIJ has not yet developed Food Coloring reference materials. Kanto Chemical Co., Ltd. and Fuji Film Wako Pure Chemical Corporation are well-known comprehensive reagent manufacturers in Japan, which can provide more than 30 kinds of Food Coloring reference materials for pigment composition analysis and scientific research.

2. Estado actual de las aplicaciones de materiales estándar para colorantes alimentarios

2.1. Requisitos nacionales de pruebas estándar

Dado que el consumo de colorantes alimentarios sintéticos es perjudicial para la salud humana, y la cantidad de colorantes alimentarios naturales añadidos a los alimentos no es necesariamente beneficioso, China's GB2760-2014 "National Food Safety Standard Food Additive Use Standards" [11] tiene ciertas regulaciones sobre la cantidad de varios colorantes alimentarios añadidos. La prueba de colorantes alimentarios en los alimentos es de gran importancia para la supervisión de la seguridad alimentaria en China. En la actualidad, China ha emitido normas nacionales para la detección de algunos colorantes alimentarios, como se muestra en la tabla 4. Como puede verse en el análisis del cuadro 4, China ha formulado actualmente normas nacionales para la detección de 26 colorantes alimentarios, y las muestras de prueba abarcan alimentos, alimentos saludables, productos cárnicos, piensos y productos de frutas cocidas.

Se utilizan diferentes métodos de ensayo de acuerdo con la naturaleza de los diferentes colorantes de los alimentos, incluyendo cromatolíquida de alto rendimiento, espectrode emisión de plasma-atómica acoplinduc, colorimetría de diazobenzilmetano, cromatolíquida de alto rendimiento espectrode masas de cromatografía líquida, espectrofotometría de fluoresc, espectrofotometría, colorimetría y cromatode papel. Entre estos métodos, la cromatolíquida de alto rendimiento es el principal método para detectar la coloración de los alimentos debido a su rápida velocidad de análisis, alta eficiencia de separación, alta sensibilidad y amplio rango de aplicación [32]. Estos métodos de detección proporcionan medios técnicos para la detección y el análisis de colorantes de alimentos, satisfacer las necesidades de China para la detección de algunos colorantes de alimentos. Estos métodos estándar requieren el uso de materiales estándar para colorear alimentos. Los materiales estándar para colorantes alimentarios se utilizan en el proceso de detección para el juicio cualitativo y el análisis cuantitativo, que puede garantizar la precisión y fiabilidad de los resultados, proporcionar normas de trazabilidad, controlar la calidad de los alimentos, garantizar la seguridad alimentaria y la estabilidad del mercado.

2.2 desarrollo y validación de métodos analíticos

Las sustancias estándar para colorantes alimentarios también pueden utilizarse para desarrollar métodos analíticos eficaces para la coloración de alimentos y para verificar las diferencias entre los diferentes métodos de ensayo [33]. Li Xing et al. [34] establecieron un método analítico que puede cuantificar con precisión 10 colores alimentarios sintéticos en los alimentos utilizando colores alimentarios sintéticos desarrollados por el Dr. Ehrenstorfer GmbH, una filial del laboratorio de químicos del gobierno del Reino unido (LGC). Fu Dayou et al. [35] optimilas condiciones analíticas utilizando las sustancias estándar nacionales de amarillo limón, rojo amaranto y carmín en China, y estableció un método de detección adecuado para la adición ilegal de pigmentos sintéticos en el vino.

Song Xin et al. [36] utilizaron cinco tipos de materiales estándar de solución de colorantes alimentarios sintéticos desarrollados por el National standard Material Research Center para explorar el efecto de aplicación del método oscilográfico polarimétrico para la determinación de colorantes alimentarios sintéticos, y lo compararon con el método HPLC. No hubo diferencia significativa entre los dos métodos de determinación. Guo Yuanheng et al. [37] usaron el ácido carmínico desarrollado por Sigma en los Estados Unidos como muestra estándar, midieron el área de pico por cromatolíquida de alto rendimiento y la absorbancia por espectrofotometría, y cuantitanaliz10 muestras de pigmento usando los dos métodos. Los resultados mostraron que no hubo diferencia significativa entre los dos métodos.

3 conclusión y perspectiva

There are few certified Food Coloring reference materials available from developed countries abroad, and most are provided by large commercial companies. The development of reference materials for synthetic and natural food colors is a work in progress. At present, the development of Food Coloring reference materials in China is generally lagging behind, and the choice of reference materials is still very limited. The certified Food Coloring reference materials developed in China involve only 7 types of pigments, and the Food Coloring reference materials developed in China involve only 1 type of pigment. In the future, China should be guided by the scientific research and testing needs of food coloring, overcome the difficulties of developing natural food coloring, which is difficult and costly, and continue to enrich the types of food coloring reference materials to meet the demand for reference materials for food coloring analysis and testing, so as to promote the development of food coloring testing technology and methods and strengthen the construction of China's sistema estándar.

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