Estudio sobre el Material de referencia para los colorantes alimentarios

El colorante alimentario es un aditivo alimentario que se utiliza para dar o mejorar el color de los alimentos [1]. Se puede dividir en colorantes alimentarios sintéticos y colorantes alimentarios naturales de acuerdo a su fuente. Coloralimentos puede embellecer el color de los alimentos, aumentar la apariencia agradable de los alimentos, aumentar el apetito del consumidor, promover lasventas de alimentos y aumentar el valor económico de los alimentos. Algunos pigmentos naturales se utilizan en la industria farmacéutica debido a su buena actividad biológica. Además, algunos colorantes alimentarios también se pueden utilizar en la producción animal, la protección del medio ambiente, el envasado de alimentos y otros campos [2-5]. Según las estadísticas, en 2019, la producción total y el volumen de ventas de colorantes alimentarios en China alcanzó las 472.900 toneladas, con ventas totales de 4.347 millones de yuanes y exportaciones de 112.170 toneladas. La industria de colorantes alimentarios en su conjunto está mostrando una tendencia de desarrollo constante [6].

Sin embargo, los problemas frecuentes de seguridad alimentaria causados por el uso ilegal o excesivo deColorpara alimentosTales como el uso ilegal del color amarillo de la puesta del sol en la carne seca yel uso excesivo de colorantes en bebidas [7], han cuestionla seguridad 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.

Materiales de referencia para colorantes alimentariosSon 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 "norma nacional de seguridad alimentaria:Normas de uso de aditivos alimentarios"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, a partir de diciembre de 2021, China ha desarrollado cinco tipos de materiales estándar nacionales de primer nivel (GBW number) paraPigmentos sintéticos para alimentos23 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 calibración de 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 yRisk 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).

Desde 1992, China ha abogado por el uso preferencial dePigmentos naturales[18], pero en la actualidad, la cantidad de pigmentos naturales utilizados en los alimentos en China es inferior al 20% en comparación con los pigmentos sintéticos [19]. Además de la función de los alimentos para colorear, algunos pigmentos naturales también tienen las funciones de reducir los lípidos en la sangre, anti-cáncer, y anti-oxid[20-22]. A partir de diciembre de 2021, China sólo ha promulun material estándar secundario nacional y un material estándar de nivel de trabajo para pigmentos naturales comestibles. Para más detalles, véase el cuadro 2. Son GBW (E) 100269 riboflavina (vitamina B2) Material estándar de pureza y NIM-RM3601 riboflavina (Vitamina B2) Material estándar de pureza, respectivamente. El desarrollo y declaración de sustancias estándar nacionales para los pigmentos naturales de los alimentos está todavía en su infancia. En la actualidad, la mayoría de las sustancias estándar para los pigmentos naturales de los alimentos utilizados en China son hechos por los institutos de investigación científica o comprados a empresas nacionales y extranjeras reactivos. Sin embargo, algunas sustancias estándar para pigmentos naturales tienen problemas en el proceso de desarrollo, tales como baja eficiencia de extracción, dificultad en la separación y purificación, inestabilidad de pigmentos y alto precio.

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 AmericanColorpara alimentos 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, exentos Food ColoringSuele ser pigmentos naturales de origen vegetal o mineral, un total de 39 tipos, y colorantes alimentarios certificados es 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

Japón clasilos aditivos alimentarios en cuatro categorías: "aditivos designados", "aditivos alimentarios existentes", "aromatizantes naturales" y "sustancias utilizadas como aditivos alimentarios" [29]. En la actualidad, existen 103 tipos de colorantes alimentarios en Japón, incluyendo 22 tipos de "aditivos designados", como el beta-caroten, el azul brillante y el lago de aluminio; 47 tipos de "aditivos alimentarios existentes", como gardenia red y gardenia Blue; Y 34 tipos de "sustancias utilizadas como aditivos alimentarios", como el rojo cereza y rojo fresa [30]. La principal institución nacional para el desarrollo de materiales de referencia japoneses es el Instituto nacional de metrología de Japón (NMIJ). Según el sitio web oficial del NMIJ, el NMIJ aún no ha desarrollado materiales de referencia para colorantes alimentarios. Kanto Chemical Co., Ltd. y Fuji Film Wako Pure Chemical Corporation son fabricantes de reactivos muy conocidos en Japón, que pueden proporcionar más de 30 tipos de colorantes alimentarios de materiales de referencia para el análisis de composición de pigmentos y la investigación científica.

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

2.1. Requisitos nacionales de pruebas estándar

Desde el consumo deLos colorantes alimentarios sintéticos son perjudiciales para la salud humanaY la cantidad de colorantes 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.Materiales estándar para colorear alimentosSe utilizan en el proceso de detección para el juicio cualitativo y 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

Hay pocos materiales de referencia para colorantes alimentarios certificados disponibles en países desarrollados en el extranjero, y la mayoría son proporcionados por grandes compañías comerciales. El desarrollo de materiales de referencia para colorantes alimentarios sintéticos y naturales es un trabajo en curso. En la actualidad, el desarrollo de los materiales de referencia para colorantes alimentarios en China está generalmente retrasado, y la elección de materiales de referencia sigue siendo muy limitada. Los materiales de referencia para colorantes alimentarios certificados desarrollados en China incluyen solo 7 tipos de pigmentos, y elColorpara alimentosLos materiales de referencia desarrollados en China involucran solo un tipo de pigmento. En el futuro, China debe guiarse por la investigación científica y las necesidades de pruebas de colorantes de alimentos, superar las dificultades de desarrollar colorantes de alimentos naturales, que es difícil y costoso, y seguir enriquecilos tipos de materiales de referencia para colorantes de alimentos para satisfacer la demanda de materiales de referencia para el análisis de colorantes de alimentos y pruebas, con el fin de promover el desarrollo de la tecnología de pruebas de colorantes de alimentos y métodos y fortalecer la construcción de China's sistema estándar.

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