rmjournalЭталоны. Стандартные образцыMeasurement Standards. Reference Materials2687-0886D. I. Mendeleyev Institute for Metrology10.20915/2077-1177-2024-20-4-36-56rmjournal-519Research ArticleСтандартные образцыReference materialsРазработка стандартных образцов состава бензойной и сорбиновой кислотDevelopment of Reference Materials of Benzoic and Sorbic Acidshttps://orcid.org/0000-0003-3691-1124КрашенининаМ. П.KrashenininaM. P.

Крашенинина Мария Павловна – канд. техн. наук, ученый-хранитель ГЭТ 173, ученый-хранитель ГВЭТ 208–1, старший научный сотрудник лаборатории метрологии влагометрии и стандартных образцов 

Researcher ID: B-8302–2019 

620075,  г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д.4

Maria P. Krasheninina – Cand. Sci. (Eng.), Scientific Сustodian of the GET 173, Scientific Сustodian of the GVET 208–1, Senior Researcher of the laboratory for metrological support of moisture measurement and reference materials

Researcher ID: B-8302–2019 

4 Krasnoarmeyskaya st., Yekaterinburg, 620075

krasheninina_m@uniim.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8008-1669ШохинаО. С.ShokhinaO. S.

Шохина Ольга Сергеевна – помощник ученого-хранителя ГВЭТ 208–1, научный сотрудник лаборатории метрологии влагометрии и стандартных образцов 

620075,  г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д.4

Olga S. Shokhina – Assistant Scientific Сustodian of the GVET 208–1, Researcher of the laboratory for metrological support of moisture measurement and reference materials

4 Krasnoarmeyskaya st., Yekaterinburg, 620075

shokhinaos@uniim.ruМакароваС. Г.MakarovaS. G.

Макарова Светлана Германовна – помощник ученого-хранителя ГВЭТ 176 –1, инженер лаборатории метрологии влагометрии и стандартных образцов 

620075,  г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д.4

Svеtlana G. Makarova – Assistant Scientific Сustodian of the GVET 176–1, Engineer of the laboratory for metrological support of moisture measurement and reference materials

4 Krasnoarmeyskaya st., Yekaterinburg, 620075

makarovasg@uniim.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6975-7744ГолынецО. С.GolynetsO. S.

Голынец Ольга Станиславовна – ученый-хранитель ГВЭТ 176–1, и. о. заведующего лабораторией метрологии влагометрии и стандартных образцов

620075,  г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д.4

Researcher ID: ABD-7662–2021 

Olga S. Golynets – Scientific Сustodian of the GVET 176–1, Acting Head of the laboratory for metrological support of moisture measurement and reference materials

Researcher ID: ABD-7662–2021 

4 Krasnoarmeyskaya st., Yekaterinburg, 620075

golynets_olga@uniim.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8347-2633СергееваА. С.SergeevaA. S.

Сергеева Анна Сергеевна – канд. хим. наук, старший научный сотрудник лаборатории метрологии влагометрии и стандартных образцов

Researcher ID: AAE-7942–2021 

620075,  г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, д.4

Anna S. Sergeeva – Cand. Sci. (Chem.), Senior Researcher of the laboratory for metrological support of moisture measurement and reference materials

Researcher ID: AAE-7942–2021 

4 Krasnoarmeyskaya st., Yekaterinburg, 620075

sergeevaas@uniim.ruУральский научно-исследовательский институт метрологии – филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»РоссияUNIIM – Affiliated Branch of the D. I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian Federation2024040120252043656Copyright © Крашенинина М.П., Шохина О.С., Макарова С.Г., Голынец О.С., Сергеева А.С., 20242024Крашенинина М.П., Шохина О.С., Макарова С.Г., Голынец О.С., Сергеева А.С.Krasheninina M.P., Shokhina O.S., Makarova S.G., Golynets O.S., Sergeeva A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rmjournal.ru/jour/article/view/519

Статья знакомит с разработкой стандартных образцов состава бензойной и сорбиновой кислот с аттестованным значением массовой доли основного вещества. Разработка стандартных образцов проведена в несколько этапов: идентификация, характеризация, исследование однородности и стабильности материалов стандартных образцов. Идентификация материалов-кандидатов в стандартные образцы проведена методом ИК Фурье спектроскопии и путем определения температуры плавления методом дифференциального термического анализа. Характеризация материалов-кандидатов в стандартные образцы выполнена косвенным методом «сто минус сумма примесей» с подтверждением результатов измерений прямым методом – методом кислотно-основного титрования. Установлено, что результаты измерений массовой доли основного вещества бензойной и сорбиновой кислот, полученные методом кислотно-основного титрования и методом массового баланса, согласуются между собой с учетом значений расширенных неопределенностей. Работа выполнена с привлечением первичных и вторичных эталонов. Повышение точности результатов измерений массовой доли основного вещества достигнуто путем поиска и подбора оптимальных режимов проведения измерений при определении каждого вида примеси. Определение однородности материалов проведено методом однофакторного дисперсионного анализа, определение стабильности проведено методом регрессионного анализа. Разработанные  стандартные  образцы  состава  бензойной  и  сорбиновой  кислот  внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений под номерами ГСО 12297–2023 и ГСО 12298–2023. Аттестованное значение массовой доли основного вещества находится в диапазоне от 95,00 до 100,00 %, границы допускаемых значений абсолютной погрешности при Р = 0,95 составляют ± 0,5 %.

Использование ГСО 12297–2023 и ГСО 12298–2023 для аттестации и контроля точности методик, установления и контроля стабильности градуировочных (калибровочных) характеристик средств измерений, поверки, калибровки средств измерений способно повысить качество пищевых продуктов, продовольственного сырья и фармацевтических препаратов.

The article introduces the development of reference materials of benzoic and sorbic acids with a certified value of the mass fraction of the main substance. The development of reference materials was carried out in several stages: identification, characterization, study of homogeneity and stability of reference materials. Identification of candidate materials for reference materials was carried out by IR Fourier spectroscopy and determination of melting point by differential thermal analysis. The candidate materials for reference materials were characterized by the indirect method «one hundred minus the sum of impurities» with confirmation of the measurement results by the direct method – the acid-base titration method. It was established that the measurement results of the mass fraction of the main substance of benzoic and sorbic acids obtained by the acid-base titration method and the mass balance method are consistent with each other taking into account the values of expanded uncertainties. The work was carried out using primary and secondary standards. The accuracy of the measurement results of the mass fraction of the main substance was increased by searching for and selecting optimal measurement modes when determining each type of impurity. The homogeneity of materials was determined using the one-way analysis of variance method; stability was determined using the regression analysis method.

The developed reference materials of benzoic and sorbic acids were included in the Federal Information Fund for Ensuring the Uniformity of Measurements as GSO 12297–2023 and GSO 12298–2023. The certified value of the mass fraction of the main substance is in the range from 95.00 to 100.00 %, the limits of the permissible values of the absolute error at P = 0.95 are ± 0.5 %.

The use of GSO 12297–2023 and GSO 12298–2023 for certification and control of the accuracy of methods, establishment and control of the stability of calibration characteristics of measuring instruments, verification, calibration of measuring instruments can improve the quality of food products, food raw materials and pharmaceuticals.

эталонстандартный образецгазовая хроматографияжидкостная хроматографияпрослеживаемость результатов измеренийбензойная кислотасорбиновая кислотаstandardreference materialgas chromatographyliquid chromatographytraceability of measurement resultsbenzoic acidsorbic acidИсследование выполнено при финансировании по Государственному контракту № 120 –38/2023 на выполнение опытно-конструкторской работы по теме «Разработка и выпуск новых комплексов стандартных образцов и мер для обеспечения единства измерений по приоритетным направлениям в целях технологического суверенитета Российской Федерации» (шифр ОКР «Суверенитет») от 17 мая 2023 г.The study was carried out with funding under State Contract No. 120–38/2023 dated May 17, 2023 for the performance of research and development under the following topic: «Development and production of new complexes of reference standards and measures to ensure the uniformity of measurements in the priority areas for the purposes of securing technological sovereignty of the Russian Federation» (R&D code: «Sovereignty»).ReferencesПрименение подвижных фаз с ион-парными реагентами для разделения смесей бензойной и сорбиновой кислот / А. С. Осипов [и др.] // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2012. № 3. С. 11–13.Osipov A. S., Nechaeva E. B., Pobedin O. A., Truhacheva L. A. The use of mobile phases with ion-pairing reagents for separation of mixtures of benzoic and sorbic acids. The Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2012;(3):11–13. (In Russ.).Olmo A. D., Calzada J., Nuñez M. Benzoic acid and its derivatives as naturally occurring compounds in foods and as additives: Uses, exposure, and controversy // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017. Vol. 57, Iss. 14. P. 3084–3103. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1087964Olmo A. D., Calzada J., Nuñez M. Benzoic acid and its derivatives as naturally occurring compounds in foods and as additives: Uses, exposure, and controversy. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017;57(14):3084– 3103. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1087964Luca C. D., Passi S., Quattrucci E. Simultaneous determination of sorbic acid, benzoic acid and parabens in foods: a new gas chromatography-mass spectrometry technique adopted in a survey on Italian foods and beverages // Food Additives&Contaminants. 1995. Vol. 12, Iss. 1. P. 1–7. https://doi.org/10.1080/02652039509374273Luca C. D., Passi S., Quattrucci E. Simultaneous determination of sorbic acid, benzoic acid and parabens in foods: a new gas chromatography-mass spectrometry technique adopted in a survey on Italian foods and beverages. Food Additives & Contaminants. 1995;12(1):1–7. https://doi.org/10.1080/02652039509374273Effect of coated-benzoic acid on growth performance, immunity, and intestinal functions in weaned pigs challenged by enterotoxigenic Escherichia coli / J. Qi [et al.] // Frontiers in Veterinary Science. 2024. Vol. 11. P. 1430696. https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1430696Qi J., Yu B., Hu Y., Luo Y., Zheng P., Mao X. et al. Effect of coated-benzoic acid on growth performance, immunity, and intestinal functions in weaned pigs challenged by enterotoxigenic Escherichia coli. Frontiers in Veterinary Science. 2024;11:1430696. https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1430696Determining food safety in canned food using fuzzy logic based on sulphur dioxide, benzoic acid and sorbic acid concentration / N. R. Mavani [et al.] // Heliyon. 2024. Vol. 10, Iss. 4. P. e26273. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26273Mavani N. R., Ali J. M., Hussain M. A., Rahman N. Abd., Hashim H. Determining food safety in canned food using fuzzy logic based on sulphur dioxide, benzoic acid and sorbic acid concentration. Heliyon. 2024;10(4):e26273. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26273Morgan M. E., Lui K., Anderson B. D. Microscale titrimetric and spectrophotometric methods for determination of ionization constants and partition coefficients of new drug candidates // Journal of Pharmaceutical Science. 1998. Vol. 87, Iss. 2. P. 238–245. https://doi.org/10.1021/js970057sMorgan M. E., Lui K., Anderson B. D. Microscale titrimetric and spectrophotometric methods for determination of ionization constants and partition coefficients of new drug candidates. Journal of Pharmaceutical Science. 1998;87(2):238–245. https://doi.org/10.1021/js970057sSimultaneous 2nd order derivative spectrophotometric determination of sorbic and benzoic acids in soft drinks // J. C. Castro [et al.] // Analytical Letter. 1992. Vol. 25, Iss. 12. P. 2357–2376.Castro J. C., Delgado M. A., Sanhez M. J., Montelongo F. G. Simultaneous 2nd order derivative spectrophotometric determination of sorbic and benzoic acids in soft drinks. Analytical letter. 1992;25(12):2357–2376.Maxstadt J. J., Karasz A. B. Rapid spectrophotometric method for the determination of sorbic acid in fresh dairy products // Association of Official Analytical Chemists. 1972. Vol. 55, Iss. 1. P. 7–8.Maxstadt J. J., Karasz A. B. Rapid spectrophotometric method for the determination of sorbic acid in fresh dairy products. Association of Official Analytical Chemists. 1972;55(1):7–8.Bui L. V., Cooper C. Reverse-phase liquid chromatographic determination of benzoic and sorbic acids in foods // Association of Official Analytical Chemists. 1987. Vol. 70, Iss. 5. P. 892–896.Bui L. V., Cooper C. Reverse-phase liquid chromatographic determination of benzoic and sorbic acids in foods. Association of Official Analytical Chemists. 1987;70(5):892–896.Elsayed M. G. M. H., Gomaa A. M., Elhassan A. E. F. A. Determination of sorbic acid and benzoic acid using reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) in different food commodities // Pharm Analysis & Quality Assurance. 2017. № 3. P. 1–5.Elsayed M. G. M. H., Gomaa A. M., Elhassan A. E. F. A. Determination of sorbic acid and benzoic acid using reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) in different food commodities. Pharm Analysis & Quality Assurance. 2017;(3):1–5.Simultaneous determination of sorbic and benzoic acids in commercial juicesusing the PLS-2 multivariate calibration method and validation by high performance liquid chromatography / V. A. Lozano [et al.] // Talanta. 2007. Vol. 73, Iss. 2. P. 282–286. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2007.03.041Lozano V. A., Camina J. M., Boeris M. S., Marchevsky E. J. Simultaneous determination of sorbic and benzoic acids in commercial juicesusing the PLS-2 multivariate calibration method and validation by high performance liquid chromatography. Talanta. 2007;73(2):282–286. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2007.03.041Destanoğlu O. Simultaneous determination of benzoic acid and sorbic acid in non-alcoholic beverages by a validated HS-GC–MS method with reduced waste // Food Additives & Contaminants: Part A. 2023. Vol. 40, Iss. 7. P. 812–823. https://doi.org/10.1080/19440049.2023.2224891Destanoğlu O. Simultaneous determination of benzoic acid and sorbic acid in non-alcoholic beverages by a validated HS-GC–MS method with reduced waste. Food Additives & Contaminants: Part A. 2023;40(7):812–823. https://doi.org/10.1080/19440049.2023.2224891Simultaneous determination of benzoic acid, sorbic acid, and propionic acid in fermented food by headspace solidphase microextraction followed by GC-FID / N. Tungkijanansin [et al.] // Food Chem. 2020. Vol. 329. P. 127161. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127161Tungkijanansin N., Alahmad W., Nhujak T., Varanusupakul P. Simultaneous determination of benzoic acid, sorbic acid, and propionic acid in fermented food by headspace solid-phase microextraction followed by GC-FID. Food Chem. 2020;329:127161. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127161Simultaneous determination of dehydroacetic acid, benzoic acid, sorbic acid, methylparaben and ethylparaben in foods by high-performance liquid chromatography / J. S. So [et al.] // Food Science and Biotechnology. 2023. Vol. 32, Iss. 9. P. 1173–1183. https://doi.org/10.1007/s10068-023-01264-7So J. S., Lee S. B., Lee J. H., Nam H. S., Lee J. K. Simultaneous determination of dehydroacetic acid, benzoic acid, sorbic acid, methylparaben and ethylparaben in foods by high-performance liquid chromatography. Food Science and Biotechnology. 2023;32(9):1173–1183. https://doi.org/10.1007/s10068-023-01264-7Determination of sorbate and benzoate in beverage samples by capillary electrophoresis. Optimization of the method with inspection of ionic mobilities / A. C. O. Costa [et al.] // Journal of Chromatography. 2008. Vol. 1204, Iss. 1. P. 123–127. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2008.07.075Costa A. C. O., Perfeito L. D. S., Tavares M. F. M., Micke G. A. Determination of sorbate and benzoate in beverage samples by capillary electrophoresis. Optimization of the method with inspection of ionic mobilities. Journal of Chromatography. 2008;1204(1):123–127. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2008.07.075Online preconcentration in capillary electrophore with contactless conductivity detection for sensitive determination of sorbic and benzoic acids in soy sauce / R. Wei [et al.] // Talanta. 2011. Vol. 83, Iss. 5. P. 1487–1490. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2010.11.036Wei R., Li W., Yang L., Jiang Y., Xie T. Online preconcentration in capillary electrophore with contactless conductivity detection for sensitive determination of sorbic and benzoic acids in soy sauce. Talanta. 2011;83(5):1487– 1490. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2010.11.036Minutes from the fifth meeting (February 1998) of the Consultative Committee on the Quantity of Material (CCQM) of the Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Sèvres: France, 1998.Minutes from the fifth meeting (February 1998) of the Consultative Committee on the Quantity of Material (CCQM) of the Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Sèvres. France: 1998.Михеева А. Ю., Крылов А. И. Прослеживаемость в органическом анализе. Часть 1. Эквивалентность национальных и международных эталонов // Эталоны. Стандартные образцы. 2020. Т. 16, № 3. С. 5–21. https://doi.org/10.20915/2687-0886-2020-16-3-5-21Mikheeva A. Yu., Krylov A. I. Traceability in organic analysis. Report 1: Equivalence of the national and international measurement standards. Measurement Standards. Reference Materials. 2020;16(3):5–21. (In Russ.). https://doi.org/10.20915/2687-0886-2020-16-3-5-21Михеева А. Ю., Ткаченко И. Ю., Крылов А. И. Прослеживаемость в органическом анализе. Часть 2. Государственный первичный эталон в области органического анализа ГЭТ 208: границы компетенции и сферы применения // Эталоны. Стандартные образцы. 2023. Т. 19, № 5. С. 7–33. https://doi.org/10.20915/2077-1177-2023-19-5-7-33Mikheeva A. Yu., Tkachenko I. Yu., Krylov A. I. Traceability in organic analysis. Report 2. State primary standard in the field of organic analysis GET 208: limits of competence and scope of application. Measurement Standards. Reference Materials. 2023;19(5):7–33. (In Russ.). https://doi.org/10.20915/2077-1177-2023-19-5-7-33Methods for the SI-traceable value assignment of the purity of organic compounds (IUPAC Technical Report) / S. Westwood [et al.] // Pure and applied Chemistry. 2023. Vol. 95, Iss. 1. P. 1–77. https://doi.org/10.1515/pac-2020-0804Westwood S., Lippa K., Shimuzu Y., Lalerle B., Saito T., Duewer D. L. et al. Methods for the SI-traceable value assignment of the purity of organic compounds (IUPAC Technical Report). Pure and applied Chemistry. 2023;95(1):1–77. https://doi.org/10.1515/pac-2020–0804Эталонная установка на основе термогравиметрического анализа с масс-спектрометрическим детектированием в составе государственного первичного эталона ГЭТ 173 / М. Ю. Медведевских [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84, № 6. С. 63–69. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-6-63-68Medvedevskikh M. Yu., Krasheninina M. P., Sergeeva A. S., Shokhina O. S. A reference installation based on thermo-gravimetric analysis with mass-spectrometric detection as a part of the state primary standard GET 173. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2018;84(6):63–70. (In Russ.). https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-6-63-68Создание эталонов сравнения для реализации Государственной поверочной схемы средств измерений содержания воды / М. Ю. Медведевских [и др.] // Измерительная техника. 2019. № 6. С. 3–10. https://doi.org/10.32446/0368–1025it.2019-6-3-10Medvedevskikh M. Y., Sergeeva A. S., Krasheninina M. P., Shokhina O. S. Creating reference standards for the implementation of the state verification scheme for water content measurement. Measurement Techniques. 2019:6:3–10. (In Russ.). https://doi.org/10.1007/s11018-019-01649-3Шохина О. С., Медведевских М. Ю., Сергеева А. С. Альтернативные способы определения воды и остаточных органических растворителей в фармацевтических субстанциях // Аналитика. 2022. Т. 12, № 5. С. 360–369. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2022.12.5.360.369Shokhina O. S., Medvedevskikh M. Yu., Sergeeva A. S. Alternative methods for determination of water and residual organic solvents in pharmaceutical substances. Analytics. 2022;12(5):360–369. (In Russ.). https://doi.org/10.22184/2227-572X.2022.12.5.360.369Разработка Государственного вторичного эталона и стандартных образцов состава на основе жидкостной и газовой хроматографии / О. С. Шохина [и др.] // Стандартные образцы. 2017. Т. 13, № 1. С. 9–26. https://doi.org/10.20915/2077-1177-2017-13-1-9-26Shokhina O. S., Medvedevskikh M. Yu., Krasheninina M. P., Makarova S. G., Krylovb A. I., Tkachenkob I. Yu. et al. Development of the state secondary measurement standard and certified reference materials for composition on the basis of liquid and gas chromatography. Measurement Standards. Reference Materials. 2017;13(1):9–26. (In Russ.). https://doi.org/10.20915/2077-1177-2017-13-1-9-26Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV издание. Том III. М.: ФЭМБ, 2018. 1924 с.State Pharmacopoeia of the Russian Federation, XIV ed. Vol. III. Moscow: FEMB, 2018. 1924 p. (In Russ.).Создание стандартного образца состава аскорбиновой кислоты / М. П. Крашенинина [и др.] // Измерительная техника. 2020. № 4. С. 57–65. https://doi.org/10.32446/0368–1025it.2020-4-57-65Krasheninina M. P., Shokhina O. S., Sergeeva A. S., Tabatchikova T. N., Baranovskaya V. B., Karpov Y. A. Creation of certifed reference material of ascorbic acid composition. Izmeritel’naya Tekhnika. 2020;(4):57–65. (In Russ.). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-4-57-65Крашенинина М. П. Разработка государственного вторичного эталона и стандартных образцов для повышения достоверности контроля азота в пищевых продуктах и активного хлора в питьевой воде : спец. 05.11.15. «Метрология и метрологическое обеспечение» : автореферат дисс. на соискание степени канд. техн. наук / М. П. Крашенинина; ФГУП «УНИИМ», ФГАОУ «УрФУ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина». Екатеринбург, 2015. Место защиты: ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева URL: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01006645465?page=1&rotate=0&theme=white (дата обращения: 20.09.2024).Krasheninina M. P. Development of state secondary measurement standard and reference materials to increase the reliability of nitrogen control in food products and active chlorine in drinking water. PhD (Eng.). sci. diss., FSUP UNIIM, FGAOU UrFU named after the first President of Russia B. N. Yeltsin. Available at: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01006645465?page=1&rotate=0&theme=white [Accessed 20 September 2024]. (In Russ.).CCQM Guidance note: Estimation of a consensus KCRV and associated Degrees of Equivalence. Version: 10. Date: 2013-04-12 // Bureau International des Poids et Mesures. URL: https://www.bipm.org/documents/20126/28430045/working-document-ID-5794/49d366bc-295f-18ca-c4d3-d68aa54077b5CCQM Guidance note: Estimation of a consensus KCRV and associated Degrees of Equivalence. Version: 10. Date: 2013-04-12.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.