雙波長(zhǎng)比值光譜法測(cè)定飲料中的色素

杜建中，李青梅，朱藝強(qiáng)，丁 玎，譚永輝

(1.湛江師范學(xué)院 廣東高校新材料工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，廣東 湛江 5 24048；2.圣地亞哥州立大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，美國(guó) 圣地亞哥 92123；3.加州大學(xué)圣地亞哥分校預(yù)防醫(yī)學(xué)系，美國(guó) 圣地亞哥 92137)

雙波長(zhǎng)比值光譜法測(cè)定飲料中的色素

杜建中1，李青梅1，朱藝強(qiáng)1，丁 玎2,3，譚永輝1

(1.湛江師范學(xué)院 廣東高校新材料工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，廣東 湛江 5 24048；2.圣地亞哥州立大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，美國(guó) 圣地亞哥 92123；3.加州大學(xué)圣地亞哥分校預(yù)防醫(yī)學(xué)系，美國(guó) 圣地亞哥 92137)

應(yīng)用雙波長(zhǎng)比值光譜法測(cè)定了果味汽水、水果泡泡中胭脂紅、日落黃、酒石黃的含量。依據(jù)該3種色素的比值光譜特征，以日落黃為干擾組分，分別選擇431、456nm和509、525nm為測(cè)定酒石黃和胭脂紅的波長(zhǎng)；以胭脂紅為干擾組分時(shí)，選擇514、535nm為測(cè)定日落黃的波長(zhǎng)。結(jié)果顯示，酒石黃在0.1～60mg/L、胭脂紅在0.2～80mg/L、日落黃在0.8～90mg/L的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，平均回收率分別是100.5%、101.1%和102.4%。本方法操作簡(jiǎn)便、易于推廣，可應(yīng)用于實(shí)際樣品的檢測(cè)。

雙波長(zhǎng)比值法；胭脂紅；日落黃；酒石黃；飲料

色澤是食品的重要感官性狀，是評(píng)價(jià)食品質(zhì)量的指標(biāo)之一。優(yōu)良的食品色澤會(huì)激發(fā)人們的食欲和購(gòu)買欲。天然的食品大都具有悅目的色澤，但易在加工過(guò)程中褪色或變色。為了改善食品色澤，往往會(huì)在食品中加入色素。根據(jù)來(lái)源不同色素分為天然色素和合成色素兩大類。合成色素具有色澤鮮艷、色譜齊全、著色力高、耐熱、耐堿、耐日光、耐氧化還原、耐細(xì)菌、堅(jiān)牢度等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)化加工食品中使用非常廣泛。由于合成色素是由有機(jī)化工原料加工而成的，其本身可能具有一定毒性，存在一定的安全隱患。因此，合理、安全地使用合成色素十分重要。為了保障人民健康，我國(guó)對(duì)食品色素的最大使用量用范圍作了明確規(guī)定[1]。

目前用于檢測(cè)食品色素的方法有高效液相色譜法[2-3]、紫外分光光度法[4]、雙波長(zhǎng)法[5]、穩(wěn)定回歸-分光光度法[6]、小波變換偏最小二乘法[7]、雙波長(zhǎng)K系數(shù)分光光度法[8]、雙波長(zhǎng)補(bǔ)償計(jì)算法[9]、示波極譜法[10]、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[11]等。本實(shí)驗(yàn)利用雙波長(zhǎng)比值光譜法同時(shí)測(cè)定含有胭脂紅、日落黃和酒石黃3種色素的飲料。取得了較好效果，方法操作簡(jiǎn)便，精密度良好，結(jié)果準(zhǔn)確度較高。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

美年達(dá)橘味汽水、柳橙味水果泡泡 市購(gòu)。

日落黃、酒石黃 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；胭脂紅 東京化成工業(yè)株式會(huì)社；檸檬酸 廣州化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉 汕頭西隴化工有限公司。所用試劑均為AR級(jí)，實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

UV-2550紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 日本島津制作所；亞?wèn)|微孔濾膜(φ=0.22μm) 上海醫(yī)藥工業(yè)研究院亞?wèn)|分離器材廠；SK3300LH型超聲波清洗器 上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司；SHI-D Ш型循環(huán)水真空抽濾機(jī) 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；FA1004型分析天平 上海精科天平公司。

1.2 方法

1.2.1 測(cè)定原理

在含有胭脂紅、日落黃和酒石黃的混合溶液中，如果3組分在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收符合比爾定律，則混合溶液的吸收光譜可用表示為：

式中：Aλi為混合溶液在波長(zhǎng)λi處的吸光度；K胭,λi、K日,λi、K酒,λi分別為胭脂紅、日落黃和酒石黃在波長(zhǎng)λi處的吸收系數(shù)；c胭、c日、c酒分別為胭脂紅、日落黃和酒石黃在混合溶液中的質(zhì)量濃度。

若以日落黃為干擾組分，在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)處用其標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度c＇日的吸光度K日,λ1c＇日除式(1)，得：

式(2)為混合組分相對(duì)于質(zhì)量濃度c′日的日落黃的比值光譜，其中，日落黃在比值光譜中為一組平行于波長(zhǎng)軸的直線，在任意波長(zhǎng)處吸光度比值R日都相等，即為c日/c＇日。根據(jù)雙波長(zhǎng)等吸收法，選擇測(cè)定胭脂紅的兩個(gè)波長(zhǎng)，使酒石黃在兩波長(zhǎng)處的吸光度比值相等，由此消除酒石黃的干擾，對(duì)胭脂紅進(jìn)行定量測(cè)定；選擇測(cè)定酒石黃的兩個(gè)波長(zhǎng)，使胭脂紅在這兩波長(zhǎng)處的吸光度比值相等，消除胭脂紅的干擾，對(duì)酒石黃進(jìn)行定量測(cè)定；同理，以胭脂紅為干擾組分，對(duì)日落黃進(jìn)行定量測(cè)定。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制

分別稱取0.0217g酒石黃、0.0203g日落黃、0.0213g胭脂紅至3個(gè)100mL容量瓶中，配制成酒石黃217mg/L、日落黃203mg/L、胭脂紅213mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

另配制濃度為0.25mol/L、pH5.6的檸檬酸緩沖液。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)方法

分別準(zhǔn)確移取不同體積的胭脂紅、日落黃、酒石黃標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于25mL容量瓶，加入2.0mL檸檬酸緩沖溶液，定容、搖勻，得到胭脂紅、日落黃、酒石黃系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。以2.0mL檸檬酸緩沖溶液定容至25.00mL作空白，測(cè)定胭脂紅系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在509nm和525nm處的吸光度，計(jì)算ΔR胭；測(cè)定日落黃系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在514nm和535nm處的吸光度，計(jì)算ΔR日；測(cè)定酒石黃系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在431nm和456nm處的吸光度，計(jì)算ΔR酒，分別以ΔR對(duì)質(zhì)量濃度c作圖，計(jì)算回歸方程。

將待測(cè)樣品經(jīng)過(guò)超聲波除氣，用微孔薄膜減壓干過(guò)濾，稀釋至一定體積。在測(cè)定波長(zhǎng)處，測(cè)定待測(cè)組分的吸光度，計(jì)算出ΔR，利用回歸方程計(jì)算出樣品中待測(cè)組分的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 比值光譜的繪制及測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

準(zhǔn)確移取胭脂紅、日落黃、酒石黃標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.00mL分別置于25mL容量瓶中，加入2.0mL的檸檬酸緩沖液，稀釋至刻度并搖勻；以2.0mL檸檬酸緩沖液加水至25.00mL為空白，在200～700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描，得到胭脂紅、日落黃、酒石黃的吸收光譜，見(jiàn)圖1。

圖1 胭脂紅、日落黃、酒石黃的吸收曲線Fig.1 Absorption spectra of carmine, sunset yellow and tartrazine

分別計(jì)算各波長(zhǎng)處胭脂紅和酒石黃的吸光度對(duì)日落黃吸光度的比值R胭/日和R酒/日，以R胭/日和R酒/日對(duì)波長(zhǎng)作圖，得胭脂紅和酒石黃對(duì)日落黃的比值光譜見(jiàn)圖2。

圖2 胭脂紅、酒石黃的比值光譜圖Fig.2 Ratio absorption spectra of carmine and tartrazine to sunset yellow

同理得到酒石黃和日落黃對(duì)胭脂紅的比值光譜見(jiàn)圖3。

圖3 酒石黃、日落黃的比值光譜圖Fig.3 Ratio absorption spectra of tartrazine and sunset yellow to carmine

根據(jù)圖2、3，結(jié)合雙波長(zhǎng)等吸收度理論，選擇509、525nm作為測(cè)定胭脂紅的波長(zhǎng)，431、456nm和514、535nm作為測(cè)定酒石黃和日落黃的波長(zhǎng)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確移取胭脂紅和日落黃標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.00mL，分置于25mL容量瓶中，加入檸檬酸緩沖液2.0mL，定容至刻度并搖勻。在431、456nm和509、525nm測(cè)定日落黃的吸光度，在514、535nm測(cè)定胭脂紅的吸光度，結(jié)果如表1所示。

表1 日落黃和胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度Table 1 Absorbance of sunset yellow and carmine standard solutions

準(zhǔn)確吸取不同體積的胭脂紅、酒石黃、日落黃標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液移至置25mL容量瓶中，加入2.0mL的檸檬酸緩沖液，定容至刻度，搖勻，得到胭脂紅、酒石黃、日落黃的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

以日落黃作為干擾，測(cè)定酒石黃系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在431nm和456nm處的吸光度，計(jì)算ΔR酒/日。

以ΔR酒/日對(duì)酒石黃的質(zhì)量濃度c酒做線性回歸，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 酒石黃比值標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 2 Standard curve equation and linear range of tartrazine

以胭脂紅作為干擾，測(cè)定日落黃系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在514nm和535nm處的吸光度，計(jì)算ΔR日/胭。

以ΔR日/胭對(duì)日落黃的質(zhì)量濃度c日做線性回歸，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 日落黃比值標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 3 Standard curve equation and linear range of sunset yellow

以日落黃作為干擾，測(cè)定胭脂紅系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在509nm和525nm處的吸光度，計(jì)算ΔR胭/日。

以ΔR胭/日對(duì)胭脂紅的質(zhì)量濃度c胭作線性回歸，其線性關(guān)系見(jiàn)表4。

表4 胭脂紅比值標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 4 Standard curve equation and linear range of carmine

2.3 精密度實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確移取10.00mL經(jīng)微孔濾膜干過(guò)濾后的美年達(dá)樣品于25mL容量瓶中，加2.0mL檸檬酸緩沖溶液，定容至刻度并搖勻。按實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定樣品中酒石黃、日落黃和胭脂紅的含量，平行測(cè)定7次，結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.1%、0.7%和2.9%。

2.4 樣品測(cè)定

按實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定水果泡泡、美年達(dá)飲料中胭脂紅、日落黃和酒石黃含量，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 樣品中胭脂紅、日落黃和酒石黃的測(cè)定(n=5)Table 5 Results (average values of 5 replicates) of determination of carmine, sunset yellow and tartrazine in real samples

2.5 回收率實(shí)驗(yàn)

表6 酒石黃、日落黃和胭脂紅回收率(n=5)Table 6 Mean recoveries of 5 replicates of carmine, sunset yellow and tartrazine in orange-flavored Miranda soft drink

準(zhǔn)確移取80.0mL美年達(dá)樣品至100mL容量瓶中，分別加入一定量的胭脂紅、日落黃、酒石黃標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，定容，搖勻，用微孔薄膜減壓干過(guò)濾。再準(zhǔn)確吸取10.00mL溶液置于25mL容量瓶中，并加入2.0mL檸檬酸緩沖液，稀釋至刻度，搖勻，測(cè)定各組分含量，加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)采用雙波長(zhǎng)比值法測(cè)定了美年達(dá)、水果泡泡飲料中酒石黃、日落黃和胭脂紅的含量，獲得了較滿意的結(jié)果。上述方法不需對(duì)樣品進(jìn)行分離，且具有測(cè)定波長(zhǎng)少、計(jì)算簡(jiǎn)單、光譜“分離”能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便以及易于推廣等特點(diǎn)，可在實(shí)際樣品檢測(cè)中加以應(yīng)用。

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Dual-wavelength Ratio Spectrometric Determination of Carmine, Sunset Yellow and Tartrazine in Beverages

DU Jian-zhong1，LI Qing-mei1，ZHU Yi-qiang1，DING Ding2,3，TAN Yong-hui1
(1. Development Center for New Materials Engineering and Technology in Universities of Guangdong, Zhanjiang Normal University, Zhanjiang 524048, China；2. Graduate School of Public Health, San Diego State University, San Diego 92123, USA；3. Department of Family and Preventive Medicine, University of California, San Diego, San Diego 92137, USA)

A dual-wavelength ratio spectrometric method was presented for the determination of carmine, sunset yellow and tartrazine in fruit-flavored carbonated beverages. According to the spectral characteristics of the pigments, the wavelengths were chosen to be 431 nm and 456 nm for tartrazine detection and 509 nm and 525nm for carmine detection under the disturbance of sunset yellow and 514 nm and 535 nm for sunset yellow detection under the disturbance of carmine. Results showed that the developed standard curves for determining carmine, sunset yellow and tartrazine all exhibited good linearity over the concentration ranges of 0.2 to 80, 0.8 to 90 mg/L and 0.1 to 60 mg/L, respectively. The mean recoveries of 5 replicates of carmine, sunset yellow and tartrazine in orange-flavored Miranda soft drink were 100.5%, 101.1% and 102.4% respectively. This method proved to be simple and convenient and thus deserves to be popularized.

dual-wavelength ratio；carmine；sunset yellow；tartrazine；bevevage

O658.2

A

1002-6630(2009)10-0259-04

2009-08-13

湛江師范學(xué)院科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目(L0514)

杜建中(1956—)，男，教授，主要從事分析化學(xué)及微量組分分析研究。E-mail：djz560119@126.com