胭脂紅酸老化的紫外光譜法研究

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51073126）；國(guó)家文物局項(xiàng)目（20110128）

作者簡(jiǎn)介：高敏（1968-），女，陜西武功人，西安交通大學(xué)教師，博士

摘要：紫外可見(jiàn)分光光度法用于染料的老化研究具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)定迅速的優(yōu)點(diǎn)本文用紫外可見(jiàn)分光光度法研究了紅色染料胭脂紅酸經(jīng)過(guò)堿、酸、光、熱以及氧化還原氣氛等老化過(guò)程及染料分子的結(jié)構(gòu)變化結(jié)果表明：胭脂紅酸耐酸、耐紫外光，但耐堿、耐熱性差，并且在氧化、還原氣氛下穩(wěn)定性不好

關(guān)鍵詞：胭脂紅酸，天然染料，老化， 紫外可見(jiàn)分光光度法

中圖分類號(hào)：O65761文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

胭脂紅酸是從胭脂蟲紅中精制而成的天然紅色素，其顏色亮紅鮮艷，能溶于水、乙醇和丙二醇可用作酒、水果漿、冷飲等的著色劑，還可用在化妝品中，或作為畫家的顏料其分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)胭脂蟲繁養(yǎng)、利用、毒理及其色素的加工、分析等作了研究胭脂紅酸采用 FCC 標(biāo)準(zhǔn)法進(jìn)行測(cè)定，但該法對(duì)吸光度控制范圍小，測(cè)定精度要求高，分析測(cè)定較費(fèi)時(shí)材料在使用和儲(chǔ)存過(guò)程中，會(huì)發(fā)生性能被破壞，以致喪失使用價(jià)值的老化現(xiàn)象曹翠微等用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀測(cè)定了硫化膠耐老化性能；陳偉明等采用多頻溫度掃描動(dòng)態(tài)熱機(jī)械方法研究了環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料于蒸餾水中的濕熱老化性能；趙鵬程等采用毛細(xì)管電泳分析研究了陽(yáng)光照射和強(qiáng)光燈照射等老化手段對(duì)純藍(lán)墨水字跡色痕變化的影響；張曉梅等通過(guò)紅外光譜分析對(duì)絲織品老化原因及程度進(jìn)行了研究；林海波等通過(guò)顯微共焦拉曼光譜，對(duì)一種新型聚合物發(fā)光二極管器件進(jìn)行了老化研究；陳文利等用超弱化學(xué)發(fā)光法測(cè)定了不同老化程度水稻種子的活力；張永金等用紫外光譜法研究了纖維上幾種染料在光照、氧化還原煙氣老化過(guò)程中的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化譚憶秋等用紅外光譜法對(duì)熱老化和紫外老化后的5種瀝青進(jìn)行了對(duì)比研究李變?nèi)A等采用傅里葉變換紅外光譜法，分析了復(fù)配抗紫外光老化劑對(duì)提高瀝青抗紫外光老化性能的影響

但是，文獻(xiàn)中關(guān)于胭脂紅酸的老化研究還鮮有報(bào)道本文利用紫外可見(jiàn)分光光度法，研究了堿、酸、光、熱以及氧化、還原氣氛等對(duì)胭脂紅酸的老化作用

1儀器與試劑

11儀器

UV2550紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司）；1012型干燥箱 （上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠）；紫外燈 （20 W，波長(zhǎng)為2537 nm ）

12試劑

NaOH、鹽酸（均為分析純，西安化學(xué)試劑廠）；胭脂紅酸標(biāo)準(zhǔn)品

2 方法

將少許胭脂紅酸標(biāo)準(zhǔn)品溶于分別裝有10%NaOH、鹽酸（V鹽酸/V水=1∶1）、去離子水溶液的燒杯中，或?qū)⑵浞謩e放置于紫外燈、干燥箱（恒溫85 ℃）、氧化氣氛或還原氣氛中，用保鮮膜將紫紅色溶液密封防止其揮發(fā)，靜置，每隔一定時(shí)間取樣進(jìn)行紫外掃描，觀察堿、酸、熱、光和氧化氣氛或還原氣氛對(duì)胭脂紅酸老化的影響

3結(jié)果與討論

31堿對(duì)胭脂紅酸老化的影響

在羥基蒽醌的紫外譜圖中，有5個(gè)主要吸收帶：分別位于210 nm左右，240～260 nm，305～389 nm，262～295 nm及醌中的C=O引起的大于400 nm的吸收帶各吸收帶的峰位置和強(qiáng)度均與母核上取代基的性質(zhì)、數(shù)量及排列方式有關(guān)在胭脂紅酸老化前的吸收曲線上，主要有3個(gè)明顯的吸收峰： 210 nm，260 nm～280 nm左右和495 nm左右的吸收，主要由胭脂紅分子中的苯樣結(jié)構(gòu)和醌樣結(jié)構(gòu)中的C=O引起其中，495 nm的吸收常作為胭脂紅酸的特征吸收[17]

堿老化前后胭脂紅酸溶液的紫外譜圖見(jiàn)圖2從圖2可以看出，隨著老化時(shí)間的增加，胭脂紅酸在可見(jiàn)光區(qū)處吸收減弱最終消失，這是因?yàn)閴A中的羥基離子攻擊羰基碳，破壞了其生色團(tuán)，致使溶液顏色消失實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：胭脂紅酸耐堿性差

波長(zhǎng)/nm

32酸對(duì)胭脂紅酸老化的影響

在全部實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，胭脂紅酸溶液并沒(méi)有明顯的顏色變化，始終為橙紅色不同老化時(shí)間的胭脂紅酸樣品溶液的紫外譜圖見(jiàn)圖3由圖3可見(jiàn)：老化1 h與老化17 d后的紫外圖譜峰形相同，無(wú)明顯的改變說(shuō)明胭脂紅酸在酸性條件下很穩(wěn)定

33熱對(duì)胭脂紅酸老化的影響

熱老化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，胭脂紅酸水溶液從橙紅色逐漸變?yōu)榉奂t色，樣品老化前后紫外圖譜對(duì)比見(jiàn)圖4與老化前相比（圖4（a）），熱老化時(shí)間達(dá)到7 d時(shí)，樣品的吸收?qǐng)D譜沒(méi)有明顯的變化當(dāng)老化時(shí)間增加到11 d和13 d時(shí)，位于210 nm處的吸收峰消失了（圖4（d），（e）），說(shuō)明胭脂紅酸的結(jié)構(gòu)有了變化在280 nm和480 nm左右處吸收峰位置沒(méi)有改變而強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，說(shuō)明樣品中的苯樣結(jié)構(gòu)和醌樣結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：胭脂紅酸的耐熱性較差

波長(zhǎng)/nm

34光對(duì)胭脂紅酸老化的影響

光對(duì)胭脂紅酸老化前后的吸收光譜見(jiàn)圖5從圖5可看出：胭脂紅酸水溶液在接受紫外光照射的7 d內(nèi)，紫外圖譜沒(méi)有任何變化20 W的紫外燈光沒(méi)有對(duì)胭脂紅酸造成影響，說(shuō)明胭脂紅酸對(duì)紫外光有很好的耐受性

波長(zhǎng)/nm

35氧化還原氣氛對(duì)胭脂紅酸老化的影響

351H2S還原氣氛

將樣品置于H2S還原氣氛中30 min后，胭脂紅酸溶液顏色沒(méi)有明顯變化，但溶液出現(xiàn)混濁被還原前后胭脂紅酸樣品的吸收光譜見(jiàn)圖6從圖6可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)前后胭脂紅酸水溶液在可見(jiàn)光區(qū)的吸收峰一直存在，這與溶液顏色的變化一致，說(shuō)明H2S氣體不影響胭脂紅酸可見(jiàn)光區(qū)的吸收但在200～250 nm下產(chǎn)生了很多新的吸收峰，說(shuō)明胭脂紅酸的結(jié)構(gòu)有了改變還原處理中溶液的渾濁現(xiàn)象，可能是H2S的氧化產(chǎn)物S所致

352NO2氧化氣氛

胭脂紅水溶液在通入NO2氣體的30 min內(nèi)，橙紅色溶液顏色逐漸變淺，最終變?yōu)闊o(wú)色通入氧化性氣體前后樣品的紫外光譜圖見(jiàn)圖7與老化前相比（圖7（a）），老化后的圖譜 （圖7（b））上的吸收峰位置和強(qiáng)度都發(fā)生了改變可見(jiàn)，在NO2氧化氣氛中，胭脂紅酸是不能穩(wěn)定存在的胭脂紅酸的結(jié)構(gòu)在NO2氧化氣氛中發(fā)生了怎樣的改變，還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和驗(yàn)證

4結(jié)論

胭脂紅酸耐酸、耐紫外光，耐熱性、耐堿性差，并且在氧化、還原氣氛下穩(wěn)定性不好因此，胭脂紅酸在保存時(shí)應(yīng)小心遇熱，避免堿性、氧化及還原性氣氛

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