食品中莧菜紅提取及分析方法探討

侯培磊，王露露，彭珂珂

(青島科技大學 化工學院，山東 青島 266000)

很多時候，消費者對于食品的第一印象是顏色，這種表征特性直接反映了食品的質(zhì)地和新鮮程度。為了吸引更多的關(guān)注，很多商家會使用食物著色劑對食品的顏色進行“二次加工”。著色劑通常分為天然色素和合成色素2種類型。從植物、真菌或昆蟲分泌物中提取出來的叫天然色素，很容易受光照、溫度和pH等條件的影響而降解。合成色素是由一些化學物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成，受環(huán)境影響較小，顏色均勻，成本大大降低，比天然色素應(yīng)用得更加廣泛[1-3]。合成色素主要包括偶氮染料、三苯甲烷、蒽類物質(zhì)、靛藍以及喹諾酮類。其中偶氮染料[4]比重最大，約占食品添加劑的65%。莧菜紅是偶氮染料的一種，由1-萘胺-4-磺酸和2-萘酚-3,6-二磺酸重氮化偶合制成。這種紅褐色顆粒能溶于水，微溶于乙醇，不溶于植物油，可以提供鈉、鉀或鈣鹽。世界衛(wèi)生組織和糧農(nóng)組織規(guī)定的用量是0～0.5 mg/kg，在中國，食品中莧菜紅的最大允許用量為0.025～0.3 g/kg[5]。本文綜述了莧菜紅的提取和分析方法，能夠更為精準地確定它在食品中的用量，也為今后檢測技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用提供了依據(jù)。

1 莧菜紅的毒理學特性

在生物體內(nèi)，莧菜紅能夠與細胞和DNA之間進行相互作用，濃度過高時會抑制細胞生長，導致染色體斷裂，具有很高的遺傳毒性。Sarikaya等[6]發(fā)現(xiàn)，莧菜

紅會增加基因突變的頻率，引起基因毒性效應(yīng)。此外，莧菜紅能夠誘導結(jié)合人血清蛋白，改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象，增大其表面疏水性。血紅蛋白的二級結(jié)構(gòu)被改變后，螺旋穩(wěn)定性就會受到影響，從而喪失輸送氧的能力[7]。

2 莧菜紅的提取方法

2.1 固相萃取(SPE)

固相萃取是提取食品中合成色素常用的方法，它能夠?qū)⒏蓴_成分淘汰，只提取包含目標分析物的純物質(zhì)，操作快速簡便。固相萃取法包含4個步驟：首先排除空氣并且活化萃取顆粒表面上的配位體；加載樣品；洗滌以除去不含目標分析物的干擾成分；最后進行洗脫以從吸附劑中釋放目標分析物。分散固相萃取富集法是固相萃取法的延續(xù)，是一種以聚多巴胺包覆四氧化三鐵納米粒子作為萃取劑的提取方法。納米材料的使用使樣品回收率高達91.9%，具有靈敏度高、重復(fù)性好的顯著優(yōu)點[8]。Andrade等[9]用C18的固相萃取試劑盒與體積分數(shù)為18%的異丙醇從飲料中提取莧菜紅，回收率達到81%。

2.2 液-液萃取(LLE)

液-液萃取(LLE)稱為溶劑萃取法，是利用2種互不相溶的液體對同種化合物溶解性的差異進行分離。Martin等[10]使用液-液萃取技術(shù)提取了碳酸飲料、酒精飲料、糖漿、冰淇淋和巧克力中的莧菜紅，回收率為90.9%。采用雙水相系統(tǒng)，利用離子液體進行微萃取，使分離效率大大提高。

2.3 膜分離

膜是一層薄薄的半滲透性物質(zhì)，具有過濾的特性，能夠在一定程度上去除食品飲料中的干擾物質(zhì)。使用膜過濾法對飲料樣品中的莧菜紅進行提取，過濾后的飲料樣品雜質(zhì)變少，明顯更容易進行后續(xù)處理[11]。

除了傳統(tǒng)的提取方法之外，越來越多的綠色化學方法也在蓬勃發(fā)展，如電膜萃取、微波輔助萃取、超聲輔助提取、濁點萃取等。研究人員正在突破原有技術(shù)，提高提取效率的道路上不斷努力。

3 莧菜紅的分析方法

3.1 高效液相色譜法(HPLC)

高效液相色譜法(HPLC)常用于分析色素。大部分高效液相色譜配有紫外-可見光、二極管陣列或者光電二極管陣列探測器。其流動相和固定相多種多樣，常用的分離柱有十八烷基柱和單體辛基柱。高效液相色譜-分光光度法測得碳酸飲料、雞尾酒、糖果、果凍和冰淇淋中莧菜紅的檢測限和定量限分別為6.4，19 ng/mL[12]。在高效液相色譜法的基礎(chǔ)上衍生的超高效液相色譜(UHPLC)法，不僅具有更高的分析精度，而且分析時間也大大縮短。采用超高效液相色譜法測定肉制品中莧菜紅的含量，得到檢測限為0.02 mg/kg，定量限為0.05 mg/kg[13]。

3.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS/MS)

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法是用于確定食品中色素的色譜技術(shù)之一。其原理與普通的高效液相色譜法相同，需要選擇合適的流動相和固定相。但質(zhì)譜儀能夠克服光譜干涉，使測量結(jié)果更為準確。Martin等建立了基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的色譜分析方法來測定冰淇淋、巧克力和糖果中的莧菜紅，檢測限和定量限分別為5，10 mg/kg。

3.3 薄層色譜(TLC)

薄層色譜(TLC)是另一種基本的色譜方法，它通過比較樣品與標準品的比移值和顏色，來篩選食品中未知化合物。薄層色譜載樣量相對較少，一般以硅膠作為固定相，流動相是根據(jù)樣品性質(zhì)的差異來選擇的。利用薄層色譜法測定飲料中的莧菜紅，與高效液相色譜法相比，其檢測限更低一些，靈敏性也不夠突出。

3.4 電化學傳感器

近年來，電化學傳感器以其靈敏度高、操作簡便、選擇性好、易于小型化等優(yōu)點，在蛋白質(zhì)組學、生物化學、藥物和食品分析等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在電化學體系中，關(guān)鍵的一點是設(shè)計和修飾高靈敏性和選擇性的工作電極。最近，研究人員開發(fā)了基于石墨烯納米片的電化學傳感器平臺來檢測飲料中莧菜紅的含量。在N-甲基吡咯烷酮中實現(xiàn)石墨粉末的超聲剝離，使線性范圍從2.5 nm拓寬到125 nm。在電化學體系中，不同射頻聚合物與莧菜紅的氧化反應(yīng)表現(xiàn)出不同的電化學活性，這種新的傳感系統(tǒng)在監(jiān)測合成色素中具有良好的應(yīng)用前景[14]。

3.5 分子印跡聚合物(MIPs)

分子印跡聚合物(MIP)是為目標分子設(shè)計的具有特定空腔的仿生合成受體。分子聚合物不僅能夠特異性地結(jié)合靶分子，而且可以參與到光纖傳感器的組成中，在環(huán)境分析化學、臨床分析和食品等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。新開發(fā)的一種新型分子印跡電化學傳感器，使用了由磁場誘導氧化還原石墨烯與四氧化三鐵自組裝的復(fù)合材料[15]。在分子印跡技術(shù)中，復(fù)合物包括苯胺的功能單體、莧菜紅樣品和四氧化三鐵，將它們通過p-p堆積和氫鍵自組裝預(yù)先置于模板上，然后在磁場感應(yīng)下進行聚合。

3.6 毛細管電泳(CE)

電泳是一系列分離技術(shù)的通用名，涉及到電場在毛細管中的應(yīng)用。根據(jù)分離模式不同，毛細管電泳法可分為毛細管區(qū)帶電泳、毛細管膠束電動色譜和毛細管等速電泳。由于毛細管內(nèi)徑較窄，毛細管電泳技術(shù)容樣量很低，導致分析物的檢測下限也很低。不過，用該法檢測飲料和雪糕中的莧菜紅，還是取得了不錯的效果。用毛細管區(qū)帶電泳法結(jié)合PDA檢測器測定飲料中莧菜紅的含量，在波長為280 nm處，莧菜紅的檢測限和定量限分別是1.1，3.61 mg/mL[16]。

4 結(jié)論與展望

在加工過程中，食品的外觀很容易受各種刺激發(fā)生改變。將莧菜紅作為食品添加劑應(yīng)用于食品中，能夠彌補這一缺陷，保證食品的市場經(jīng)濟價值[17，18]。但是莧菜紅含有大型復(fù)合含偶氮基團(N1/4N)和芳香環(huán)，對人體和動物潛在的遺傳毒性、細胞毒性是不可忽視的。想要將莧菜紅的用量控制在國家規(guī)定范圍內(nèi)，就必須依靠各種提取分析技術(shù)。由于檢測方法不夠系統(tǒng)完善，莧菜紅等食品添加劑被濫用的現(xiàn)象一直存在，這些毒性很強的有機化合物也對人們的生產(chǎn)生活造成影響。本文將近年來食品中莧菜紅通用的提取和檢測方法進行整合，展現(xiàn)了各自的性質(zhì)特點，為今后食品添加劑的檢測工作提供一個借鑒。

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