循環(huán)伏安法快速測定飲料及果凍中檸檬黃和日落黃

初紅濤 于 淼 陳嘉琪 姚 冬 蘇立強(qiáng) 秦世麗 齊海燕

(齊齊哈爾大學(xué)，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

食品的顏色可以影響人的食欲，促進(jìn)消化液的分泌。制作食品時，常常添加食用色素以增強(qiáng)顏色美感[1-3]。天然色素安全性較好，但穩(wěn)定性不好，成本較高，保質(zhì)期短；而人工合成色素價格低廉、穩(wěn)定性及染色性能好，備受相關(guān)行業(yè)的青睞[4]。合成色素一般不會向人體提供營養(yǎng)物質(zhì)，若按相關(guān)規(guī)定使用，不會對人體造成危害，但過量使用會對人體有一定的危害(包括毒性、致瀉性和致癌性等)。因此食品中合成色素的問題一直備受關(guān)注[5-7]，需尋找一種快速檢驗出食品中色素的方法。

目前，人工合成色譜含量的檢測方法主要有高效液相色譜法[8-10]、液體核磁共振法[11]、毛細(xì)管電泳法[12]、分光光度法[13-14]、極譜法[15-16]等。其中高效液相色譜法為主要的分析方法，但該方法檢測靈敏度高，前處理簡單，對于復(fù)雜組分分析優(yōu)勢明顯，但樣品前處理時間較長，且操作者需具備一定的技術(shù)積累，不利于大批量簡單樣品的快速測定，同時所需儀器價格昂貴。相較于上述方法，循環(huán)伏安法具有操作簡便、分辨率高、分析速度快、所用儀器簡單等特點，十幾秒鐘即可完成試樣溶液的譜圖掃描，適合大批試樣的常規(guī)分析，更適合在基層檢測工作中普及應(yīng)用。試驗擬采用循環(huán)伏安法測定幾種市售飲料和果凍中檸檬黃及日落黃含量，考察測試底液pH及底液中鹽的添加對測試結(jié)果的影響，同時對方法的穩(wěn)定性、檢出限、準(zhǔn)確性進(jìn)行測定，以建立循環(huán)伏安法快速檢驗食品中的幾種合成色素的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

鐵氰化鉀：分析純，天津市北辰方正試劑廠；

氯化鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、鹽酸：分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；

檸檬黃、日落黃：分析純，上海晶純試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電化學(xué)工作站：CHI660E型，上海辰華儀器有限公司；

pH計：FE20型，梅特勒—托利多儀器有限公司；

甘汞電極(參比電極)：CHI150型，上海辰華儀器有限公司；

玻碳電極(工作電極)：CHI104型，上海辰華儀器有限公司；

鉑柱電極(對電極)：CHI115型，上海辰華儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 電極的預(yù)處理及活化

(1) 預(yù)處理：以玻碳電極為工作電極，電極使用前依次對電極進(jìn)行打磨拋光、去離子水沖洗、硝酸水溶液浸泡、乙醇浸泡、超純水中超聲處理。

(2) 活化：電極徹底清洗干凈后，在0.1 mol/L硫酸溶液中以循環(huán)伏安法對電極進(jìn)行活化。設(shè)置高電位0.1 V，低電位-0.1 V，電位掃描直至圖形穩(wěn)定；取適量鐵氰酸鉀溶液于電解池中，將三電極插入電解池中，連接電化學(xué)工作站，在電勢0.6～-0.2 V范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，掃描多次使圖形穩(wěn)定。

1.2.2 樣品預(yù)處理

(1) 液體飲料樣品：準(zhǔn)確移取25.0 mL樣品于燒杯中，置于鑄鐵調(diào)溫加熱板，溫度60 ℃，加熱驅(qū)除CO2，用0.1 mol/L NaOH和HCl溶液調(diào)pH至中性。將處理過的樣品轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，去離子水定容，備用。

(2) 果凍樣品：稱取10.324 g果凍樣品置于小燒杯中，加入15 mL去離子水，水浴加熱使其完全溶解，超聲混勻，離心，過濾，取濾液，將pH調(diào)至中性，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，去離子水定容，備用。

1.2.3 檢測過程 采用三電極體系(工作電極、參比電極、對電極)，依次為玻碳電極、飽和甘汞電極(SCE)以及鉑絲電極；以循環(huán)伏安法為測試方法，電位掃描范圍-1.5～0.6 V以0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液為底液，同時考察底液pH及鹽的添加對測試靈敏度的影響。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 所有試驗重復(fù)5次，數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值表示，采用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 電極活化

由圖1可知，在硫酸溶液中經(jīng)多次循環(huán)伏安掃描，得到的循環(huán)伏安(CV)圖形穩(wěn)定，氧化還原過程對稱，說明該反應(yīng)可逆；在鐵氰酸鉀溶液中，玻碳電極上發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，電極活化后達(dá)到使用要求。

圖1 活化CV圖

2.2 底液的選擇

2.2.1 最佳pH的確定 由圖2～5可知，檸檬黃和日落黃的檢測結(jié)果相似，均為溶液接近中性時峰電流較大，當(dāng)pH為6.8時，檸檬黃、日落黃的峰電流分別為3.74，2.49 μA。故中性底液為較佳的測試條件。

2.2.2 添加劑的確定 由圖6～9可知，當(dāng)以0.1 mol/L硝酸鉀為底液時，檸檬黃、日落黃對應(yīng)峰電流值最大，分別為4.23，3.01 μA。所以選擇0.1 mol/L硝酸鉀作為底液添加劑。

2.3 實際樣品的測定

在0.1 mol/L硝酸鉀底液中，檸檬黃、日落黃的峰電流與濃度間的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別為y=2.853 9x+0.146 9(R2=0.971 5)，y=2.551 1x+0.834 1 (R2=0.976 7)，當(dāng)濃度為0.1～0.8 μg/mL時，峰電流與濃度呈較好的線性關(guān)系。

圖2 檸檬黃在不同pH時的CV圖

圖3 檸檬黃在不同pH時的的峰電流

圖4 日落黃在不同pH時的CV圖

圖5 日落黃在不同pH時的峰電流

圖6 電解質(zhì)溶液對檸檬黃循環(huán)伏安曲線的影響

圖7 電解質(zhì)溶液對檸檬黃峰電流的影響

圖8 電解質(zhì)溶液對日落黃循環(huán)伏安曲線的影響

樣品的循環(huán)伏安測試圖如圖10所示，根據(jù)樣品測得的峰電流值，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，經(jīng)計算后得到的質(zhì)量濃度如表1所示。

由表1可知，5種樣品中檸檬黃色素含量為4.88～6.06 mg/kg，日落黃含量為4.37～5.22 mg/kg。GB2760—2014中關(guān)于飲料中檸檬黃、日落黃使用的最大限量為0.1 g/kg，關(guān)于果凍樣品中檸檬黃的使用限量為0.05 g/kg、日落黃的使用限量為0.025 g/kg，說明5種樣品中色素含量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖9 電解質(zhì)溶液對日落黃峰電流的影響

圖10 樣品的CV圖

表1 5種實樣的測試結(jié)果

2.4 方法穩(wěn)定性及檢測限

2.4.1 方法穩(wěn)定性 由表2可知，檸檬黃、日落黃的相對標(biāo)準(zhǔn)差分別為2.1%，2.3%，表明方法穩(wěn)定性較好，可滿足要求。

2.4.2 檢出限 試驗表明，檸檬黃、日落黃的檢出限分別為1.12，1.43 mg/kg。

2.5 樣品加標(biāo)回收率

由表3、4可知，當(dāng)加標(biāo)濃度為2.0 mg/kg時，檸檬黃回收率為93.0%～111.5%，日落黃回收率為91.5%～114.5%。

表2 檸檬黃和日落黃測定的穩(wěn)定性

表3 檸檬黃的加標(biāo)回收率

表4 日落黃的加標(biāo)回收率

3 結(jié)論

通過循環(huán)伏安法測定了5種食品中檸檬黃和日落黃含量，對底液的pH、添加劑種類及用量進(jìn)行了優(yōu)化，建立了快速測定食品中檸檬黃、日落黃的方法。該方法重現(xiàn)性好、操作簡單、快速準(zhǔn)確，儀器易于普及，避免了使用大型昂貴設(shè)備，更適合在基層檢測工作中普及應(yīng)用。后續(xù)可進(jìn)一步提高方法的檢測靈敏度及拓展合成色素的檢測種類。