食品中人工合成色素的毛細(xì)管電泳分離檢測(cè)研究

1、 食品中人工合成色素的毛細(xì)管電泳分離檢測(cè)研究 基金項(xiàng)目:中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院第六屆創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)與研究基金，基金編號(hào):200612作者簡(jiǎn)介:蔣奕修，中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院02級(jí)化學(xué)專業(yè)* 通訊聯(lián)系人:謝天堯， E-mail: 蔣奕修 謝天堯*（中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院分析化學(xué)研究所, 廣東 廣州 510275）摘要 建立了毛細(xì)管電泳/電導(dǎo)法分離檢測(cè)食品中人工合成色素檸檬黃和日落黃的分析新方法. 采用CZE模式, 以未涂層融硅石英毛細(xì)管（50cm50m）為分離柱, 10mmol/LTris+10mmol/LH3BO3+0.2mmol/LEDTA+0.2%

2、四乙烯五胺為電泳運(yùn)行液, 分離電壓-15.0kV, 檸檬黃和日落黃在11分鐘內(nèi)獲得基線分離. 檢出限分別為9.8107mol/L和1.110-7mol/L. 應(yīng)用于市售飲料中檸檬黃和日落黃的測(cè)定, 取得滿意結(jié)果.關(guān)鍵詞 毛細(xì)管電泳, 電導(dǎo)檢測(cè), 食品分析, 合成色素, 檸檬黃, 日落黃1 前言在食品中添加著色劑是為了改善食品的色澤, 增加人們的食欲, 同時(shí)也為了提高其價(jià)值, 食品著色劑可分為天然色素和人工合成色素, 人工合成色素色澤艷麗, 不易褪色, 價(jià)格低廉. 食用合成色素多以苯、甲苯、萘等化工產(chǎn)品為原料, 經(jīng)過磺化、硝化、偶氮化等一系列有機(jī)反應(yīng)化合而成, 有的還含有-萘胺和-氨基萘酚等致癌

3、物. 近年來, 某些作為食品添加劑的合成色素已證實(shí)具有慢性毒性, 可以導(dǎo)致生育力下降、畸胎等.有些色素在人體內(nèi)可能轉(zhuǎn)換成致癌物質(zhì).例如, 人造奶油著色的奶油黃, 已被證實(shí)可以導(dǎo)致人和動(dòng)物患上肝癌, 而其它種類的合成色素如橙黃能導(dǎo)致皮下肉瘤、肝癌、腸癌和惡性淋巴癌等.目前國(guó)際國(guó)內(nèi)的食品安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)已出臺(tái)了相應(yīng)的法規(guī)來嚴(yán)格控制其使用范圍和使用量.我國(guó)準(zhǔn)許使用的人工合成色素有11種.“蘇丹紅”事件的爆發(fā), 正是國(guó)際社會(huì)對(duì)食品安全問題高度重視的結(jié)果1-4. 因此, 建立靈敏、快速、簡(jiǎn)便的測(cè)定食品中人工合成色素的分析新方法具有重要的學(xué)術(shù)研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.目前報(bào)道的有關(guān)食品色素檢測(cè)的方法有:高效液相

4、色譜法5, 導(dǎo)數(shù)分光光度法6, 示波極譜法7, 單掃描極譜法8, 伏安法9和TLC10等.尚未見采用高效毛細(xì)管電泳-電化學(xué)檢測(cè)報(bào)道.本文采用毛細(xì)管電泳/電導(dǎo)檢測(cè), 以10mmol/LTris+10mmol/LH3BO3+0.2mmol/LEDTA+0.2%四乙烯五胺為電泳介質(zhì),CZE分離模式 建立了同時(shí)測(cè)定日落黃、檸檬黃2種常見的人工合成色素（結(jié)構(gòu)式如圖1所示）的分離分析新方法, 具有快速、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn), 并應(yīng)用于市售飲料中上述成分的檢測(cè), 取得較滿意的結(jié)果. (a) (b)圖1 檸檬黃和日落黃的分子結(jié)構(gòu)圖 a:檸檬黃 b:日落黃2實(shí)驗(yàn)部分 2.1實(shí)驗(yàn)儀器和試劑 CES2003型毛細(xì)管電泳儀（高

5、壓電源、電導(dǎo)監(jiān)測(cè)器、毛細(xì)管電泳數(shù)據(jù)工作站, 中山大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院研制）, 石英毛細(xì)管（50m50m i.d. 河北永年光導(dǎo)纖維廠）, CQ2B型超聲波清洗器（明珠電器有限公司）, pHS-3C型酸度計(jì)（上海偉業(yè)儀器廠）.三羥甲基氨基甲烷(Tris, 北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限責(zé)任公司, 生化試劑), 硼酸（廣州試劑一廠）, 四乙烯五胺（TEPA, 汕頭市光華化學(xué)廠）, 乙二胺四乙酸（EDTA, 汕頭市化學(xué)試劑廠）, 所用試劑除注明外均為分析純, 水為超純水.2.2緩沖溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制分別配制0.1mol/LH3BO3溶液儲(chǔ)備液, 20%的四乙烯五胺水溶液, Tris和EDTA配成濃度分別為0.

6、5mol/L與0.01mol/L混合溶液.實(shí)驗(yàn)時(shí), 按比例各取適量以配成不同濃度電泳運(yùn)行緩沖液. 檸檬黃和日落黃標(biāo)準(zhǔn)品均分別配成110-3mol/L的儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)液.2.3實(shí)驗(yàn)方法 連接好毛細(xì)管電泳儀和檢測(cè)裝置, 毛細(xì)管柱在使用前依次用0.1mol/LNaOH、蒸餾水和電泳運(yùn)行液各沖洗約5min.電化學(xué)檢測(cè)池體和檢測(cè)電極用超聲波進(jìn)行清洗.（更換運(yùn)行液時(shí)需按上述步驟清洗毛細(xì)管和電極）.以10mmol/LTris+10mmol/LH3BO3+0.2mmol/LEDTA+0.2% TEPA為電泳緩沖體系為電泳運(yùn)行液, 采用電動(dòng)進(jìn)樣, 進(jìn)樣電壓為10.0kV, 時(shí)間為5, 分離電壓為15.0kV.電導(dǎo)檢測(cè)

7、器的輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)工作站采集到微機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、圖形顯示和數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ).在室溫(25)、濕度70的條件下進(jìn)行.2.4 樣品處理和配制樣品加熱除去CO2后, 加入0.6mol/LTris調(diào)節(jié)樣品的pH值為8.0, 再經(jīng)過0.22微孔濾膜過濾后, 待測(cè). 3結(jié)果與討論3.1緩沖體系及其濃度的選擇電導(dǎo)檢測(cè)器輸出的分析信號(hào)來自待測(cè)組分的電導(dǎo)值與緩沖溶液背景電導(dǎo)的差值, 因此需要考慮到緩沖溶液的背景電導(dǎo)的影響, 通過選擇合適的緩沖溶液濃度以獲得最佳的靈敏度、信噪比和良好的分離度.分別試驗(yàn)了TrisH3BO3、TrisH3BO3CTAB、TrisHAcTEPA、CitTrisHAcTEPA、Tris

8、CitTEPA、TrisH3BO3TEPA、TrisH3BO3TEPAEDTA等多種緩沖體系, 結(jié)果表明: 以TrisH3BO3TEPAEDTA體系為運(yùn)行液, 基線平穩(wěn), 分離度和靈敏度最佳, 其中四乙烯五胺作為電滲流抑制劑11. 在固定四乙烯五胺濃度為0.2%, H3BO3濃度為10mmol/L的前提下, 通過加入Tris（215mmol/L）來調(diào)節(jié)緩沖溶液的pH, 結(jié)果表明:pH較低時(shí), 峰形有所重疊, 當(dāng)pH為89之間可獲得滿意的分離度.同時(shí)發(fā)現(xiàn), 在該體系中加入EDTA能夠使基線更快達(dá)到穩(wěn)定.綜合考慮分離效果和基線情況, 本文選擇的電泳運(yùn)行液體系為:10mmol/LTris+10mmo

9、l/LH3BO3+0.2mmol/LEDTA+0.2%TEPA.3.2進(jìn)樣方式的選擇 比較重力進(jìn)樣和電動(dòng)進(jìn)樣兩種方式, 電動(dòng)進(jìn)樣的檢測(cè)靈敏度比重力進(jìn)樣約高6倍.這是由于當(dāng)樣品溶于比電泳運(yùn)行液低得多的溶液中, 在電動(dòng)進(jìn)樣時(shí), 電場(chǎng)會(huì)基本加在樣品與管口之間, 當(dāng)離子從高電場(chǎng)突然進(jìn)入低電場(chǎng)時(shí), 會(huì)因減速而堆集在電場(chǎng)交界處, 導(dǎo)致區(qū)帶縮短、濃度提高, 得到電堆積效果, 進(jìn)而提高檢測(cè)靈敏度.檸檬黃和日落黃在水中有一定溶解度，并呈現(xiàn)陰離子形式存在12, 故可通過電堆積進(jìn)樣來改善靈敏度.本文采用電動(dòng)進(jìn)樣方式, 進(jìn)樣參數(shù)為-10.0kV, 5s.3.3進(jìn)樣電壓在分離電壓為-15.0kV的條件下, 結(jié)果表明:

10、進(jìn)樣電壓（-9.0-11.5KV）的改變對(duì)分離監(jiān)測(cè)的影響.進(jìn)樣電壓越低, 檸檬黃和日落黃的峰中間出現(xiàn)雜質(zhì)峰;進(jìn)樣電壓越高, 檸檬黃和日落黃的峰出現(xiàn)拖尾.在進(jìn)樣電壓為10.0kV的情況下, 檸檬黃和日落黃的分離情況最佳.3.4進(jìn)樣時(shí)間進(jìn)樣時(shí)間決定進(jìn)樣量, 進(jìn)樣太少, 達(dá)不到檢測(cè)靈敏度, 進(jìn)樣太多, 容易引起區(qū)帶展寬, 分離度變差, 本實(shí)驗(yàn)采用進(jìn)樣時(shí)間5s.3.5樣品處理的影響樣品加熱除去CO2, 再經(jīng)過0.22微孔濾膜過濾后直接進(jìn)樣, 測(cè)出的色素峰較低, 原因是樣品pH值接近3, 使得色素大部分以中性分子形式存在, 降低了電遷移進(jìn)樣量, 從而影響了色素的檢測(cè)靈敏度.為此, 將上述樣品用0.6mo

11、l/LTris調(diào)節(jié)至pH值等于8后進(jìn)樣, 靈敏度提高6倍.故本實(shí)驗(yàn)中樣品采用上述前處理方法.3.6 線性范圍、檢出限和重現(xiàn)性在上述選定的實(shí)驗(yàn)條件下, 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檸檬黃和日落黃進(jìn)行測(cè)定,毛細(xì)管電泳譜圖如圖2所示。 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)濃度系列的檸檬黃和日落黃進(jìn)行了測(cè)定, 濃度與電泳峰面積呈良好的線性關(guān)系, 回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢測(cè)限結(jié)果見表1.圖2 標(biāo)樣的毛細(xì)管電泳譜圖a 混合標(biāo)樣; b 日落黃標(biāo)樣; c 檸檬黃標(biāo)樣 表1檸檬黃、日落黃的檢測(cè)線性范圍和檢測(cè)限 組分名稱回歸方程*相關(guān)系數(shù)線性范圍（mol/L）檢出限(mol/L)檸檬黃y=16.9 +71.4 x0.9992.01062.41045.0107日落黃y

12、=-26.3 +75.7 x0.9952.21062.41046.0107*y是峰面積，x是濃度（mmol/L）3.7實(shí)際樣品測(cè)定將市售某品牌兩種飲料樣品經(jīng)過2.4中樣品處理后，稀釋5倍進(jìn)樣分析（電泳譜圖如圖3和圖4）.樣品中色素根據(jù)回歸方程計(jì)算含量.結(jié)果如下表2所示. 圖3: 市售某品牌飲料1毛細(xì)管電泳譜圖 圖4: 市售某品牌飲料2毛細(xì)管電泳譜圖表2 實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果樣品名檸檬黃（mgL-1）日落黃（mgL-1）市售某品牌飲料13.35（n=4）未檢出市售某品牌飲料219.57（n=4）0.92（n=4）4結(jié)論本文采用高效毛細(xì)管電泳/電導(dǎo)檢測(cè)法建立了檸檬黃和日落黃的快速, 靈敏的分析方法,

13、可在11分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)檸檬黃和日落黃的分離與檢測(cè), 具有操作簡(jiǎn)便, 耗費(fèi)低, 環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn), 是檢測(cè)痕量檸檬黃和日落黃的頗有應(yīng)用前景的分析方法.致謝感謝中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院第六屆創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)與研究基金項(xiàng)目的資助！參考文獻(xiàn)1 陳曉紅, 李小平, 姚潯平. 高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定飲料中人工合成色素的研究. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志.2005, 15（8）:941942 2 李必斌.食用合成色素檢測(cè)方法的研究進(jìn)展.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志.2002, 12（6）:7583 張國(guó)文, 食用色素的研究現(xiàn)狀與前景, 糧油食品科技, 2004年, 12（6）:17194 史小川, 祁世澤. 毛細(xì)管電泳法測(cè)定食品中

14、合成色素的研究. 食品工業(yè)科技.1995,(04)5 陳偉東,王荔,孫冬梅.HPLC法測(cè)定肉制品中.肉品衛(wèi)生.2000, 3(189)6 常新, 劉虹濤, 薄萍等.導(dǎo)數(shù)分光光度法分析汽水中的食用合成色素檸檬黃.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志.1998,8(6)7 張麗萍, 張桂連, 陳建文.示波極譜法測(cè)定飲料中食用合成色素檸檬黃.理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè).2000,11(11)8 張蕾.單掃描極譜法測(cè)定飲料中食用色素.安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志.1999, 5(3)9 王麗增, 張曉麗, 朱晨.二次導(dǎo)數(shù)伏安法同時(shí)測(cè)定食品中覽菜紅、胭脂紅色素含量.山東大學(xué)學(xué)報(bào).1994,29 (1):76-7910 李明元.TLC定性法檢測(cè)

15、食品中茜草色素、胭脂蟲紅色素、蟲膠色素、紅花黃色素和紅花紅色素. 口岸衛(wèi)生控制.1999,6（3）11 曾暖茜,謝玉璇,謝天堯.氯霉素的高效毛細(xì)管電泳分離-電導(dǎo)檢測(cè)究.分析試驗(yàn)室.2005, 24(9):9-1112 孫平.食品添加劑使用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.2004Simultaneous Determination of Synthetic Colors in food by Capillary Electrophoresis with Conductivity DetectionJiang Yixiu, Xie Tianyao* (School of Chemistry and Chem

16、ical Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou, 510275)Abstract: A new method of simultaneous detemining tartrazine and sunset yellow in food by capillary zone electrophoresis with conductivity detection was established. The choice of background electrolyte, EOF inhibitor, injection mode and ap

17、plied voltage were discussed. The tartrazine and sunset yellow were well separated within 11 min under the optimum conditions: 10mmol/LH3BO3+10mmol/LTris+ 0.2%TEPA+0.2mmol/LEDTA as the running buffer, 15.0kV separation voltage and 10.0kV injecting voltage. The effects of the component and pH of the running buffer were discussed in detail. The calibration curve for tartrazine and sunset yellow showed good linearity in the range from 2.010-62.410-4mol/L and 2.210-62.410-4mol/L with the LOD=5.010-7mol/L and 6.010-7mol/L, respectively