極譜法測(cè)定美年達(dá)飲料中色素的種類(lèi)及含量

1、極譜法測(cè)定美年達(dá)飲料中色素的種類(lèi)及含量程帥撫順師范高等專(zhuān)科學(xué)校生化系 03園藝技術(shù) 113006摘 要:通過(guò)超聲除氣法進(jìn)行飲料樣品處理, 磷酸鹽緩沖溶液做色素測(cè)定底液, 在掃描速度 250mv/s、 底液的初始掃描電位 -0.2 V 和終止掃描電位 -0.9 V 的條件下,采用標(biāo)準(zhǔn)極譜法測(cè)定撫順地區(qū)銷(xiāo)售美 年達(dá)飲料中的色素種類(lèi)及含量。 得出了極譜法比 HPLC 法經(jīng)濟(jì)耐用, 比薄層色譜法操作簡(jiǎn)單、 結(jié)果準(zhǔn) 確。 同時(shí)證明了飲料中常用色素共存時(shí)互不影響測(cè)定的結(jié)論, 并對(duì)美年達(dá)飲料色素含量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 關(guān)鍵詞:極譜法 色素 飲料中圖分類(lèi)號(hào):O6-332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1 食用色素概述食用色素是以給

2、食品著色為主要目的的添加劑,也稱(chēng)著色劑。食用色素使食品具 有悅目的色澤,對(duì)增加食品的嗜好性及刺激食欲有重要意義。色素按其來(lái)源可分為兩 大類(lèi):即天然色素與合成色素。天然色素是來(lái)自于植物色素組織。 截止 1998年底, 我國(guó)批準(zhǔn)允許使用的食用天然 色素共有 48種、包括天然 胡蘿卜素、甜菜紅、姜黃、紅花黃、紫膠紅越橘紅、辣 椒紅,辣椒橙、焦糖色(不加氨生產(chǎn)、焦糖色生產(chǎn)焦糖色(加氨生產(chǎn)、紅米紅, 菊花黃浸膏,黑豆紅、高梁紅、玉米黃、蘿卜紅;可可殼色、紅曲米、紅曲紅、落葵 紅、黑加倫紅、桅子黃、桅子蘭,沙棘黃、玫瑰茄紅、橡子殼棕, NP 紅、多惠柯棕, 桑椹紅、天然芥菜紅、金櫻子棕;姜黃素、花生農(nóng)紅、

3、葡萄皮紅等。這些天然色素是 從植物、 微生物或動(dòng)物可食部分用物理方法提取精制而成, 在這 48個(gè)天然色素品種中, 目前我國(guó)主要生產(chǎn),使用和出口的產(chǎn)品有 40種,包括焦糖色素、辣椒紅、 -胡蘿卜 素、葉綠素銅鈉鹽、高梁紅、紅曲米等。合成色素是以煤焦油為原料制成。 截止 1998年底, 我國(guó)批準(zhǔn)允許使用的合成色素 有:覓菜紅、覓菜紅鋁色淀、胭脂紅、胭脂紅鋁色淀、赤藥紅;赤露紅鋁色淀、新紅,新紅鋁色淀。檸檬黃、檸檬黃鋁色淀、日落黃、日落黃鋁色淀、亮蘭;亮蘭鋁色淀、 靛蘭、靛蘭鋁色淀,葉綠素銅鈉鹽、 B-胡蘿 B 卜素、二氧化鈦、誘惑紅;酸性紅等, 共 21種。 目前國(guó)內(nèi)使用的較多的合成色素有 9種,

4、 包括莧菜紅、 胭脂紅、新紅、檸檬 黃、日落黃、靛藍(lán)、亮藍(lán)、赤紅、誘惑紅等。1.2 合成色素的發(fā)展作為食品添加劑的食用著色劑,是主要用于全面改善食品外觀和食品質(zhì)量的重要 原料。目前國(guó)外允許使用的天然色素有 94種、合成色素 58種。美國(guó)允許使用的天然 色素品種為 26個(gè),廣泛使用的有胭脂樹(shù)紅、 -胡蘿卜素、辣椒紅、甜菜紅、胭脂紅 等。 日本是世界上使用天然色素最多的國(guó)家之一, 收入食品添加劑目錄的品種有 20多 種。歐共體批準(zhǔn)使用的天然色素近 30種。 在當(dāng)今世界的食用色素消費(fèi)中,各個(gè)國(guó)家 和地區(qū)發(fā)展也各不相同, 其中美國(guó)占到 40%, 是食用著色劑消費(fèi)大國(guó)。 據(jù)美國(guó) FDA 公 布的 FD&

5、C法定食用著色劑達(dá) 5000噸,其中包括應(yīng)用于醫(yī)藥和化妝品的色素。食用 色素在最終食品市場(chǎng)的比例:酒精飲料 29%、寵物食品 15%、糖果 13%、其它食品用 途 12%、甜食粉 9%、焙烤食品 9%、谷物制品 5%、日常產(chǎn)品 5%、香腸制品 3%。在 德國(guó)地區(qū),合成色素的使用量是天然色素的兩倍,但在日本,合成色素的使用量不到 天然色素的十分之一。近年來(lái),隨著我國(guó)食品添加劑消費(fèi)量和消費(fèi)水平的不斷提高,我國(guó)的食用著色劑 的消費(fèi)量也增長(zhǎng)很快。目前,我國(guó)允許使用的合成色素有莧菜紅、胭脂紅、檸檬黃、 日落黃和靛藍(lán),它們分別用于果味水、果味粉、果子露、汽水、配制酒、紅綠絲、罐 頭以及糕點(diǎn)表面上彩等。 雖

6、然我國(guó)食用合成著色劑年消費(fèi)量約在 25002800噸, 全國(guó) 人均年消費(fèi)量只有 2g 左右,與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家人均年消費(fèi)量 10至 20克相比相差甚遠(yuǎn), 但我國(guó)天然色素近幾年發(fā)展也很快,而且由于商品價(jià)格和規(guī)格不一,很難精確統(tǒng)計(jì)。 1.3 常見(jiàn)飲料色素的性質(zhì)(1胭脂紅:胭脂紅,亦稱(chēng)麗春紅 4R ,是我國(guó)允許使用的人工合成色素之一。它是 1-(4-磺基 -1萘偶氮 2-萘酚 -6, 8-二磺酸的三鈉鹽,屬于單偶氮色素,為紅 至暗紅色均勻顆粒粉末,無(wú)臭,易溶于水,不溶于油脂,難溶于乙醇,溶于甘油;本 品吸濕性強(qiáng),水溶液呈紅色,耐光,耐熱(105對(duì)檸檬酸、酒石酸穩(wěn)定,但耐細(xì)菌 性差,耐還原性差,遇堿變褐色

7、。每日允許攝入量(ADI 暫定為 0.125mg/kg,最大 使用量為 0.05g/kg。本品是常見(jiàn)人工合 成色素之一, 人工合成色素對(duì)人體都有不同 程度的損害,至于是否致癌還有待更多的研究來(lái)證明。此外,本品在生產(chǎn)過(guò)程中可能 混入有毒物質(zhì),故應(yīng)慎用。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(2檸檬黃:外觀性狀為橙黃色粉末,無(wú)臭,耐光,耐熱,耐酸性耐鹽均好,耐氧化 性差,易溶于水,溶于甘油,丙二醇,微溶于乙醇,不溶于油脂, 0.1%的水溶液呈黃 色,檸檬黃在酒石酸和檸檬酸中穩(wěn)定,是著色劑中最穩(wěn)定的一種,它是食用黃色素中 使用最多的,應(yīng)用廣泛它可與其他色素復(fù)配使用,匹配性好。(3日落黃:外觀性狀為橙紅色粉末,無(wú)臭,耐光,

8、耐熱性強(qiáng),易吸濕, 易溶于 水溶與甘油, 丙二醇微溶于乙醇, 不溶于油脂, 其 0.1%水溶液呈橙黃色, 在檸檬酸和 酒石酸中穩(wěn)定,耐酸性強(qiáng),遇堿呈紅褐色,還原時(shí)退色。(4莧菜紅:外觀性狀為紅褐色粉末,無(wú)臭,耐光,對(duì)還原,氧化敏感, 微溶于 水,水溶液呈紅色,溶于甘油,丙二醇及稀糖漿中,稍溶于乙醇和溶纖素中,不溶于 其他有機(jī)溶劑,莧菜紅在濃硫酸中呈紫色,稀釋后呈桃紅色,在濃硝酸中呈亮紅色, 在鹽酸中呈棕色,發(fā)生黑色沉淀,莧菜紅對(duì)氧化還原作用敏感,所以不適合于在發(fā) 酵食品中使用。(5亮蘭:(6靛藍(lán):我國(guó)允許使用的色素的顏色種類(lèi)不多, 為豐富色彩, 可將紅、 黃、 藍(lán)三種基色按 不同比例拼出多種色

9、調(diào)。除基色以外,現(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)商均可提供調(diào)配色,包括巧克 力棕、葡萄紫、草莓紅等。為了提高水溶性著色劑在油脂中的分散性,或提高脂溶性 著色劑在水中的分散性,最簡(jiǎn)便的加工方法也是乳化調(diào)配。乳化型著色劑中乳化劑、 防腐劑、其他助劑的使用量一般為著色劑量的 2%, 、 0.2%, 、 1%。使用限量胭脂紅,每日允許攝入量(ADI 暫定為 0.125mg/kg,最大使用量為 0.05g/kg。1.5 合成色素的安全分析1.5 .1食用色素安全性無(wú)論是食品還是食品添加劑,無(wú)論是合成食用色素還是天然食用色素,它們的安 全穩(wěn)定性一直是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的重點(diǎn)。每種食用色素被批準(zhǔn)之前都需做大量的試驗(yàn),提 供大量可靠的

10、數(shù)據(jù)。它們的安全性采用綜合評(píng)價(jià)方法,各國(guó)的評(píng)價(jià)程序有所不同,但 主要依據(jù)都是飼養(yǎng)動(dòng)物的毒性、毒理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和使用色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、純度、 雜質(zhì)及穩(wěn)定性等因素。早在上世紀(jì) 80年代至 90年代初大量出現(xiàn)的毒理學(xué)研究報(bào)告, 對(duì)現(xiàn)有的合成食用著色劑多次進(jìn)行了動(dòng)物試驗(yàn)和毒理性再評(píng)價(jià)。 其中就包括:莧菜紅、 胭脂紅、赤蘚紅、檸檬黃、亮藍(lán)、靛藍(lán)、誘惑紅等。 1994年世界衛(wèi)生組織及聯(lián)合國(guó)糧 農(nóng)組織食品添加劑專(zhuān)家委員會(huì)(JECFA 對(duì)某些著色劑也公布了毒理學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果,并 相應(yīng)提出了 ADI 值(也就是人體每日最大允許攝入量。我國(guó)食品添加劑使用衛(wèi)生 標(biāo)準(zhǔn) GB2760中規(guī)定使用的 22種合成食用著色劑品種以

11、及它們的允許使用范圍和使 用量也是這一評(píng)價(jià)結(jié)果的依據(jù)。 因此, 目前國(guó)內(nèi)可使用的這 22種合成著色劑在最大使 用限量范圍內(nèi)正確使用都是安全可靠的。人工合成色素是指用人工化學(xué)合成方法所制得的有機(jī)色素,主要是以煤焦油中分 離出來(lái)的苯胺染料為原料制成的。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,由于人們沒(méi)有認(rèn)識(shí)到合成色 素的危害,并且合成色素與天然色素相比較,具有色澤鮮艷、著色力強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定和 價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),許多國(guó)家在食品加工行業(yè)普遍使用合成色素,我國(guó)食品、飲料行業(yè) 用的主要著色劑也是人工合成色素,而且可廣泛應(yīng)用于藥品和化妝品行業(yè)。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,越來(lái)越多的人對(duì)于在食品中使用合成色 素會(huì)不會(huì)對(duì)人體健

12、康造成危害提出了疑問(wèn)。與此同時(shí),大量的研究報(bào)告指出,幾乎所 有的合成色素都不能向人體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),某些合成色素甚至?xí)：θ梭w健康。 合成色素是以煤焦油為原料制成的,通稱(chēng)煤焦色素或苯胺色素,對(duì)人體有害。危 害包括一般毒性、致瀉性、致突性(基因突變與致癌作用,特別是偶氮化合物類(lèi)合 成色素的致癌作用更明顯。偶氮化合物在體內(nèi)分解,可形成丙種芳香胺化合物,芳香 胺在體內(nèi)經(jīng)過(guò)代謝活動(dòng)后與靶細(xì)胞作用而可能引起癌腫。此外,許多食用合成色素除 本身或其代謝物有毒外,在生產(chǎn)過(guò)程中還可能混入砷和鉛。過(guò)去用于人造奶油著色的 奶油黃,早已被證實(shí)可以導(dǎo)致人和動(dòng)物患上肝癌,而其它種類(lèi)的合成色素如橙黃能導(dǎo) 致皮下肉瘤、肝癌、

13、腸癌和惡性淋巴癌等。前蘇聯(lián)在 1968 1970年曾對(duì)莧菜紅這種 食用色素進(jìn)行了長(zhǎng)期動(dòng)物試驗(yàn), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)致癌率高達(dá) 22%。美、英等國(guó)的科研人員在 做過(guò)相關(guān)的研究后也發(fā)現(xiàn), 不僅是莧菜紅, 許多其它的合成色素也對(duì)人體有傷害作用, 可能導(dǎo)致生育力下降、畸胎等等,有些色素在人體內(nèi)可能轉(zhuǎn)換成致癌物質(zhì)。2色素測(cè)定方法目前檢測(cè)色素含量的方法有很多,例如:高效液相色譜法、卡爾曼濾波 分光 光度法、柱層析富集分離 -分光光度法、薄層色譜法、微機(jī)極譜法等。1高效液相色譜法:應(yīng)用 HPLC 法測(cè)定食用合成色素, 方法靈敏, 重現(xiàn)性好, 準(zhǔn)確度高, 使用最為廣泛。 為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的第一法。 食品中人工合成色素用聚

14、酰胺吸附法或液 -液分配法提取,制成水溶液,注入高效液相色譜儀,經(jīng)反相色譜分離,根據(jù)保留時(shí)間定性和外標(biāo)峰面積比較進(jìn)行定 量。胭脂紅的最小檢出量為:8ng, 當(dāng)進(jìn)樣量相當(dāng) 0.025g 時(shí)最低檢出濃度為:0.32mg/kg。2卡爾曼濾波 分光光度法3 柱層析富集分離 -分光光度法4薄層色譜法5極譜法:本法是利用 食品中 人工合成色素 (著色劑 含有氮氮雙鍵和碳碳雙鍵的電活 性基團(tuán), 特定的緩沖溶液中, 在滴汞電極上可還原產(chǎn)生還原波, 波高與其濃度成正比, 該法操作 簡(jiǎn)便, 選擇性強(qiáng)和靈敏度高。 合成著色劑的檢出限一般可達(dá)到 0.2g/mL。 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立在 0.205.00g/mL范圍內(nèi),線性關(guān)

15、系良好,當(dāng)食品中存在一種或兩種以上互不影響測(cè) 定的著色劑時(shí),可用其進(jìn)行定性分析。3 色素測(cè)定3.1 儀器試劑MP-2極譜儀(山東電訊 超聲波除氣機(jī) 加樣槍磷酸氫二鈉 氯化鈉 氫氧化鈉 鹽酸 著色劑標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑物性 美年達(dá)飲料(葡萄味和橘子味試劑配制1底液 A (磷酸鹽緩沖液 :稱(chēng)取 17.8g 含結(jié)晶水的磷酸氫二鈉 (Na 2HPO 412H 2O 及 5.0g 氯化鈉,加水溶解后稀釋至 0.5L 。該底液可作莧菜紅、胭脂紅、日落黃、檸 檬黃以及靛藍(lán)著色劑的測(cè)定底液。2底液 B(乙酸鹽緩沖液 :量取 20.0mL 冰乙酸, 加水約 200mL , 加入 10.0g 無(wú)水 乙酸鈉,溶解后加水稀釋

16、至 0.5L 。該底液可作靛藍(lán)、亮藍(lán)、檸檬黃、日落黃著色劑的 測(cè)定底液。3著色劑標(biāo)準(zhǔn)溶液:準(zhǔn)確稱(chēng)取按其純度折算為 100%質(zhì)量的人工合成著色劑 0.100g ,溶解后置于 100mL 容量瓶中,加水至刻度。此溶液 1mL 含 1.00 mg著色劑。4著色劑標(biāo)準(zhǔn)使用溶液:吸取著色劑標(biāo)準(zhǔn)溶液 1.00mL ,置于 100mL 容量瓶中, 加水至刻度(稀釋 100倍 。此溶液 1mL 含 10.0 g 著色劑。 3.2 樣品處理滴汞電極,一階導(dǎo)數(shù),三電極制,掃描速度 250mv/s,選擇合適的初始電位、終 止電位和參考峰電位。 混合色素測(cè)定干擾實(shí)驗(yàn):取磷酸鹽底液或乙酸鹽底液 5mL ,置 10 mL

17、比色管中, 用微量注射器注入各種(磷酸鹽底液加入,乙酸鹽底液加入著色劑,用水稀釋到 10mL ,使各著色劑的含量均為 0.50, 1.00, 2.00, 3.00g/mL,在極譜儀上測(cè)定后由微 機(jī)自動(dòng)作出極譜圖,見(jiàn)圖 1和圖 2。標(biāo)準(zhǔn)加入法定性檢測(cè)色素種類(lèi) : 取磷酸鹽底液或乙酸鹽底液 5mL ,置 10 mL比色 管中,用微量注射器注入各種飲料 2 mL,用水稀釋到 10 mL,在極譜儀上測(cè)定。再用 微量注射器分別注入各種色素標(biāo)準(zhǔn)液 0.5mL 后 , 由微機(jī)自動(dòng)作出極譜圖, 見(jiàn)圖 3和圖 4。 3.3.3標(biāo)準(zhǔn)曲線制作 :分別吸取著色劑 各色素 標(biāo)準(zhǔn)使用溶液 0, 0.50, 1.00, 2

18、.00, 4.00, 6.00ml , 8.00 ml分別于 10mL 比色管中,加入 5.00mL 底液 , 用水定容至 10.0mL, (濃度分別為 0、 0.50、 1.00、 2.00、 4.00、 6.00、 8.00g/mL, 0為試劑空白溶液 ?；靹蚝笥跇O譜 儀上測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的 峰高。 分別作各種(色素的 標(biāo)準(zhǔn)曲線 (橫坐標(biāo)濃度 g/mL,縱坐標(biāo) 峰高 H 單位?3.3.3樣品中色素含量測(cè)定:取各樣品處理液 1.00 mL,或一定量 (復(fù)合色素峰電位較近時(shí),盡量取稀溶液 , 加 底液 5.00 mL, 加水至 10.00 mL, 搖勻后與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液同時(shí)測(cè)定,記錄樣品峰高,用

19、 標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算樣品中著色劑的含量。4 結(jié)果與討論 混合著色劑的極譜圖表明:磷酸鹽底液適合于紅色和黃色復(fù)合色素, 可作莧菜紅、 胭脂紅、日落黃、檸檬黃以及靛藍(lán)著色劑的測(cè)定底液。乙酸鹽底液適合于綠色和藍(lán)色 復(fù)合色素,可作靛藍(lán)、亮藍(lán)、檸檬黃、日落黃著色劑的測(cè)定底液。當(dāng)測(cè)定一個(gè)未知著 色劑的樣品時(shí),可采用圖譜掃描的方式進(jìn)行定性。 標(biāo)準(zhǔn)加入法定性檢測(cè)色素的極譜圖表明:美年達(dá) 葡萄飲料中含有莧菜紅和亮藍(lán), 美年 達(dá) 橘子飲料中含有胭脂紅、日落黃、檸檬黃 4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線 莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線 C (g/ml 4.3 色素含量測(cè)定 計(jì)算公式:21100010V V V C x X =X-樣品中著色劑的含量, g/

20、kg Cx-樣品測(cè)定液中著色劑的含量, mg/kg V-樣品取樣質(zhì)量(體積 , g(mlV 1-樣品測(cè)定液中樣品處理液的體積, ml*10-3 V 2-樣品稀釋后的總體積, ml*10-34.4 結(jié)論4.4.1 GB12488-1995標(biāo)準(zhǔn):飲料中有時(shí)同時(shí)添加一種或幾種合成色素外,據(jù)文獻(xiàn)資料表明:合成色素幾乎都 可以用極譜法進(jìn)行檢測(cè), 只是使用的標(biāo)準(zhǔn)色素溶液、 初始電位和終級(jí)電位、 酸度不同。 試驗(yàn)結(jié)果表明:美年達(dá)飲料中常用的莧菜紅、日落黃、胭脂紅、亮蘭、檸檬黃等色素共存時(shí)，互不影響測(cè)定的結(jié)果。 飲料中除添加一種或幾種合成色素外，還添加檸檬酸鈉、苯甲酸、山梨酸鉀等酸 味劑和防腐劑。試驗(yàn)結(jié)果表明：美年達(dá)飲料中常用檸