極譜法測定美年達飲料中色素的種類及含量

1、極譜法測定美年達飲料中色素的種類及含量程帥撫順師范高等?？茖W校生化系03園藝技術 113006摘 要：通過超聲除氣法進行飲料樣品處理，磷酸鹽緩沖溶液做色素測定底液，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，采用標準極譜法測定撫順地區(qū)銷售美年達飲料中的色素種類及含量。得出了極譜法比HPLC法經(jīng)濟耐用，比薄層色譜法操作簡單、結果準確。同時證明了飲料中常用色素共存時互不影響測定的結論，并對美年達飲料色素含量進行了評價。關鍵詞：極譜法 色素 飲料 中圖分類號：O6-332 文獻標識碼：A1 食用色素概述1.1色素的分類食用色素是以給食品著色為主要目的的

2、添加劑，也稱著色劑。食用色素使食品具有悅目的色澤，對增加食品的嗜好性及刺激食欲有重要意義。色素按其來源可分為兩大類：即天然色素與合成色素。天然色素是來自于植物色素組織。截止1998年底，我國批準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、葡萄皮紅等。這些天然色素是從植物、微生物或動

3、物可食部分用物理方法提取精制而成，在這48個天然色素品種中，目前我國主要生產(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，我國批準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。目前國內使用的較多的合成色素有9種，包括莧菜紅、胭脂紅、新紅、檸檬黃、日落黃、靛藍、亮藍、赤紅、誘惑紅等。1.2 合成色

4、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量的重要原料。目前國外允許使用的天然色素有94種、合成色素58種。美國允許使用的天然色素品種為26個，廣泛使用的有胭脂樹紅、-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家之一，收入食品添加劑目錄的品種有20多種。歐共體批準使用的天然色素近30種。 在當今世界的食用色素消費中，各個國家和地區(qū)發(fā)展也各不相同，其中美國占到40%，是食用著色劑消費大國。據(jù)美國FDA公布的FD&C法定食用著色劑達5000噸，其中包括應用于醫(yī)藥和化妝品的色素。食用色素在最終食品市場的比例：酒精飲料29%、寵物食品15%

5、、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，隨著我國食品添加劑消費量和消費水平的不斷提高，我國的食用著色劑的消費量也增長很快。目前，我國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，它們分別用于果味水、果味粉、果子露、汽水、配制酒、紅綠絲、罐頭以及糕點表面上彩等。雖然我國食用合成著色劑年消費量約在25002800噸，全國人均年消費量只有2g左右，與工業(yè)發(fā)達國家人均年消費量10至20克相比相差甚遠，但我國天然色素近幾年發(fā)展也

6、很快，而且由于商品價格和規(guī)格不一，很難精確統(tǒng)計。1.3 常見飲料色素的性質（1）胭脂紅：胭脂紅，亦稱麗春紅4R，是我國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，水溶液呈紅色，耐光，耐熱（105）對檸檬酸、酒石酸穩(wěn)定，但耐細菌性差，耐還原性差，遇堿變褐色。每日允許攝入量（ADI）暫定為<0.125mg/kg，最大使用量為0.05g/kg。本品是常見人工合 成色素之一， 人工合成色素對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

7、證明。此外，本品在生產(chǎn)過程中可能混入有毒物質，故應慎用。其化學結構式為： （2）檸檬黃：外觀性狀為橙黃色粉末，無臭，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，應用廣泛它可與其他色素復配使用，匹配性好。（3）日落黃：外觀性狀為橙紅色粉末，無臭，耐光，耐熱性強，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，遇堿呈紅褐色，還原時退色。（4）莧菜紅：外觀性狀為紅褐色粉末，無臭，耐

8、光，對還原，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：1.4食用色素的選擇使用   我國允許使用的色素的顏色種類不多，為豐富色彩，可將紅、黃、藍三種基色按不同比例拼出多種色調。除基色以外，現(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)商均可提供調配色，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，最簡便的加工方法也是乳化

9、調配。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食用色素安全性無論是食品還是食品添加劑，無論是合成食用色素還是天然食用色素，它們的安全穩(wěn)定性一直是國內外關注的重點。每種食用色素被批準之前都需做大量的試驗，提供大量可靠的數(shù)據(jù)。它們的安全性采用綜合評價方法，各國的評價程序有所不同，但主要依據(jù)都是飼養(yǎng)動物的毒性、毒理試驗數(shù)據(jù)和使用色素的化學結構、性質、純度、雜質及穩(wěn)定性等因素。早在上世紀80年代至90年代初大量出

10、現(xiàn)的毒理學研究報告，對現(xiàn)有的合成食用著色劑多次進行了動物試驗和毒理性再評價。其中就包括：莧菜紅、胭脂紅、赤蘚紅、檸檬黃、亮藍、靛藍、誘惑紅等。1994年世界衛(wèi)生組織及聯(lián)合國糧農(nóng)組織食品添加劑專家委員會（JECFA）對某些著色劑也公布了毒理學評價結果，并相應提出了ADI值（也就是人體每日最大允許攝入量）。我國食品添加劑使用衛(wèi)生標準GB2760中規(guī)定使用的22種合成食用著色劑品種以及它們的允許使用范圍和使用量也是這一評價結果的依據(jù)。因此，目前國內可使用的這22種合成著色劑在最大使用限量范圍內正確使用都是安全可靠的。1.5.2合成色素危害性人工合成色素是指用人工化學合成方法所制得的有機色素，主要是以

11、煤焦油中分離出來的苯胺染料為原料制成的。在很長的一段時間里，由于人們沒有認識到合成色素的危害，并且合成色素與天然色素相比較，具有色澤鮮艷、著色力強、性質穩(wěn)定和價格便宜等優(yōu)點，許多國家在食品加工行業(yè)普遍使用合成色素，我國食品、飲料行業(yè)用的主要著色劑也是人工合成色素，而且可廣泛應用于藥品和化妝品行業(yè)。隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的人對于在食品中使用合成色素會不會對人體健康造成危害提出了疑問。與此同時，大量的研究報告指出，幾乎所有的合成色素都不能向人體提供營養(yǎng)物質，某些合成色素甚至會危害人體健康。 合成色素是以煤焦油為原料制成的，通稱煤焦色素或苯胺色素，對人體有害。危害包括一般毒性、

12、致瀉性、致突性（基因突變）與致癌作用，特別是偶氮化合物類合成色素的致癌作用更明顯。偶氮化合物在體內分解，可形成丙種芳香胺化合物，芳香胺在體內經(jīng)過代謝活動后與靶細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)過程中還可能混入砷和鉛。過去用于人造奶油著色的奶油黃，早已被證實可以導致人和動物患上肝癌，而其它種類的合成色素如橙黃能導致皮下肉瘤、肝癌、腸癌和惡性淋巴癌等。前蘇聯(lián)在19681970年曾對莧菜紅這種食用色素進行了長期動物試驗，結果發(fā)現(xiàn)致癌率高達22。美、英等國的科研人員在做過相關的研究后也發(fā)現(xiàn)，不僅是莧菜紅，許多其它的合成色素也對人體有傷害作用，可能導致生育力下降

13、、畸胎等等，有些色素在人體內可能轉換成致癌物質。 2色素測定方法目前檢測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、微機極譜法等。1 高效液相色譜法：應用HPLC法測定食用合成色素，方法靈敏，重現(xiàn)性好，準確度高，使用最為廣泛。為國家標準方法的第一法。食品中人工合成色素用聚酰胺吸附法或液-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)保留時間定性和外標峰面積比較進行定量。胭脂紅的最小檢出量為：8ng,當進樣量相當0.025g時最低檢出濃度為：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

14、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，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，該法操作簡便，選擇性強和靈敏度高。合成著色劑的檢出限一般可達到0.2mg/mL。標準曲線建立在0.205.00mg/mL范圍內，線性關系良好，當食品中存在一種或兩種以上互不影響測定的著色劑時，可用其進行定性分析。3 色素測定3.1 儀器試劑MP-2極譜儀（山東電訊） 超聲波除氣機 加樣槍磷酸氫二鈉 氯化鈉 氫氧化鈉 鹽酸 著色劑標準溶液 試劑物性試劑名稱試劑濃度試劑分子式試劑分子量試劑純度/密度磷酸氫二鈉Na2HPO4·

15、12H2O分析純氯化鈉NaCL59.5分析純氫氧化鈉200g/LNaOH40.5分析純鹽酸1lHCl36.530%著色劑標準溶液1.00mg1/mL分析純美年達飲料（葡萄味和橘子味）飲料名稱生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期色素標注使用標準葡萄飲料沈陽百事2007.7莧菜紅 亮藍葡萄皮紅橘子飲料沈陽百事2007.3檸檬黃 日落黃胭脂紅試劑配制1底液A（磷酸鹽緩沖液）:稱取17.8g含結晶水的磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O）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、檸檬黃以及靛藍著色劑的測定底液。2底液B(乙酸鹽緩沖液)：量取20.0mL冰乙酸，加水約200m

16、L，加入10.0g無水乙酸鈉，溶解后加水稀釋至0.5L。該底液可作靛藍、亮藍、檸檬黃、日落黃著色劑的測定底液。3著色劑標準溶液：準確稱取按其純度折算為100%質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著色劑標準使用溶液：吸取著色劑標準溶液1.00mL，置于100mL容量瓶中，加水至刻度（稀釋100倍）。此溶液1mL含10.0mg著色劑。3.2 樣品處理取飲料類樣品10.025.0mL，加熱或超聲驅除CO2，冷卻后用200g/L NaOH 和 HCl（1l）校至中性，然后加蒸餾水至原體積。3.3 色素含量測定3.3.1極譜條

17、件滴汞電極，一階導數(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。底液A底液B底液A莧菜紅日落黃胭脂紅靛藍底液B檸檬黃日落黃亮蘭靛藍初始電位V-0.20.0終止電位V-0.9-1.0參考電位V-0.42-0.50-0.69-0.29-0.45-0.32-0.80-0.16注：參考峰電位（溶液、底液偏酸使出峰電位正移，偏堿使出峰電位負移）3.3.2色素種類測定混合色素測定干擾實驗：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（磷酸鹽底液加入，乙酸鹽底液加入）著色劑，用水稀釋到10 mL，使各著色劑的含量均為 0.50，1.00，2.0

18、0，3.00mg/mL，在極譜儀上測定后由微機自動作出極譜圖，見圖1和圖2。標準加入法定性檢測色素種類: 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，在極譜儀上測定。再用微量注射器分別注入各種色素標準液0.5mL后,由微機自動作出極譜圖，見圖3和圖4。3.3.3標準曲線制作:分別吸取著色劑各色素標準使用溶液0，0.50，1.00，2.00，4.00，6.00ml，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、8.00mg/m

19、L，0為試劑空白溶液)?；靹蚝笥跇O譜儀上測定系列標準溶液的峰高。 分別作各種（）色素的標準曲線(橫坐標濃度mg/mL，縱坐標峰高H 單位？）3.3.3樣品中色素含量測定：取各樣品處理液1.00 mL,或一定量(復合色素峰電位較近時，盡量取稀溶液), 加底液5.00 mL, 加水至10.00 mL,搖勻后與標準系列溶液同時測定，記錄樣品峰高，用標準曲線法計算樣品中著色劑的含量。4 結果與討論4.1色素種類測定 圖2乙酸鹽底液中混合著色劑極譜圖1號峰-靛藍 2號峰-日落黃3號峰-檸檬黃 4號峰-亮藍圖1 磷酸鹽底液中混合著色劑極譜圖 1號峰-莧菜紅 2號峰-日落黃3號峰-檸檬黃 4號峰-胭脂紅混合

20、著色劑的極譜圖表明：磷酸鹽底液適合于紅色和黃色復合色素，可作莧菜紅、胭脂紅、日落黃、檸檬黃以及靛藍著色劑的測定底液。乙酸鹽底液適合于綠色和藍色復合色素，可作靛藍、亮藍、檸檬黃、日落黃著色劑的測定底液。當測定一個未知著色劑的樣品時，可采用圖譜掃描的方式進行定性。 圖2乙酸鹽底液中混合著色劑極譜圖1號峰-靛藍 2號峰-日落黃3號峰-檸檬黃 4號峰-亮藍圖1 磷酸鹽底液中混合著色劑極譜圖 1號峰-莧菜紅 2號峰-日落黃3號峰-檸檬黃 4號峰-胭脂紅 標準加入法定性檢測色素的極譜圖表明：美年達葡萄飲料中含有莧菜紅和亮藍，美年達橘子飲料中含有胭脂紅、日落黃、檸檬黃4.1標準曲線莧菜紅標準曲線序號1234

21、5677V mL標準使用液00.501.002.004.006.008.001.00Cmg/mL系列標準溶液00.501.002.004.006.008.00CX0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0C (mg/ml)4.2色素種類測定飲料名稱生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期色素標注檢測結果葡萄飲料沈陽百事2007.7.22莧菜紅 亮藍葡萄皮紅焦糖色素莧菜紅 亮藍（其它色素無標準樣，未檢）橘子飲料沈陽百事2007.3.13檸檬黃 日落黃胭脂紅檸檬黃 日落黃胭脂紅4.3 色素含量測定飲料名稱生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期樣品測定液色素含量CX mg/ml(g)樣品中色素含量X g/kg葡萄飲料沈陽百事2007

22、.7.22莧菜紅 5.50.055亮 藍 3.00.030橘子飲料沈陽百事2007.3.13檸檬黃 6.00.060日落黃 8.00.080胭脂紅 2.00.020計算公式： X-樣品中著色劑的含量，g/kgCx-樣品測定液中著色劑的含量，mg/kgV-樣品取樣質量（體積），g(ml)V1-樣品測定液中樣品處理液的體積， ml*10-3V2-樣品稀釋后的總體積，ml*10-34.4 結論4.4.1 GB12488-1995標準：國家標準規(guī)定飲料中允許使用合成測定色素，使用限量分別為：查閱資料4.4.2產(chǎn)品質量評價美年達系列飲料中，每1000克產(chǎn)品含合成測定色素的量分別為結果、結果、結果、結果，根據(jù)實驗結果值與GB12488-1995參照，國家標準正常應為0.050g/kg，相當于5.0 mg/g，可見：美年達系列飲料中色素含量超標。4.4.3干擾實驗討論飲料中有時同時添加一種或幾種合成色素外，據(jù)文獻資料表明：合成色素幾乎都可以用極譜法進行檢測，只是使用的標準色素溶液、初始電位和終級電位、酸度不同。試驗結果表明：美年達飲料中常用的