雙波長比值光譜法測定飲料中的色素

杜建中，李青梅，朱藝強，丁 玎，譚永輝

(1.湛江師范學院 廣東高校新材料工程技術開發中心，廣東 湛江 5 24048；2.圣地亞哥州立大學公共衛生學院，美國 圣地亞哥 92123；3.加州大學圣地亞哥分校預防醫學系，美國 圣地亞哥 92137)

雙波長比值光譜法測定飲料中的色素

杜建中1，李青梅1，朱藝強1，丁 玎2,3，譚永輝1

(1.湛江師范學院 廣東高校新材料工程技術開發中心，廣東 湛江 5 24048；2.圣地亞哥州立大學公共衛生學院，美國 圣地亞哥 92123；3.加州大學圣地亞哥分校預防醫學系，美國 圣地亞哥 92137)

應用雙波長比值光譜法測定了果味汽水、水果泡泡中胭脂紅、日落黃、酒石黃的含量。依據該3種色素的比值光譜特征，以日落黃為干擾組分，分別選擇431、456nm和509、525nm為測定酒石黃和胭脂紅的波長；以胭脂紅為干擾組分時，選擇514、535nm為測定日落黃的波長。結果顯示，酒石黃在0.1～60mg/L、胭脂紅在0.2～80mg/L、日落黃在0.8～90mg/L的質量濃度范圍內線性關系良好，平均回收率分別是100.5%、101.1%和102.4%。本方法操作簡便、易于推廣，可應用于實際樣品的檢測。

雙波長比值法；胭脂紅；日落黃；酒石黃；飲料

色澤是食品的重要感官性狀，是評價食品質量的指標之一。優良的食品色澤會激發人們的食欲和購買欲。天然的食品大都具有悅目的色澤，但易在加工過程中褪色或變色。為了改善食品色澤，往往會在食品中加入色素。根據來源不同色素分為天然色素和合成色素兩大類。合成色素具有色澤鮮艷、色譜齊全、著色力高、耐熱、耐堿、耐日光、耐氧化還原、耐細菌、堅牢度等優點，在工業化加工食品中使用非常廣泛。由于合成色素是由有機化工原料加工而成的，其本身可能具有一定毒性，存在一定的安全隱患。因此，合理、安全地使用合成色素十分重要。為了保障人民健康，我國對食品色素的最大使用量用范圍作了明確規定[1]。

目前用于檢測食品色素的方法有高效液相色譜法[2-3]、紫外分光光度法[4]、雙波長法[5]、穩定回歸-分光光度法[6]、小波變換偏最小二乘法[7]、雙波長K系數分光光度法[8]、雙波長補償計算法[9]、示波極譜法[10]、高效液相色譜-質譜聯用法[11]等。本實驗利用雙波長比值光譜法同時測定含有胭脂紅、日落黃和酒石黃3種色素的飲料。取得了較好效果，方法操作簡便，精密度良好，結果準確度較高。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

美年達橘味汽水、柳橙味水果泡泡 市購。

日落黃、酒石黃 天津市科密歐化學試劑有限公司；胭脂紅 東京化成工業株式會社；檸檬酸 廣州化學試劑廠；氫氧化鈉 汕頭西隴化工有限公司。所用試劑均為AR級，實驗用水均為去離子水。

UV-2550紫外-可見分光光度計 日本島津制作所；亞東微孔濾膜(φ=0.22μm) 上海醫藥工業研究院亞東分離器材廠；SK3300LH型超聲波清洗器 上海科導超聲儀器有限公司；SHI-D Ш型循環水真空抽濾機 鞏義市予華儀器有限責任公司；FA1004型分析天平 上海精科天平公司。

1.2 方法

1.2.1 測定原理

在含有胭脂紅、日落黃和酒石黃的混合溶液中，如果3組分在整個波長范圍內的吸收符合比爾定律，則混合溶液的吸收光譜可用表示為：

式中：Aλi為混合溶液在波長λi處的吸光度；K胭,λi、K日,λi、K酒,λi分別為胭脂紅、日落黃和酒石黃在波長λi處的吸收系數；c胭、c日、c酒分別為胭脂紅、日落黃和酒石黃在混合溶液中的質量濃度。

若以日落黃為干擾組分，在對應波長處用其標準質量濃度c＇日的吸光度K日,λ1c＇日除式(1)，得：

式(2)為混合組分相對于質量濃度c′日的日落黃的比值光譜，其中，日落黃在比值光譜中為一組平行于波長軸的直線，在任意波長處吸光度比值R日都相等，即為c日/c＇日。根據雙波長等吸收法，選擇測定胭脂紅的兩個波長，使酒石黃在兩波長處的吸光度比值相等，由此消除酒石黃的干擾，對胭脂紅進行定量測定；選擇測定酒石黃的兩個波長，使胭脂紅在這兩波長處的吸光度比值相等，消除胭脂紅的干擾，對酒石黃進行定量測定；同理，以胭脂紅為干擾組分，對日落黃進行定量測定。

1.2.2 標準儲備液的配制

分別稱取0.0217g酒石黃、0.0203g日落黃、0.0213g胭脂紅至3個100mL容量瓶中，配制成酒石黃217mg/L、日落黃203mg/L、胭脂紅213mg/L的標準溶液。

另配制濃度為0.25mol/L、pH5.6的檸檬酸緩沖液。

1.2.3 實驗方法

分別準確移取不同體積的胭脂紅、日落黃、酒石黃標準儲備液于25mL容量瓶，加入2.0mL檸檬酸緩沖溶液，定容、搖勻，得到胭脂紅、日落黃、酒石黃系列標準溶液。以2.0mL檸檬酸緩沖溶液定容至25.00mL作空白，測定胭脂紅系列標準溶液在509nm和525nm處的吸光度，計算ΔR胭；測定日落黃系列標準溶液在514nm和535nm處的吸光度，計算ΔR日；測定酒石黃系列標準溶液在431nm和456nm處的吸光度，計算ΔR酒，分別以ΔR對質量濃度c作圖，計算回歸方程。

將待測樣品經過超聲波除氣，用微孔薄膜減壓干過濾，稀釋至一定體積。在測定波長處，測定待測組分的吸光度，計算出ΔR，利用回歸方程計算出樣品中待測組分的含量。

2 結果與分析

2.1 比值光譜的繪制及測定波長的選擇

準確移取胭脂紅、日落黃、酒石黃標準儲備液1.00mL分別置于25mL容量瓶中，加入2.0mL的檸檬酸緩沖液，稀釋至刻度并搖勻；以2.0mL檸檬酸緩沖液加水至25.00mL為空白，在200～700nm波長范圍內掃描，得到胭脂紅、日落黃、酒石黃的吸收光譜，見圖1。

圖1 胭脂紅、日落黃、酒石黃的吸收曲線Fig.1 Absorption spectra of carmine, sunset yellow and tartrazine

分別計算各波長處胭脂紅和酒石黃的吸光度對日落黃吸光度的比值R胭/日和R酒/日，以R胭/日和R酒/日對波長作圖，得胭脂紅和酒石黃對日落黃的比值光譜見圖2。

圖2 胭脂紅、酒石黃的比值光譜圖Fig.2 Ratio absorption spectra of carmine and tartrazine to sunset yellow

同理得到酒石黃和日落黃對胭脂紅的比值光譜見圖3。

圖3 酒石黃、日落黃的比值光譜圖Fig.3 Ratio absorption spectra of tartrazine and sunset yellow to carmine

根據圖2、3，結合雙波長等吸收度理論，選擇509、525nm作為測定胭脂紅的波長，431、456nm和514、535nm作為測定酒石黃和日落黃的波長。

2.2 標準曲線的繪制

準確移取胭脂紅和日落黃標準儲備液1.00mL，分置于25mL容量瓶中，加入檸檬酸緩沖液2.0mL，定容至刻度并搖勻。在431、456nm和509、525nm測定日落黃的吸光度，在514、535nm測定胭脂紅的吸光度，結果如表1所示。

表1 日落黃和胭脂紅標準溶液的吸光度Table 1 Absorbance of sunset yellow and carmine standard solutions

準確吸取不同體積的胭脂紅、酒石黃、日落黃標準儲備液移至置25mL容量瓶中，加入2.0mL的檸檬酸緩沖液，定容至刻度，搖勻，得到胭脂紅、酒石黃、日落黃的系列標準溶液。

以日落黃作為干擾，測定酒石黃系列標準溶液在431nm和456nm處的吸光度，計算ΔR酒/日。

以ΔR酒/日對酒石黃的質量濃度c酒做線性回歸，結果見表2。

表2 酒石黃比值標準曲線Table 2 Standard curve equation and linear range of tartrazine

以胭脂紅作為干擾，測定日落黃系列標準溶液在514nm和535nm處的吸光度，計算ΔR日/胭。

以ΔR日/胭對日落黃的質量濃度c日做線性回歸，結果見表3。

表3 日落黃比值標準曲線Table 3 Standard curve equation and linear range of sunset yellow

以日落黃作為干擾，測定胭脂紅系列標準溶液在509nm和525nm處的吸光度，計算ΔR胭/日。

以ΔR胭/日對胭脂紅的質量濃度c胭作線性回歸，其線性關系見表4。

表4 胭脂紅比值標準曲線Table 4 Standard curve equation and linear range of carmine

2.3 精密度實驗

準確移取10.00mL經微孔濾膜干過濾后的美年達樣品于25mL容量瓶中，加2.0mL檸檬酸緩沖溶液，定容至刻度并搖勻。按實驗方法測定樣品中酒石黃、日落黃和胭脂紅的含量，平行測定7次，結果的相對標準偏差分別為1.1%、0.7%和2.9%。

2.4 樣品測定

按實驗方法測定水果泡泡、美年達飲料中胭脂紅、日落黃和酒石黃含量，結果見表5。

表5 樣品中胭脂紅、日落黃和酒石黃的測定(n=5)Table 5 Results (average values of 5 replicates) of determination of carmine, sunset yellow and tartrazine in real samples

2.5 回收率實驗

表6 酒石黃、日落黃和胭脂紅回收率(n=5)Table 6 Mean recoveries of 5 replicates of carmine, sunset yellow and tartrazine in orange-flavored Miranda soft drink

準確移取80.0mL美年達樣品至100mL容量瓶中，分別加入一定量的胭脂紅、日落黃、酒石黃標準儲備液，定容，搖勻，用微孔薄膜減壓干過濾。再準確吸取10.00mL溶液置于25mL容量瓶中，并加入2.0mL檸檬酸緩沖液，稀釋至刻度，搖勻，測定各組分含量，加標回收實驗結果見表6。

3 結 論

本實驗采用雙波長比值法測定了美年達、水果泡泡飲料中酒石黃、日落黃和胭脂紅的含量，獲得了較滿意的結果。上述方法不需對樣品進行分離，且具有測定波長少、計算簡單、光譜“分離”能力強、操作簡便以及易于推廣等特點，可在實際樣品檢測中加以應用。

[1]郝利平. 食品添加劑[M]. 北京: 中國農業出版社, 2004: 85-96.

[2]唐巖, 張衛平, 張廷雨. 高效液相色譜法測定果凍中人工合成色素[J]. 衛生研究, 2002(1): 69-70.

[3]肖義夫, 顧萬江. 高效液相色譜法同時測定食品中的金橙Ⅱ和蘇丹紅Ⅰ～Ⅳ[J]. 現代預防醫學, 2007, 34(8): 15-16.

[4]劉冷, 李建晴, 郭芬, 等. 紫外分光光度法同時測定檸檬黃和日落黃[J]. 光譜實驗室, 2007, 24(3): 423-427.

[5]杜建中, 龐惠丹, 巫素琴, 等. 高聚物萃取雙波長法測定胭脂紅及莧菜紅含量的研究[J]. 食品科學, 2008, 29(3): 441-443.

[6]馮江, 周建民, 黃鵬, 等. 穩定回歸-分光光度法同時測定3組分食用色素[J]. 中國公共衛生, 2002, 18(4): 494-495.

[7]司圣柱, 司媧. 小波變換偏最小二乘法用有于三種食用色素的可見分光光度法同時測定[J]. 分析儀器, 2007(2): 48-51.

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Dual-wavelength Ratio Spectrometric Determination of Carmine, Sunset Yellow and Tartrazine in Beverages

DU Jian-zhong1，LI Qing-mei1，ZHU Yi-qiang1，DING Ding2,3，TAN Yong-hui1
(1. Development Center for New Materials Engineering and Technology in Universities of Guangdong, Zhanjiang Normal University, Zhanjiang 524048, China；2. Graduate School of Public Health, San Diego State University, San Diego 92123, USA；3. Department of Family and Preventive Medicine, University of California, San Diego, San Diego 92137, USA)

A dual-wavelength ratio spectrometric method was presented for the determination of carmine, sunset yellow and tartrazine in fruit-flavored carbonated beverages. According to the spectral characteristics of the pigments, the wavelengths were chosen to be 431 nm and 456 nm for tartrazine detection and 509 nm and 525nm for carmine detection under the disturbance of sunset yellow and 514 nm and 535 nm for sunset yellow detection under the disturbance of carmine. Results showed that the developed standard curves for determining carmine, sunset yellow and tartrazine all exhibited good linearity over the concentration ranges of 0.2 to 80, 0.8 to 90 mg/L and 0.1 to 60 mg/L, respectively. The mean recoveries of 5 replicates of carmine, sunset yellow and tartrazine in orange-flavored Miranda soft drink were 100.5%, 101.1% and 102.4% respectively. This method proved to be simple and convenient and thus deserves to be popularized.

dual-wavelength ratio；carmine；sunset yellow；tartrazine；bevevage

O658.2

A

1002-6630(2009)10-0259-04

2009-08-13

湛江師范學院科學研究基金資助項目(L0514)

杜建中(1956—)，男，教授，主要從事分析化學及微量組分分析研究。E-mail：djz560119@126.com