胭脂紅酸老化的紫外光譜法研究

基金項目：國家自然科學基金資助項目（51073126）；國家文物局項目（20110128）

作者簡介：高敏（1968-），女，陜西武功人，西安交通大學教師，博士

摘要：紫外可見分光光度法用于染料的老化研究具有操作簡單、測定迅速的優點本文用紫外可見分光光度法研究了紅色染料胭脂紅酸經過堿、酸、光、熱以及氧化還原氣氛等老化過程及染料分子的結構變化結果表明：胭脂紅酸耐酸、耐紫外光，但耐堿、耐熱性差，并且在氧化、還原氣氛下穩定性不好

關鍵詞：胭脂紅酸，天然染料，老化， 紫外可見分光光度法

中圖分類號：O65761文獻標識碼：A

胭脂紅酸是從胭脂蟲紅中精制而成的天然紅色素，其顏色亮紅鮮艷，能溶于水、乙醇和丙二醇可用作酒、水果漿、冷飲等的著色劑，還可用在化妝品中，或作為畫家的顏料其分子結構見圖1.

國內外學者對胭脂蟲繁養、利用、毒理及其色素的加工、分析等作了研究胭脂紅酸采用 FCC 標準法進行測定，但該法對吸光度控制范圍小，測定精度要求高，分析測定較費時材料在使用和儲存過程中，會發生性能被破壞，以致喪失使用價值的老化現象曹翠微等用動態熱機械分析儀測定了硫化膠耐老化性能；陳偉明等采用多頻溫度掃描動態熱機械方法研究了環氧樹脂基碳纖維復合材料于蒸餾水中的濕熱老化性能；趙鵬程等采用毛細管電泳分析研究了陽光照射和強光燈照射等老化手段對純藍墨水字跡色痕變化的影響；張曉梅等通過紅外光譜分析對絲織品老化原因及程度進行了研究；林海波等通過顯微共焦拉曼光譜，對一種新型聚合物發光二極管器件進行了老化研究；陳文利等用超弱化學發光法測定了不同老化程度水稻種子的活力；張永金等用紫外光譜法研究了纖維上幾種染料在光照、氧化還原煙氣老化過程中的化學結構變化譚憶秋等用紅外光譜法對熱老化和紫外老化后的5種瀝青進行了對比研究李變華等采用傅里葉變換紅外光譜法，分析了復配抗紫外光老化劑對提高瀝青抗紫外光老化性能的影響

但是，文獻中關于胭脂紅酸的老化研究還鮮有報道本文利用紫外可見分光光度法，研究了堿、酸、光、熱以及氧化、還原氣氛等對胭脂紅酸的老化作用

1儀器與試劑

11儀器

UV2550紫外可見分光光度計（日本島津公司）；1012型干燥箱 （上海市實驗儀器總廠）；紫外燈 （20 W，波長為2537 nm ）

12試劑

NaOH、鹽酸（均為分析純，西安化學試劑廠）；胭脂紅酸標準品

2 方法

將少許胭脂紅酸標準品溶于分別裝有10%NaOH、鹽酸（V鹽酸/V水=1∶1）、去離子水溶液的燒杯中，或將其分別放置于紫外燈、干燥箱（恒溫85 ℃）、氧化氣氛或還原氣氛中，用保鮮膜將紫紅色溶液密封防止其揮發，靜置，每隔一定時間取樣進行紫外掃描，觀察堿、酸、熱、光和氧化氣氛或還原氣氛對胭脂紅酸老化的影響

3結果與討論

31堿對胭脂紅酸老化的影響

在羥基蒽醌的紫外譜圖中，有5個主要吸收帶：分別位于210 nm左右，240～260 nm，305～389 nm，262～295 nm及醌中的C=O引起的大于400 nm的吸收帶各吸收帶的峰位置和強度均與母核上取代基的性質、數量及排列方式有關在胭脂紅酸老化前的吸收曲線上，主要有3個明顯的吸收峰： 210 nm，260 nm～280 nm左右和495 nm左右的吸收，主要由胭脂紅分子中的苯樣結構和醌樣結構中的C=O引起其中，495 nm的吸收常作為胭脂紅酸的特征吸收[17]

堿老化前后胭脂紅酸溶液的紫外譜圖見圖2從圖2可以看出，隨著老化時間的增加，胭脂紅酸在可見光區處吸收減弱最終消失，這是因為堿中的羥基離子攻擊羰基碳，破壞了其生色團，致使溶液顏色消失實驗結果說明：胭脂紅酸耐堿性差

波長/nm

32酸對胭脂紅酸老化的影響

在全部實驗過程中，胭脂紅酸溶液并沒有明顯的顏色變化，始終為橙紅色不同老化時間的胭脂紅酸樣品溶液的紫外譜圖見圖3由圖3可見：老化1 h與老化17 d后的紫外圖譜峰形相同，無明顯的改變說明胭脂紅酸在酸性條件下很穩定

33熱對胭脂紅酸老化的影響

熱老化實驗過程中，胭脂紅酸水溶液從橙紅色逐漸變為粉紅色，樣品老化前后紫外圖譜對比見圖4與老化前相比（圖4（a）），熱老化時間達到7 d時，樣品的吸收圖譜沒有明顯的變化當老化時間增加到11 d和13 d時，位于210 nm處的吸收峰消失了（圖4（d），（e）），說明胭脂紅酸的結構有了變化在280 nm和480 nm左右處吸收峰位置沒有改變而強度明顯增強，說明樣品中的苯樣結構和醌樣結構沒有發生改變實驗結果說明：胭脂紅酸的耐熱性較差

波長/nm

34光對胭脂紅酸老化的影響

光對胭脂紅酸老化前后的吸收光譜見圖5從圖5可看出：胭脂紅酸水溶液在接受紫外光照射的7 d內，紫外圖譜沒有任何變化20 W的紫外燈光沒有對胭脂紅酸造成影響，說明胭脂紅酸對紫外光有很好的耐受性

波長/nm

35氧化還原氣氛對胭脂紅酸老化的影響

351H2S還原氣氛

將樣品置于H2S還原氣氛中30 min后，胭脂紅酸溶液顏色沒有明顯變化，但溶液出現混濁被還原前后胭脂紅酸樣品的吸收光譜見圖6從圖6可見，實驗前后胭脂紅酸水溶液在可見光區的吸收峰一直存在，這與溶液顏色的變化一致，說明H2S氣體不影響胭脂紅酸可見光區的吸收但在200～250 nm下產生了很多新的吸收峰，說明胭脂紅酸的結構有了改變還原處理中溶液的渾濁現象，可能是H2S的氧化產物S所致

352NO2氧化氣氛

胭脂紅水溶液在通入NO2氣體的30 min內，橙紅色溶液顏色逐漸變淺，最終變為無色通入氧化性氣體前后樣品的紫外光譜圖見圖7與老化前相比（圖7（a）），老化后的圖譜 （圖7（b））上的吸收峰位置和強度都發生了改變可見，在NO2氧化氣氛中，胭脂紅酸是不能穩定存在的胭脂紅酸的結構在NO2氧化氣氛中發生了怎樣的改變，還需要進一步的實驗檢測和驗證

4結論

胭脂紅酸耐酸、耐紫外光，耐熱性、耐堿性差，并且在氧化、還原氣氛下穩定性不好因此，胭脂紅酸在保存時應小心遇熱，避免堿性、氧化及還原性氣氛

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