双波长比值光谱法测定饮料中的色素

杜建中，李青梅，朱艺强，丁 玎，谭永辉

(1.湛江师范学院 广东高校新材料工程技术开发中心，广东 湛江 5 24048；2.圣地亚哥州立大学公共卫生学院，美国 圣地亚哥 92123；3.加州大学圣地亚哥分校预防医学系，美国 圣地亚哥 92137)

双波长比值光谱法测定饮料中的色素

杜建中1，李青梅1，朱艺强1，丁 玎2,3，谭永辉1

(1.湛江师范学院 广东高校新材料工程技术开发中心，广东 湛江 5 24048；2.圣地亚哥州立大学公共卫生学院，美国 圣地亚哥 92123；3.加州大学圣地亚哥分校预防医学系，美国 圣地亚哥 92137)

应用双波长比值光谱法测定了果味汽水、水果泡泡中胭脂红、日落黄、酒石黄的含量。依据该3种色素的比值光谱特征，以日落黄为干扰组分，分别选择431、456nm和509、525nm为测定酒石黄和胭脂红的波长；以胭脂红为干扰组分时，选择514、535nm为测定日落黄的波长。结果显示，酒石黄在0.1～60mg/L、胭脂红在0.2～80mg/L、日落黄在0.8～90mg/L的质量浓度范围内线性关系良好，平均回收率分别是100.5%、101.1%和102.4%。本方法操作简便、易于推广，可应用于实际样品的检测。

双波长比值法；胭脂红；日落黄；酒石黄；饮料

色泽是食品的重要感官性状，是评价食品质量的指标之一。优良的食品色泽会激发人们的食欲和购买欲。天然的食品大都具有悦目的色泽，但易在加工过程中褪色或变色。为了改善食品色泽，往往会在食品中加入色素。根据来源不同色素分为天然色素和合成色素两大类。合成色素具有色泽鲜艳、色谱齐全、着色力高、耐热、耐碱、耐日光、耐氧化还原、耐细菌、坚牢度等优点，在工业化加工食品中使用非常广泛。由于合成色素是由有机化工原料加工而成的，其本身可能具有一定毒性，存在一定的安全隐患。因此，合理、安全地使用合成色素十分重要。为了保障人民健康，我国对食品色素的最大使用量用范围作了明确规定[1]。

目前用于检测食品色素的方法有高效液相色谱法[2-3]、紫外分光光度法[4]、双波长法[5]、稳定回归-分光光度法[6]、小波变换偏最小二乘法[7]、双波长K系数分光光度法[8]、双波长补偿计算法[9]、示波极谱法[10]、高效液相色谱-质谱联用法[11]等。本实验利用双波长比值光谱法同时测定含有胭脂红、日落黄和酒石黄3种色素的饮料。取得了较好效果，方法操作简便，精密度良好，结果准确度较高。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

美年达橘味汽水、柳橙味水果泡泡 市购。

日落黄、酒石黄 天津市科密欧化学试剂有限公司；胭脂红 东京化成工业株式会社；柠檬酸 广州化学试剂厂；氢氧化钠 汕头西陇化工有限公司。所用试剂均为AR级，实验用水均为去离子水。

UV-2550紫外-可见分光光度计 日本岛津制作所；亚东微孔滤膜(φ=0.22μm) 上海医药工业研究院亚东分离器材厂；SK3300LH型超声波清洗器 上海科导超声仪器有限公司；SHI-D Ш型循环水真空抽滤机 巩义市予华仪器有限责任公司；FA1004型分析天平 上海精科天平公司。

1.2 方法

1.2.1 测定原理

在含有胭脂红、日落黄和酒石黄的混合溶液中，如果3组分在整个波长范围内的吸收符合比尔定律，则混合溶液的吸收光谱可用表示为：

式中：Aλi为混合溶液在波长λi处的吸光度；K胭,λi、K日,λi、K酒,λi分别为胭脂红、日落黄和酒石黄在波长λi处的吸收系数；c胭、c日、c酒分别为胭脂红、日落黄和酒石黄在混合溶液中的质量浓度。

若以日落黄为干扰组分，在对应波长处用其标准质量浓度c＇日的吸光度K日,λ1c＇日除式(1)，得：

式(2)为混合组分相对于质量浓度c′日的日落黄的比值光谱，其中，日落黄在比值光谱中为一组平行于波长轴的直线，在任意波长处吸光度比值R日都相等，即为c日/c＇日。根据双波长等吸收法，选择测定胭脂红的两个波长，使酒石黄在两波长处的吸光度比值相等，由此消除酒石黄的干扰，对胭脂红进行定量测定；选择测定酒石黄的两个波长，使胭脂红在这两波长处的吸光度比值相等，消除胭脂红的干扰，对酒石黄进行定量测定；同理，以胭脂红为干扰组分，对日落黄进行定量测定。

1.2.2 标准储备液的配制

分别称取0.0217g酒石黄、0.0203g日落黄、0.0213g胭脂红至3个100mL容量瓶中，配制成酒石黄217mg/L、日落黄203mg/L、胭脂红213mg/L的标准溶液。

另配制浓度为0.25mol/L、pH5.6的柠檬酸缓冲液。

1.2.3 实验方法

分别准确移取不同体积的胭脂红、日落黄、酒石黄标准储备液于25mL容量瓶，加入2.0mL柠檬酸缓冲溶液，定容、摇匀，得到胭脂红、日落黄、酒石黄系列标准溶液。以2.0mL柠檬酸缓冲溶液定容至25.00mL作空白，测定胭脂红系列标准溶液在509nm和525nm处的吸光度，计算ΔR胭；测定日落黄系列标准溶液在514nm和535nm处的吸光度，计算ΔR日；测定酒石黄系列标准溶液在431nm和456nm处的吸光度，计算ΔR酒，分别以ΔR对质量浓度c作图，计算回归方程。

将待测样品经过超声波除气，用微孔薄膜减压干过滤，稀释至一定体积。在测定波长处，测定待测组分的吸光度，计算出ΔR，利用回归方程计算出样品中待测组分的含量。

2 结果与分析

2.1 比值光谱的绘制及测定波长的选择

准确移取胭脂红、日落黄、酒石黄标准储备液1.00mL分别置于25mL容量瓶中，加入2.0mL的柠檬酸缓冲液，稀释至刻度并摇匀；以2.0mL柠檬酸缓冲液加水至25.00mL为空白，在200～700nm波长范围内扫描，得到胭脂红、日落黄、酒石黄的吸收光谱，见图1。

图1 胭脂红、日落黄、酒石黄的吸收曲线Fig.1 Absorption spectra of carmine, sunset yellow and tartrazine

分别计算各波长处胭脂红和酒石黄的吸光度对日落黄吸光度的比值R胭/日和R酒/日，以R胭/日和R酒/日对波长作图，得胭脂红和酒石黄对日落黄的比值光谱见图2。

图2 胭脂红、酒石黄的比值光谱图Fig.2 Ratio absorption spectra of carmine and tartrazine to sunset yellow

同理得到酒石黄和日落黄对胭脂红的比值光谱见图3。

图3 酒石黄、日落黄的比值光谱图Fig.3 Ratio absorption spectra of tartrazine and sunset yellow to carmine

根据图2、3，结合双波长等吸收度理论，选择509、525nm作为测定胭脂红的波长，431、456nm和514、535nm作为测定酒石黄和日落黄的波长。

2.2 标准曲线的绘制

准确移取胭脂红和日落黄标准储备液1.00mL，分置于25mL容量瓶中，加入柠檬酸缓冲液2.0mL，定容至刻度并摇匀。在431、456nm和509、525nm测定日落黄的吸光度，在514、535nm测定胭脂红的吸光度，结果如表1所示。

表1 日落黄和胭脂红标准溶液的吸光度Table 1 Absorbance of sunset yellow and carmine standard solutions

准确吸取不同体积的胭脂红、酒石黄、日落黄标准储备液移至置25mL容量瓶中，加入2.0mL的柠檬酸缓冲液，定容至刻度，摇匀，得到胭脂红、酒石黄、日落黄的系列标准溶液。

以日落黄作为干扰，测定酒石黄系列标准溶液在431nm和456nm处的吸光度，计算ΔR酒/日。

以ΔR酒/日对酒石黄的质量浓度c酒做线性回归，结果见表2。

表2 酒石黄比值标准曲线Table 2 Standard curve equation and linear range of tartrazine

以胭脂红作为干扰，测定日落黄系列标准溶液在514nm和535nm处的吸光度，计算ΔR日/胭。

以ΔR日/胭对日落黄的质量浓度c日做线性回归，结果见表3。

表3 日落黄比值标准曲线Table 3 Standard curve equation and linear range of sunset yellow

以日落黄作为干扰，测定胭脂红系列标准溶液在509nm和525nm处的吸光度，计算ΔR胭/日。

以ΔR胭/日对胭脂红的质量浓度c胭作线性回归，其线性关系见表4。

表4 胭脂红比值标准曲线Table 4 Standard curve equation and linear range of carmine

2.3 精密度实验

准确移取10.00mL经微孔滤膜干过滤后的美年达样品于25mL容量瓶中，加2.0mL柠檬酸缓冲溶液，定容至刻度并摇匀。按实验方法测定样品中酒石黄、日落黄和胭脂红的含量，平行测定7次，结果的相对标准偏差分别为1.1%、0.7%和2.9%。

2.4 样品测定

按实验方法测定水果泡泡、美年达饮料中胭脂红、日落黄和酒石黄含量，结果见表5。

表5 样品中胭脂红、日落黄和酒石黄的测定(n=5)Table 5 Results (average values of 5 replicates) of determination of carmine, sunset yellow and tartrazine in real samples

2.5 回收率实验

表6 酒石黄、日落黄和胭脂红回收率(n=5)Table 6 Mean recoveries of 5 replicates of carmine, sunset yellow and tartrazine in orange-flavored Miranda soft drink

准确移取80.0mL美年达样品至100mL容量瓶中，分别加入一定量的胭脂红、日落黄、酒石黄标准储备液，定容，摇匀，用微孔薄膜减压干过滤。再准确吸取10.00mL溶液置于25mL容量瓶中，并加入2.0mL柠檬酸缓冲液，稀释至刻度，摇匀，测定各组分含量，加标回收实验结果见表6。

3 结 论

本实验采用双波长比值法测定了美年达、水果泡泡饮料中酒石黄、日落黄和胭脂红的含量，获得了较满意的结果。上述方法不需对样品进行分离，且具有测定波长少、计算简单、光谱“分离”能力强、操作简便以及易于推广等特点，可在实际样品检测中加以应用。

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[3]肖义夫, 顾万江. 高效液相色谱法同时测定食品中的金橙Ⅱ和苏丹红Ⅰ～Ⅳ[J]. 现代预防医学, 2007, 34(8): 15-16.

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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

湛江师范学院科学研究基金资助项目(L0514)

杜建中(1956—)，男，教授，主要从事分析化学及微量组分分析研究。E-mail：djz560119@126.com