柠檬黄着色剂标准样品制备中纯化工艺的研究

苏锡辉 ，赵卉

（1.沈阳农业大学食品学院,辽宁 沈阳 110000;2.沈阳产品质量监督检验院，辽宁 沈阳 110000）

柠檬黄着色剂标准样品制备中纯化工艺的研究

苏锡辉1，2，赵卉1，*

（1.沈阳农业大学食品学院,辽宁 沈阳 110000;2.沈阳产品质量监督检验院，辽宁 沈阳 110000）

利用重结晶技术对柠檬黄着色剂进行纯化，以纯度为指标考察其纯化程度。通过试验，确定纯化柠檬黄着色剂的最佳工艺条件。结果表明：以3%氯化钠水溶液与95%乙醇组成的混合溶剂重结晶2次，再以2%乙酸钾溶液与95%乙醇组成的混合溶剂重结晶2次，后洗涤滤饼，并将滤饼经80℃烘干、粉碎后得到纯度为99.87%的柠檬黄着色剂纯品，符合标准样品的要求。

柠檬黄；纯化；重结晶；标准样品

食品分析用柠檬黄，是食用合成色素三原色之一，也是在世界上被允许用于食品着色最广泛的一种合成色素。分子式为：C16H9N4Na3O9S2Na3，外观为橙黄色粉末，微溶于酒精，不溶于其他有机溶剂，属水溶性合成色素、单色品种。用于食品、饮料、药品、化妆品、食品包装材料等的着色。柠檬黄之所以可用做食品药品染色剂，是因为它安全度比较高，无毒，不在体内贮积，绝大部分以原形排出体外，少量可经代谢排出体外，其代谢产物对人无毒性作用。而它的生产所用原料对氨基苯磺酸、酒石酸及2－萘酚－6－磺酸都是无毒的物质。大量的研究表明[1]，重结晶方法纯化柠檬黄着色剂，溶解容易、纯度高、操作简便[2-3]。本研究利用柠檬黄着色剂和杂质在有机溶剂中溶解度的不同，采用重结晶[4]的方法纯化柠檬黄着色剂样品，使大部分的杂质留在母液中，从而达到柠檬黄着色剂精制的目的。纯化成品可用高效液相色谱法检测柠檬黄的相对含量[5]。

根据标准样品研制的要求，为使物质纯度达到99%以上。进一步对柠檬黄着色剂样品进行纯化是非常必要的，不但可得到高纯度的柠檬黄，而且回收率也很高[6]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：合成着色剂柠檬黄初级原料，样品含量在85%左右，粒度小于160目（0.097 mm），粉末状。

试剂：H 酸（1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸），（工业级）；对氨基苯磺酸（工业级）；氯化钠（食用）；95%乙醇（分析纯）；甲醇（色谱纯）；乙酸钾（分析纯）；丙酮（化学纯）。

1.2 仪器与设备

S312数显恒速搅拌器：上海硕光电子科技有限公司；恒温水槽：上海平轩科学仪器有限公司；PHS-2C型精密酸度计：上海江仪仪器有限公司；HP 1100高效液相色谱仪：德国安捷伦；10 L不锈钢容器桶；不锈钢烘盘；家用粉碎机：广州市旭朗机械设备有限公司。

HPLC分析测试条件：色谱柱为SUPERCODiscovery；柱温40℃；流动相a.乙酸铵溶液2 g/L，b.甲醇；浓度梯度：随产品相应调整；流动速度：1 mL/min；检测波长428/482/500/508/520/525/527/613/630 nm。

2 方法

重结晶实验：称取一定量的原料产品，加到一定量的溶剂中，于一定温度下加热，搅拌至溶解，然后加少量活性炭（约5%），继续加热3 min～5 min后趁热过滤，滤液冷至室温，过夜。析出的晶体经过滤后，用少量溶剂洗涤，干燥，即得到结晶产品，母液保留下次重复使用。

其工艺流程如下：投料→加热、搅拌、溶解、加活性炭→趁热抽滤→滤液静置过夜→抽滤→滤饼洗涤、干燥→产品。

3 结果与分析

初步试验表明，食品分析用柠檬黄色素的纯化程度主要受重结晶选择的溶剂、溶剂的浓度、重结晶次数、洗涤滤饼的温度等因素的影响。

3.1 纯化溶剂的选择

经HPLC检测柠檬黄着色剂粗品含量为97.1%，杂质约占2.9%。

试验选用3种溶剂作为柠檬黄的初选重结晶溶剂，比较各种溶剂对柠檬黄着色剂的精制效果。试验方法为：称取0.5 g（HPLC测含量为97.1%）柠檬黄3份，加入溶剂适量，搅拌加热至溶解，加入活性炭0.05g，回流30 min，趁热过滤，滤液冷却至室温，析晶、抽滤、干燥、称重，HPLC检测含量[7]，结果见表1。

表1的结果显示，无水乙醇溶剂纯化效果较好，不仅相对含量较高，而且回收率也比较高。

3.2 溶剂浓度的影响

通过纯化过程中溶剂选择的实验，确定出乙醇作为溶剂对重结晶纯化效果比较好，另外，通过预试验，得出氯化钠溶液与乙醇组合成混合溶剂对样品重结晶效果也有影响。因此，采用浓度为95%的乙醇，使其分别与不同浓度的氯化钠水溶液混合作为溶剂进行重结晶实验，确定最佳溶剂浓度。

表1 不同溶剂对柠檬黄重结晶的结果Table 1 The results of different solvents on the lemon recrytallization

表2 不同氯化钠浓度与95%乙醇组成混合溶剂对纯化效果的影响Table 2 The effect of different concentration of NaCl and 95%alcohol mixed solvent to the purity

表2表明，浓度为2%的氯化钠水溶液与95%乙醇组成的混合溶剂纯化效果最明显，并且回收率也高。

3.3 重结晶次数的影响

根据溶剂选择及溶剂浓度的实验确定的溶剂体系下最佳的结晶条件，考察了重结晶次数对柠檬黄纯化程度的影响，结果见图1。

图1 重结晶次数对纯化程度的影响Fig.1 Effect of the number of recrystallization to the purity

由图1可见，在混合溶剂体系中，随重结晶次数的增加，物质纯化程度提高，根据HPLC检测每次重结晶后的柠檬黄着色剂发现，重结晶效果较好，不仅纯度提高，含量也得到同步提高。但3次后残留在柠檬黄中的杂质含量变得微量，使得即使再次重结晶，晶体中的杂质含量虽低于0.3%，但已不再减少，柠檬黄的纯度也不会再进一步提高。

将柠檬黄着色剂用2%氯化钠水溶液与95%乙醇重结晶两次，含量提高到99.5%，而第3次重结晶后纯度则无明显提高，虽增加重结晶次数，但并不能进一步降低杂质的含量。

3.4 滤饼干燥温度对干燥减量的影响

检测干燥减量即为柠檬黄着色剂内含水量的一种测试方法，称取约2 g试样，精确至0.01 g，置于已恒重的 Ф（30～40）mm 的称量瓶中，在（135±2）℃恒温烘箱中烘至恒重结果见图2。

图2 温度对干燥减量的影响Fig.2 Effect of temperature to the loss on drying

试验结果显示，随着温度的升高，干燥减量逐渐增加，当到达80℃后，基本上无任何变化。通过图2本试验确定对于滤饼的干燥温度为80℃。

3.5 正交试验结果与分析

为了进一步确定重结晶的最优条件及影响因素的主次，根据单因素试验结果，选取3个主要因素做正交试验[8]。试验因素水平表如表3所示，试验设计和结果如表4所示。

表3 L9（34）因素水平表Table 3 Factors and levels of L9（34）orthogonal experiment

表4极差分析表明影响柠檬黄着色剂重结晶效果的因素依次为：氯化钠浓度>重结晶次数>干燥温度；由极差R：A>C>B可看出，最优组合为:A2B1C2。由空列的极差小于其他影响因素极差可知，实验中误差影响因素不是主要因素，因此操作可行，试验条件即：3%氯化钠水溶液与乙醇做溶剂，重结晶两次，干燥温度为80℃。根据此条件下做验证试验，柠檬黄着色剂经重结晶纯化后纯度可达到99.87%，符合标准样品的研制需要。可见，此工艺条件合理可行，可操作性强。

表4 L9（34）正交设计及试验结果与分析Table 4 The test results and analysis of orthogonal design of L9（34）

4 结论

综合上述试验及分析结果，确定出最佳纯化柠檬黄合成着色剂的工艺条件为：将柠檬黄85样品以3%氯化钠水溶液与95%乙醇组成的混合溶剂重结晶二次，再以2%乙酸钾水溶液与95%乙醇组成的混合溶剂重结晶二次，考虑到3%氯化钠溶液与95%乙醇溶液与2%乙酸钾溶液与95%乙醇溶液有互补性，因此，将两种溶剂结合起来对柠檬黄进行纯化。最后再以约40℃的95%乙醇对滤饼洗涤二次，滤饼于80℃烘干、粉碎、过60目筛，得标准品（HPLC纯度99.87%）。

[1]王超，马乐，王振斌.AB-8大孔树脂分离提纯无花果总黄酮的研究[J].食品研究与开发，2005，26(4):1-3

[2]关云山.辣椒红色素的提取和脱除辣素的研究[J].青海农林科技，2003(3)：1-3

[3]彭家泽.食用色素及其护色应用研究[C]，第八届中国国际食品添加剂和配料展览会暨第十四届全国食品添加剂生产应用技术展示会论文集，2004：3-4

[4]Gruter R Pohl H Manufacture of lactide[P].USP：1095205，1994-05

[5]文君，王鲜俊.高效液相色谱法测定5种人工合成着色剂[J].食品研究与开发，2000，21(3)：32-34

[6]张金娟,张丽,李晓露.《高纯度玉米黄色素纯化方法研究》[C].中国药学会学术年会暨第八届中国药师周论文集，2008：1-3

[7]肖白曼，刘宁，朱正浩.HPLC法测定食品中非食用色素酸性橙Ⅱ[J].中国食品卫生杂志，2005，17(5):1-2

[8]王钦德，杨坚.食品试验设计与统计分析[M].北京：中国农业大学出版社，2001：337-347

Study on the Purification Process of Tartrazine Standard Sample in the Food Analysis

SU Xi-hui1，2，ZHAO Hui1,*
（1.School of Food Science and Technology,Shenyang Agricutural University,Shenyang 110000，Liaoning，China；2.Shenyang Product Quality Supervision And Inspection Institute,Shenyang 110000，Liaoning，China）

Use of the recrystallization technology for purification of tartrazine synthetic colorants,with purity for the indicator of the purification degree.Through the experiment to determine the optimum conditions：Using 3%sodium chloride and 95%alcohol mixed solvents recrystallization for twice.And then using 2%potassium acetate and 95%alcohol mixed solvents recrystallization for twice.Then wash the filter cake,and dry it.The temperature is 80℃.And mash it.Getting the purity of 99.87%tartrazine standard sample,and the recovery rate is 93%,meetting the requirement of standard sample.

tartrazine；purification；recrystallization；standard sample

国家质检总局公益性项目（200810769）

苏锡辉（1957—），男（汉），硕士生导师，高级工程师，教授，硕士，研究方向：食品加工机械、食品添加剂。

*通信作者：赵卉（1985—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品添加剂。

2010-09-28