Способ определения содержания синтетических красителей в напитках
Владельцы патента RU 2661044:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для определения синтетических красителей Е124 (Пунцовый 4R), Е102 (Тартразин), Е133 (Синий блестящий FCF) и Е122 (Кармуазин) в напитках при их аналитическом контроле в пищевой промышленности, а также в лабораториях по контролю качества потребительских товаров. Способ определения содержания синтетических красителей в напитках, включающий взаимодействие экстрагента с пробой, отделение экстрагента от раствора и оценку концентрации красителя. В качестве экстрагента используют прозрачную полиметилметакрилатную пластинку, которую вводят в пробу напитка, после взаимодействия с пробой в течение не менее 5 минут извлекают, проводят спектрофотометрическое измерение ее светопоглощения при длине волны, соответствующей максимуму поглощения каждого красителя. Оценку концентрации красителя проводят по графической зависимости концентрации красителя от светопоглощения полиметилметакрилатной пластинки, предварительно построенной по известным концентрациям раствора красителя. Технический результат - сокращение времени проведения анализа. 1 ил., 4 табл.
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для определения синтетических красителей Е124 (Пунцовый 4R), Е102 (Тартразин), Е133 (Синий блестящий FCF) и Е122 (Кармуазин) в напитках при их аналитическом контроле в пищевой промышленности, а также в лабораториях по контролю качества потребительских товаров на предмет содержания в них красителей, в том числе запрещенных к применению.
Известен способ идентификации синтетических пищевых красителей Е102, Е124, Е122 [RU 2398217 C1, МПК G01N 21/25 (2006.01), C09B 61/00 (2006.01), опубл. 27.08.2010)], заключающийся в том, что в водную пробу, содержащую синтетические пищевые красители, добавляют сульфат аммония до его концентрации в растворе 43 мас. %, экстрагируют смесью растворителей ацетон- 2-пропанол в соотношении 60:40 мас. % при объемном соотношении смеси растворителей и водного раствора 1:10, экстракт отделяют, смесь красителей разделяют способом хроматографии в тонком слое на пластинах «Silufol». В качестве подвижной фазы используют смесь ацетон - изобутиловый спирт - раствор гидроксида калия. Красители идентифицируют по окраске и/или коэффициенту смещения.
Недостатком данного способа является использование токсичных растворителей ацетона и изопропанола.
Известен способ определения наличия синтетических красителей Е122, Е124 в алкогольсодержащих напитках [RU 2324179 C1, МПК G01N33/14 (2006.01), опубл. 10.05.2008)]. Этот способ включает следующие действия: введение в алкогольный напиток сорбента, взаимодействующего с красителями, разделение сорбента и жидкой части напитка и последующий анализ части напитка. При этом в качестве вещества, взаимодействующего с красителями, применяют хитинсодержащий сорбент, отделяют осадок, а анализу подвергают надосадочную жидкость и исходный алкогольный напиток.
В качестве характеристик для оценки исходного напитка и отделенной после взаимодействия надосадочной жидкости используют интенсивность и оттенок окраски, определяющиеся фотометрическим способом.
Недостатком этого способа является необходимость фотометрического анализа исходного и обработанного сорбентом образца, а также зависимость результата от характеристик хитинсодержащего сорбента.
Известен способ определения синтетических красителей Е124 (Пунцовый 4R), Е102 (Тартразин), Е133 (Синий блестящий FCF) в алкогольной продукции [ГОСТ Р 52470-2005. Продукты пищевые. Способы идентификации и определения массовой доли синтетических красителей в алкогольной продукции. - М.: Стандартинформ, 2006, 23 с.]. Для осуществления способа 20 мл алкогольного напитка пропускают через 1-5 патронов для твердофазной экстракции, заполненных оксидом алюминия. После полной сорбции красителей проводят промывание патронов последовательно 8 мл ледяной уксусной кислоты и 5 мл 3 М аммиака до полного обесцвечивания сорбента. После чего полученный элюат досуха выпаривают на водяной бане, сухой остаток растворяют в дистиллированной воде и проводят сначала качественное определение красителей хроматографированием в тонком слое сорбента, а затем их количественное определение способом оптической денситометрии или спектрофотомерии.
Недостатком этого способа является необходимость использования токсичных веществ, таких как аммиак, ледяная уксусная кислота.
Известен способ определения синтетических красителей Е124, Е102, Е133 в алкогольных напитках [Чибисова М.В., Березкин В.Г. Определение синтетических красителей в пищевых продуктах методами тонкослойной хроматографии, УФ- и ИК-спектроскопии. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2011. Т. 11. Вып. 2) - С. 219-227], в котором 10 мл напитка пропускают через концентрирующий патрон «Диапак-Амин». Десорбцию осуществляют путем пропускания через патрон дистиллированной воды. Полуколичественное определение проводят способом тонкослойной хроматографии по размеру и цвету хроматографических зон.
Известен способ определения Е124, Е102, Е133 в соках [Хальзова С.А., Зяблов А.Н., Селеменев В.Ф. Определение синтетических красителей методом ТСХ. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. Вып. 3) - с. 544-547], который осуществляют через экстракцию синтетических красителей на сорбенте из оксида алюминия и активированного угля. Десорбцию осуществляют путем пропускания через патрон дистиллированной воды. Полуколичественное определение проводят способом тонкослойной хроматографии по размеру и цвету хроматографических зон на планшетном сканере.
Недостатком перечисленных способов является невозможность количественного определения синтетических красителей, так как полученные в результате такого способа определения данные являются полуколичественными, что характерно для визуальной идентификации.
Известен способ количественного определения синтетического красителя Е102 (Тартразин) в напитках [Липских О.И., Николаева А.А., Короткова Е.И. Вольтамперометрическое определение тартразина в пищевых продуктах. // Журнал аналитической химии, 2017, Т. 74. №4. С. 341-347], который заключается в растворении пробы в дистиллированной воде и последующем вольтамперометрическом определении содержания при потенциале, индивидуальном для синтетического красителя в интервале концентраций 0,05-0,50 мг/л с пределом обнаружения 0,011 мг/л.
Недостатком способа является необходимость наличия дорогостоящего оборудования и невозможность осуществления анализа вне лаборатории.
Известен спектрофотометрический способ количественного определения красителей Е122 и Е102 в сиропах [Материенко А.С., Грудько В.А., Георгиянц В.А. Разработка способов определения тартразина и кармуазина в сиропе «Грипаут бэйби». // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2013. Т. 24. №25 (168). С. 232-238)], который выбран в качестве прототипа. Для осуществления способа точную навеску 8 г сиропа помещают в коническую колбу емкостью 50,0 мл, прибавляют 0,100 г лидокаина, перемешивают и добавляют 2,0 г аммония сульфата.
Для экстракции кармуазина в коническую колбу добавляют 10,0 мл этилацетата, перемешивают, переносят раствор в делительную воронку емкостью 50,0 мл, тщательно встряхивают в течение 1 мин и дают расслоиться. Водный слой возвращают в коническую колбу, а этилацетатный переносят в мерную колбу вместимостью 50,0 мл. Экстракцию повторяют еще 4 раза, добавляют первые два раза по 10,0 мл этилацетата, а другие два раза - по 5,0 мл этилацетата. После последней экстракции этилацетатом водный слой переносят в мерную колбу вместимостью 50,0 мл. Объединенный этилацетатный экстракт доводят до метки этиловым спиртом 96% и тщательно перемешивают. Затем делительную воронку и колбу, в которой проводят экстракцию, последовательно трижды ополаскивают порциями по 10,0 мл воды, сливают полученные растворы в мерную колбу с водным слоем, доводят до метки тем же растворителем и тщательно перемешивают.
Спектры светопоглощения растворов тартразина и кармуазина, сиропа и исследуемых растворов красителей регистрируют на спектрофотометре Evolution 60S в диапазоне длин волн 350-600 нм в кюветах с толщиной слоя 10 мм; как раствор сравнения используют воду и этилацетат (для исследуемого раствора кармуазина).
Однако, если раствор красителя замутнен компонентами сиропа или имеет не характерные для спектрофотометрического анализа включения, то анализ провести невозможно.
Технический результат предложенного решения заключается в разработке простого способа определения концентрации синтетических красителей Е124 (Пунцовый 4R), Е102 (Тартразин), Е133 (Синий блестящий FCF) в напитках.
Предложенный способ определения содержания синтетических красителей в напитках, также как в прототипе, включает взаимодействие экстрагента с пробой, отделение экстрагента от раствора и оценку концентрации красителя.
В отличие от прототипа в качестве экстрагента используют прозрачную полиметилметакрилатную пластинку, которую вводят в пробу напитка, после взаимодействия с пробой в течение не менее 5 минут извлекают, проводят спектрофотометрическое измерение ее светопоглощения при длине волны, соответствующей максимуму поглощения каждого красителя, а оценку концентрации красителя проводят по графической зависимости концентрации красителя от светопоглощения полиметилметакрилатной пластинки, предварительно построенной по известным концентрациям раствора красителя.
При взаимодействии красителя Е124, Е102, Е122 или Е133 с эфирными группами полиметилметакрилата происходит их экстракция в объем сорбента с сохранением прозрачности полиметилметакрилата. При этом полиметилметакрилатная пластинка приобретает цвет, характерный для индивидуального красителя или их смеси.
Использование прозрачной полиметакрилатной пластинки в качестве твердофазного экстрагента позволяет проводить экстракцию в одну стадию и исключает потери при неоднократной экстракции, а также сокращает время анализа.
На фиг. 1 представлена градуировочная зависимость светопоглощения полиметилметакрилатной пластинки (А) от концентрации красителя в растворе при длине волны максимума поглощения.
В таблице 1 представлены результаты определения содержания красителя Е 102 (Тартразин).
В таблице 2 показаны результаты определения содержания красителя Е133 (Синий блестящий FCF).
В таблице 3 представлены результаты определения содержания красителя Е122 (Кармуазин).
В таблице 4 представлены результаты определения содержания красителя Е124 (Пунцовый 4R).
Пример 1. Определение содержания красителя Е 102 (Тартразин) в напитках.
Анализу подвергали аликвоту напитка объемом 20 мл. Внутрь шприца объемом 10 мл помещали пластинку полиметилметакрилатной матрицы (ПММ) размером 1×5×6 мм, далее шприц опускали в напиток таким образом, чтобы можно было отобрать пробу объемом 10 мл. После отбора впускали небольшое количество воздуха 2-4 мл в шприц для того, чтобы было удобно встряхивать пластинку с анализируемым раствором. После 5-минутного встряхивания анализируемый раствор сливали и вынимали пластинку полиметилметакрилата, высушивали фильтровальной бумагой. Измерение светопоглощения (А) полиметилметакрилатной пластинки проводили на спектрофотометре Evolution 60S при длине волны 428 нм, соответствующей максимуму поглощения красителя Тартразин. Содержание красителя в анализируемом растворе определяли по градуировочному графику (фиг. 1), полученному по эталонным концентрациям раствора красителя в воде. Результаты определения концентрации красителя Е102 (Тартразин) вольтамперометрическим способом (I) [Липских О.И., Николаева А.А., Короткова Е.И. Вольтамперометрическое определение тартразина в пищевых продуктах. // Журнал аналитической химии, 2017, Т. 74. №4. С. 341-347] и предлагаемым способом (II) представлены в таблице 1.
Пример 2. Определение содержания красителя Е133 (Синий блестящий FCF).
Определение проводили аналогично примеру 1, с тем отличием, что измерение светопоглощения (А) полиметилметакрилатной пластинки проводили при длине волны 635 нм, соответствующей максимуму поглощения красителя Синий блестящий FCF. Результаты определения концентрации красителя Е133 вольтамперометрическим (I) и предлагаемым (II) способами представлены в таблице 2.
Пример 3. Определение содержания красителя Е122 (Кармуазин).
Определение проводили аналогично примеру 1, с тем отличием, что измерение светопоглощения (А) полиметилметакрилатной пластинки проводили при длине волны 518 нм, соответствующей максимуму поглощения Пунцовый 4R. Результаты определения красителя Е124 вольтамперометрическим (I) и предлагаемым (II) способами представлены в таблице 3.
Пример 4. Определение содержания красителя Е124 (Пунцовый 4R).
Определение проводили аналогично примеру 1, с тем отличием, что измерение светопоглощения (А) полиметилметакрилатной пластинки проводили при длине волны 506 нм, соответствующей максимуму поглощения Пунцовый 4R. Результаты определения красителя Е124 вольтамперометрическим (I) и предлагаемым (II) способами представлены в таблице 4.
Способ определения содержания синтетических красителей в напитках, включающий взаимодействие экстрагента с пробой, отделение экстрагента от раствора и оценку концентрации красителя, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют прозрачную полиметилметакрилатную пластинку, которую вводят в пробу напитка, после взаимодействия с пробой в течение не менее 5 минут извлекают, проводят спектрофотометрическое измерение ее светопоглощения при длине волны, соответствующей максимуму поглощения каждого красителя, а оценку концентрации красителя проводят по графической зависимости концентрации красителя от светопоглощения полиметилметакрилатной пластинки, предварительно построенной по известным концентрациям раствора красителя.
