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着色剂的检测

发布日期:2020/10/25 9:01:40

背景及概述[1]

加入塑料中使其制品具有各种颜色的物质称为着色剂。经过着色的塑料,美观鲜艳,提高了制品的商业价值。以不同的颜色,表征塑料制品的专用功能,如工厂用容器和管道、塑料包覆的电线电缆、军用塑料制品等。以不同的色彩表征不同的内盛物料、电流不同的三相,以保证其安全,或提高军用物品及战士的隐蔽性。有的着色剂还可改善制品的耐候性和其他物理性能。

着色剂分为染料和颜料两大类。染料可溶于水、油、有机溶剂,有较好的着染能力,但耐热性、耐光性和耐溶剂性差,一般不适用于塑料的着色,只适用于纺织印染工业。颜料不溶于水和溶剂,在塑料的加工温度下不易分解,是塑料的主要着色剂。颜料可分为无机颜料和有机颜料两大类。无机颜料的耐热性、耐光性和耐热性优良,它们在塑料中分散成细微颗粒,由遮盖作用而着色。加之原料易得,制造简便,价格低廉,易被采用。

有机颜料具有介于无机颜料和有机染料之间的综合性能,具有色彩鲜艳,分散性好的特点。按着色剂的形态可分为染料或颜料粉末、分散性粉末着色剂、糊状着色剂、湿润性着色剂、液体着色剂、浓色母料等六类。

分类及特点[2]

着色剂主要分颜料和染料2种。①颜料按结构可分为有机和无机颜料;②染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的有机化合物,其特点为密度小、着色力高、透明度好,但其一般分子结构小,着色时易发生迁移。着色剂按其来源可分为天然着色剂和人工合成着色剂2种。

①天然着色剂是从动、植物和微生物中提取的色素,包括动物色素、植物色素、微生物色素等,其中植物色素居多。天然着色剂按结构又可分为吡咯类、多烯类、酮类、醌类和多酚类等。当前,国际市场中被广泛接受和使用的天然着色剂主要有万寿菊花色素衍生物和辣椒色素衍生物。国内常使用天然动、植物粉作着色剂,如把万寿菊粉、松针叶粉、橘皮粉、银合欢叶粉、虾蟹壳粉、海藻粉等,作为畜、禽、水产品的着色剂。这些着色剂的特点是色彩易受金属离子、水质、pH值、氧化、光照、温度的影响,一般较难分散,染着性、着色剂间的相溶性较差,且价格较高。

②人工合成着色剂通常以萘、苯、甲苯等为主要原料,经一系列化学反应合成,产物中多含硝基、苯环、氧杂蒽等结构,所以按其结构,人工合成着色剂又可分为偶氮类、二苯甲烷类和氧蒽类等。如柠檬黄、斑蝥素、加利红、加利黄、露康定等。这些着色剂的特点是着色力强,色泽鲜艳稳定,受环境因素影响小,生产成本低,因此,目前食品行业所用着色剂主要为合成着色剂。

检测方法[1]

近几年来,由于不法食品着色剂引发的问题日益严重,研究工作者对食品中着色剂的分析研究日益增多。目前,国内对合成着色剂残留检测方法有高效液相色谱法、分光光度法、示波极谱法、色谱—质谱联用方法、毛细管电泳法、微柱法、试剂盒法等。

1.高效液相色谱法

高效液相色谱法是传统的食用合成着色剂的检测方法,通常是国家标准的第一法,HPLC测定食用合成着色剂的原理是含有着色剂的样品溶液被流动相载入固定相(色谱柱)内,由于样品溶液中各种物质与流动相和固定相之间具有不同的分配系数,会发生多次的吸附—解吸的分配过程,这使得着色剂会与其他不同物质在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个物质依次从柱内流出,通过检测器时,就会被转换成电信号传送到记录仪,然后根据图谱保留时间定性、峰面积定量。

2.分光光度法

该法的检测原理是根据着色剂分子在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度不同,对该物质进行定性和定量分析的方法,这种方法不仅操作简单、准确度高,而且重现性好。用紫外连续光谱数据对食用着色剂多组分混合物同时定量分析。该方法把吸光系数和待测浓度同时作为自变量,据分析问题建立有约束非线性数学规划模型,对于组分浓度差较小的混合物体系经一次优化分析可得待测浓度。混合物中浓度差较大的体系经优化迭代,逐步降低误差得出分析结果。该方法稳定、准确度高,相对误差低。利用双波长K系数分光光度法同时对日落黄和柠檬黄进行了测定研究,该方法样品无需预处理,原理简单,操作方便。

3.示波极谱法

示波极谱法又称“单扫描极谱分析法”,原理是以滴汞电极电解合成着色剂分析样液,根据测量电解过程中的电流—电压特性曲线的半波电位或扩散电流进行定性或定量的方法。该方法操作简便、选择性强和灵敏度高。采用示波极谱仪测定食品中人工合成色素赤藓红,结果表明,此方法的准确度和精密度符合定量分析的要求。采用示波极谱法测定了常见的苋菜红、胭脂红、日落黄、柠檬黄和亮蓝5种合成食用色素的最低检出量和检出浓度、标准曲线线性范围、加标回收率。结果表明,示波极谱法测定食品中合成食用色素,灵敏度高、精密度好、操作简便快速,适合在基层疾控检测工作中普及应用。

4.色谱—质谱联用方法

该方法的检测原理是使含有着色剂的样品在离子源中离子化,然后分析真空环境中离子的移动,通过控制离子从质量分析器到达检测器的运动而转化成实际信号来达到检测的目的。目前最常见的质谱联用仪是液相色谱串联三重四极杆质谱以及气相色谱—质谱,这种组合充分将色谱的分离功能和质谱的确证能力结合起来,不仅在定量分析能力上优越,而且提高了分析的灵敏度和选择性,除了同分异构体对分析结果的影响,此方法是目前国际上普遍采取的高灵敏度的检测方法。

5.其他的检测方法

除此之外,用于食品中着色剂检测的方法还有:毛细管电泳法,考察缓冲液种类、浓度和pH值,分离电压、进样时间、检测电位等因素对分离检测的影响,建立了辣椒粉中苏丹红Ⅰ的检测方法;微柱法,建立肉禽制品中合成着色剂快速检测方法—微柱法。此方法全程约40min,可定性检出胭脂红、柠檬黄、苋菜红、赤藓红4种色素,微柱法不需特定的实验环境,是理想的、快速定性测定合成着色剂的方法。 

主要参考资料

[1] 精细化工辞典

[2] 食品中着色剂的研究进展

[3] 食用天然色素安全性研究进展

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