食品中苋菜红提取及分析方法探讨

侯培磊，王露露，彭珂珂

(青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266000)

很多时候，消费者对于食品的第一印象是颜色，这种表征特性直接反映了食品的质地和新鲜程度。为了吸引更多的关注，很多商家会使用食物着色剂对食品的颜色进行“二次加工”。着色剂通常分为天然色素和合成色素2种类型。从植物、真菌或昆虫分泌物中提取出来的叫天然色素，很容易受光照、温度和pH等条件的影响而降解。合成色素是由一些化学物质转化而成，受环境影响较小，颜色均匀，成本大大降低，比天然色素应用得更加广泛[1-3]。合成色素主要包括偶氮染料、三苯甲烷、蒽类物质、靛蓝以及喹诺酮类。其中偶氮染料[4]比重最大，约占食品添加剂的65%。苋菜红是偶氮染料的一种，由1-萘胺-4-磺酸和2-萘酚-3,6-二磺酸重氮化偶合制成。这种红褐色颗粒能溶于水，微溶于乙醇，不溶于植物油，可以提供钠、钾或钙盐。世界卫生组织和粮农组织规定的用量是0～0.5 mg/kg，在中国，食品中苋菜红的最大允许用量为0.025～0.3 g/kg[5]。本文综述了苋菜红的提取和分析方法，能够更为精准地确定它在食品中的用量，也为今后检测技术的开发应用提供了依据。

1 苋菜红的毒理学特性

在生物体内，苋菜红能够与细胞和DNA之间进行相互作用，浓度过高时会抑制细胞生长，导致染色体断裂，具有很高的遗传毒性。Sarikaya等[6]发现，苋菜

红会增加基因突变的频率，引起基因毒性效应。此外，苋菜红能够诱导结合人血清蛋白，改变蛋白质的构象，增大其表面疏水性。血红蛋白的二级结构被改变后，螺旋稳定性就会受到影响，从而丧失输送氧的能力[7]。

2 苋菜红的提取方法

2.1 固相萃取(SPE)

固相萃取是提取食品中合成色素常用的方法，它能够将干扰成分淘汰，只提取包含目标分析物的纯物质，操作快速简便。固相萃取法包含4个步骤：首先排除空气并且活化萃取颗粒表面上的配位体；加载样品；洗涤以除去不含目标分析物的干扰成分；最后进行洗脱以从吸附剂中释放目标分析物。分散固相萃取富集法是固相萃取法的延续，是一种以聚多巴胺包覆四氧化三铁纳米粒子作为萃取剂的提取方法。纳米材料的使用使样品回收率高达91.9%，具有灵敏度高、重复性好的显著优点[8]。Andrade等[9]用C18的固相萃取试剂盒与体积分数为18%的异丙醇从饮料中提取苋菜红，回收率达到81%。

2.2 液-液萃取(LLE)

液-液萃取(LLE)称为溶剂萃取法，是利用2种互不相溶的液体对同种化合物溶解性的差异进行分离。Martin等[10]使用液-液萃取技术提取了碳酸饮料、酒精饮料、糖浆、冰淇淋和巧克力中的苋菜红，回收率为90.9%。采用双水相系统，利用离子液体进行微萃取，使分离效率大大提高。

2.3 膜分离

膜是一层薄薄的半渗透性物质，具有过滤的特性，能够在一定程度上去除食品饮料中的干扰物质。使用膜过滤法对饮料样品中的苋菜红进行提取，过滤后的饮料样品杂质变少，明显更容易进行后续处理[11]。

除了传统的提取方法之外，越来越多的绿色化学方法也在蓬勃发展，如电膜萃取、微波辅助萃取、超声辅助提取、浊点萃取等。研究人员正在突破原有技术，提高提取效率的道路上不断努力。

3 苋菜红的分析方法

3.1 高效液相色谱法(HPLC)

高效液相色谱法(HPLC)常用于分析色素。大部分高效液相色谱配有紫外-可见光、二极管阵列或者光电二极管阵列探测器。其流动相和固定相多种多样，常用的分离柱有十八烷基柱和单体辛基柱。高效液相色谱-分光光度法测得碳酸饮料、鸡尾酒、糖果、果冻和冰淇淋中苋菜红的检测限和定量限分别为6.4，19 ng/mL[12]。在高效液相色谱法的基础上衍生的超高效液相色谱(UHPLC)法，不仅具有更高的分析精度，而且分析时间也大大缩短。采用超高效液相色谱法测定肉制品中苋菜红的含量，得到检测限为0.02 mg/kg，定量限为0.05 mg/kg[13]。

3.2 液相色谱-质谱联用法(LC-MS/MS)

液相色谱-质谱联用法是用于确定食品中色素的色谱技术之一。其原理与普通的高效液相色谱法相同，需要选择合适的流动相和固定相。但质谱仪能够克服光谱干涉，使测量结果更为准确。Martin等建立了基于液相色谱-质谱联用的色谱分析方法来测定冰淇淋、巧克力和糖果中的苋菜红，检测限和定量限分别为5，10 mg/kg。

3.3 薄层色谱(TLC)

薄层色谱(TLC)是另一种基本的色谱方法，它通过比较样品与标准品的比移值和颜色，来筛选食品中未知化合物。薄层色谱载样量相对较少，一般以硅胶作为固定相，流动相是根据样品性质的差异来选择的。利用薄层色谱法测定饮料中的苋菜红，与高效液相色谱法相比，其检测限更低一些，灵敏性也不够突出。

3.4 电化学传感器

近年来，电化学传感器以其灵敏度高、操作简便、选择性好、易于小型化等优点，在蛋白质组学、生物化学、药物和食品分析等领域得到了广泛的应用。在电化学体系中，关键的一点是设计和修饰高灵敏性和选择性的工作电极。最近，研究人员开发了基于石墨烯纳米片的电化学传感器平台来检测饮料中苋菜红的含量。在N-甲基吡咯烷酮中实现石墨粉末的超声剥离，使线性范围从2.5 nm拓宽到125 nm。在电化学体系中，不同射频聚合物与苋菜红的氧化反应表现出不同的电化学活性，这种新的传感系统在监测合成色素中具有良好的应用前景[14]。

3.5 分子印迹聚合物(MIPs)

分子印迹聚合物(MIP)是为目标分子设计的具有特定空腔的仿生合成受体。分子聚合物不仅能够特异性地结合靶分子，而且可以参与到光纤传感器的组成中，在环境分析化学、临床分析和食品等领域都有广泛应用。新开发的一种新型分子印迹电化学传感器，使用了由磁场诱导氧化还原石墨烯与四氧化三铁自组装的复合材料[15]。在分子印迹技术中，复合物包括苯胺的功能单体、苋菜红样品和四氧化三铁，将它们通过p-p堆积和氢键自组装预先置于模板上，然后在磁场感应下进行聚合。

3.6 毛细管电泳(CE)

电泳是一系列分离技术的通用名，涉及到电场在毛细管中的应用。根据分离模式不同，毛细管电泳法可分为毛细管区带电泳、毛细管胶束电动色谱和毛细管等速电泳。由于毛细管内径较窄，毛细管电泳技术容样量很低，导致分析物的检测下限也很低。不过，用该法检测饮料和雪糕中的苋菜红，还是取得了不错的效果。用毛细管区带电泳法结合PDA检测器测定饮料中苋菜红的含量，在波长为280 nm处，苋菜红的检测限和定量限分别是1.1，3.61 mg/mL[16]。

4 结论与展望

在加工过程中，食品的外观很容易受各种刺激发生改变。将苋菜红作为食品添加剂应用于食品中，能够弥补这一缺陷，保证食品的市场经济价值[17，18]。但是苋菜红含有大型复合含偶氮基团(N1/4N)和芳香环，对人体和动物潜在的遗传毒性、细胞毒性是不可忽视的。想要将苋菜红的用量控制在国家规定范围内，就必须依靠各种提取分析技术。由于检测方法不够系统完善，苋菜红等食品添加剂被滥用的现象一直存在，这些毒性很强的有机化合物也对人们的生产生活造成影响。本文将近年来食品中苋菜红通用的提取和检测方法进行整合，展现了各自的性质特点，为今后食品添加剂的检测工作提供一个借鉴。

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