Пищевой краситель Амарант

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Внешний вид и цвет продуктов пищевой, фармацевтической, парфюмерно-косметической и некоторых других отраслей промышленности определяют потребительские свойства и ассортимент изделий. Особенно актуальна проблема окраски пищевых продуктов, где цвет вместе со вкусовыми свойствами является одним из показателей качества пищевых изделий.

Для восстановления утраченной в процессе переработки естественной окраски продуктов или для окрашивания бесцветных продуктов применяют пищевые красители. В настоящее время действующими технологическими регламентами предусмотрено окрашивать кондитерские, ликеро-наливочные изделия, фруктово-ягодные и другие напитки, пищевые концентраты, кисели, такие молочные продукты как йогурты, мороженое, плавленый сыр, маргариновые и другие изделия.

Натуральные красители неустойчивы и легко подвергаются деградации в производственных условиях, поэтому в последнее время широкое применение нашли синтетические красители. Это связано с их высокой устойчивостью к изменениям рН среды и действию кислот, стабильностью к нагреванию и свету, большой окрашивающей способностью, легкостью дозирования, устойчивостью окраски при хранении продукта. В большинстве случаев они дешевле натуральных красителей. В качестве красителей в основном используются азосоединения, трифенилметановые и антрохиноновые красители.

В связи со значительным расширением ассортимента пищевых продуктов стала актуальной разработка методов контроля содержания синтетических красителей в пище, поскольку известно их негативное влияние на организм человека. Кроме того, пищевые красители поступают в окружающую среду при сбросе сточных вод предприятий пищевой промышленности, поэтому возникает необходимость их обнаружения и определения в различных объектах.

Список разрешенных синтетических красителей постепенно уменьшается. Например, Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов введены предельно допустимые нормы, рассчитанные с учетом веса человека. Для них, как и других пищевых добавок, определяются такие показатели как ПДК (предельно допустимая концентрация их в продукте), ДСД (допустимая суточная доза) и ДСП (допустимое суточное потребление) [1, 2].

Цель настоящей работы заключалась в исследовании сорбции пищевого красителя Амаранта на г-Al2O3 при различных факторах и возможностью его последующего определения методом спектроскопии диффузного отражения.

1. Обзор литературы

В данном обзоре литературы приводятся общие сведения о пищевых добавках и красителях, используемых в промышленности для создания и восстановления цвета продуктов. На примере синтетического красителя - Амаранта рассмотрены области его применение, а также влияние на организм человека. Рассмотрены основные методы определения красителей.

Общие сведения о пищевых добавках

История применения пищевых добавок (уксусная и молочная кислоты, поваренная соль, некоторые специи и др.) насчитывает несколько тысячелетий. Однако только в 19-20 веках им стали уделять особое внимание. Это связано с особенностями торговли с перевозкой скоропортящихся и быстро черствеющих товаров на большие расстояния. А также спросом современного потребителя на пищевую продукцию с привлекательными цветом и запахом. Поэтому выделяют следующие основные направления:

* увеличение срока хранения продукта;

* улучшение технологических свойств;

* обеспечение высоких сенсорных качеств продукта.

По определению объединенного Кодексного комитета экспертов ФАО-ВОЗ (JECFA) к пищевым добавкам относят "непищевые вещества, добавляемые в продукты питания, как правило, в небольших количествах для улучшения внешнего вида, вкусовых качеств, текстуры или для увеличения сроков хранения".

Масштабы распространения пищевых добавок потребовали их классификации, гигиенической регламентации, разработки способов и технологии их применения. В Европейском сообществе классифицировано около 300 пищевых добавок. Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех- или четырехзначный номер с предшествующей ему литерой "Е" (Europe) [2].

Вопросами рассмотрения и утверждения уровня пищевых добавок для конкретных продуктов питания занимается специальная комиссия ФАО/ВОЗ по разработке стандартов на продовольственные товары -- комиссия "Кодекс Алиментариус" (Codex Alimentarius). Согласно системе "Кодекс Алиментариус", классификация пищевых добавок производится по их назначению и выглядит следующим образом:

*Е 100 - Е 182 -- красители;

*Е 200 - Е 299 -- консерванты;

*Е 300 - Е 399 -- антиокислители (антиоксиданты);

*Е 400 - E 499 -- стабилизаторы консистенции;

*Е 500 - E 599-- эмульгаторы;

*Е 600 - E 699 -- усилители вкуса и аромата;

*Е 700 - Е 899 -- запасные индексы для другой возможной информации;

*Е 900 - E 999 -- антифламинги, глазирующие агенты, противопенные вещества;

*Е 1000 и далее -- эмульгаторы, загустители, глазирующие агенты, подсластители, добавки, препятствующие слёживанию сахара, соли, добавки для обработки муки, крахмала и т. д.

Безвредность пищевых добавок определяется на основе сравнительных исследований, которые контролируются Объединенным комитетом экспертов по пищевым добавкам (JECFA) ФАО-ВОЗ.

В Российской Федерации использование пищевых добавок регламентируется СанПиН 2.3.2.1078-01 "Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов" и СанПиН 2.3.2.1293-03 "Гигиенические требования по применению пищевых добавок".

1.1 Красители

Цвет пищевого продукта имеет огромное значение: это не только показатель свежести и качества продукта, но и необходимая характеристика его узнаваемости. За цвет продукта ответственны присутствующие в нём красители. Они могут содержаться в нём естественным образом или могут быть добавлены в процессе переработки. Красители восстанавливают природную окраску, утраченную в процессе обработки и хранения; повышают интенсивность природной окраски; окрашивают бесцветные продукты, например, безалкогольные напитки, придавая им привлекательный вид.

Красители подразделяют на натуральные и синтетические. К натуральным относят красители, полученные из природных источников (растения, минералы, животные, насекомые, молюски и другие). Иногда их подвергают химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. Основными пигментами природных пищевых красителей являются: желтые - флавоны, флавонолы, халконы, полиены (в том числе и каротиноиды), красные - антоцианы (могут иметь и синий или фиолетовый цвет в зависимости от условий среды), антрахиноны, бетацианы, зеленые - хлорофилл и другие. Натуральные красители не только безопасны для здоровья человека (при условии экологической чистоты используемого природного сырья), но и полезны как из-за биологической активности самих пигментов, так и за счет сопутствующих примесей (полифенолы, органические кислоты, витамины и другие биологически активные соединения). К натуральным красителям относят сахарный (карамельный) колер, хлорофилл, рибофлавин, ряд пигментов, а также растительный уголь.

Синтетические пищевые красители -- это органические соединения, не идентифицированные до настоящего времени в натуральных пищевых продуктах. С химической точки зрения их можно разделить на азокрасители, триарилметановые, ксантановые, хинолиновые, индигоидные. Все они применяются обычно в форме натриевых солей. Хорошая растворимость в воде позволяет вносить их в продукт в виде водных растворов или растворов в жидких компонентах продукта. Если необходим нерастворимый краситель, используют пигменты или алюминиевые лаки, которые получают взаимодействием натриевых солей соответствующих красителей с гидроксидом алюминия.

Области применения синтетических красителей -- это производство кондитерских изделий, напитков, молочных продуктов, консервов, мясных и рыбных продуктов, продуктов быстрого приготовления, чипсов, соусов.

Основным недостатком синтетических красителей является токсичность (в большей или меньшей степени) не только самих пигментов, но и их составных компонентов - химических реагентов, присутствующих в красителе в виде примесей.

Красители, не имеющие разрешения к применению при производстве пищевых продуктов в РФ: Е 127, Е 154, Е 173, картамус, кроцин, зеаксантин, санталин, цитранаксантин.

Красители, запрещенные к применению при производстве пищевых продуктов в РФ, Е 123 амарант, Е 121 цитрусовый красный 2 [2].

Амарант

Амарант (Amaranth, FD&C Red No.2, E123, C.I. Food Red 9, Acid Red 27, Azorubin S или C.I. 16185) (рис. 1) - это синтетическое водорастворимое азосоединение. Систематическое название trisodium (4E)-3-oxo-4-[(4-sulfonato-1-naphthyl)hydrazono]naphthalene-2,7-disulfonate. Представляет собой порошок от красновато-коричневого до фиолетового оттенка, разлагающийся при температуре от 120°C без плавления. Водный раствор вещества имеет максимальное поглощение около 523 нм.



Рис. 1. Амарант

Применение

Амарант является анионным красителем, используемым в качестве пищевого и косметического красителей. Раньше применялся в пищевой промышленности, как добавка в сухих смесях для кексов, в смеси для желе и сухих завтраках. Кроме этого используется для приготовления полуфабрикатов бисквита и безалкогольных напитков. В настоящие время получил большое распространение в производстве губных помад, румян, теней. В химической промышленности используется для окрашивания различных материалов, в том числе бумаги, кожи, волокон или пластмассы. Подобно всем азокрасителям, Амарант получали в середине 20 века из каменноугольной смолы. Амарант всё ещё легален в некоторых странах, в частности в Великобритании, где он наиболее часто используется для придания консервированной вишне её отличительного цвета. Название вещества взято от зёрен амаранта, растения с отличительным красным цветом. По списку пищевых добавок имеет код E123.

Опасность и действие на организм

На 1976 год было использовано свыше 1 миллиона фунтов красителя стоимостью 5 млн. долларов в продуктах питания, лекарствах и косметике на общую сумму в 10 миллиардов долларов. Именно в этом году в США были опубликованы исследования, которые установили статистически значимое увеличение частоты появления злокачественных опухолей у крыс, которым давали высокую дозу красителя. Также наблюдались врожденные дефекты, мертворождение, бесплодие, ранняя смерть плода и поедание собственного потомства у самок крыс. Было доказано, что употребление амаранта может спровоцировать астму, экзему и аллергические реакции (схожие по симптоматике с крапивницей) среди астматиков и людей, являющихся чувствительными к аспирину. Амарант не рекомендуется употреблять детям, поскольку он увеличивает детскую гиперактивность. Существует информация, что амарант может вызывать тератогенные эффекты (врожденные уродства) и развитие порока сердца у плода. В настоящее время Амарант запрещен для использования в пищевой промышленности на территории России, Украины, США и многих стран Европы.

1.2 Методы определения красителей

В настоящее время для определения синтетических пищевых красителей в продуктах питания применяют: хроматографические [4-6], спектрофотометрические, электрохимические методы [9,10], капиллярный электрофорез [7,8]. В данном разделе рассмотрены некоторые методы определения красителей.

Хроматографические методы

Для обнаружения красителей широко используется метод тонкослойной хроматографии поскольку он экспрессный и не требует сложной и дорогой аппаратуры. В настоящее время возможности метода увеличиваются появлению различных детектирующих устройств, с помощью которых можно не только обнаруживать, но и определять красители. В работе [6] предлагается использовать специальное устройство HP ScanJet, с помощью которого пятно красителя может быть отсканировано, а полученное изображение обработано с помощью специальных программ. После получения фотографии каждый цветовой оттенок раскладывают по составляющим аддитивной модели RGB, получая таким образом хроматограмму, где величина пика зависит от интенсивности цвета. Так были определены в смеси три красителя Желтый "солнечный закат", Тартразин и Азорубин. В работе [15] для обнаружения и определения красителей применяют денситометрию, получают денситограмму - кривую изменения оптической плотности. Выбирается несколько длин волн, соответствующих максимумам поглощения красителей, и при каждой длине волны снимается денситограмма. Поскольку величина пика пропорциональна концентрации красителя в исходном образце, строят градуировочную зависимость для определения красителей. Так могут быть определены в смеси красители Амарант, Хинолиновый Желтый, Желтый "солнечный закат", Тартразин, Азорубин, Красный Очаровательный АС, Бриллиантовый Голубой, Индигокармин, Понсо 4R.

Спектрофотометрические методы

Одним из простых и относительно недорогих методов определения является спектрофотометрический метод. Так как в реальных объектах применяются смеси красителей, то определение красителей затрудняется, поскольку спектры поглощения накладываются. Для их определения в смесях необходимо проводить математическую обработку спектров смесей красителей. Снимаются спектры поглощения растворов красителей и растворов смесей. Определяются максимы поглощения 426 нм (Тартразин) и 507 нм ( Понсо 4R). Поскольку величина оптической плотности является аддитивной, можно составить системы уравнений:

А1 = а1СTl+a2CПl (л1=426 нм)

А2 = а3СTl+a4CПl (л2=507 нм)

где А1 и А2 - величины оптической плотности для 426 и 507 нм соответственно, a1, a2, a3, a4 - коэффициенты поглощения, l - длина оптического пути Ст и СП - концентрации Тартразина и Понсо 4R. Решая систему уравнений можно рассчитать концентрации красителей в смесях.

Для определения красителя в смесях успешно применяется метод производной спектроскопии [9, 10]. В методе определяют производные от оптической плотности не по длине волны и получают соответствующие спектральные кривые в координатах производная по длине (ось ординат) - длина волны (ось абсцисс). Достоинство рассматриваемого метода состоит в том, что на спектральных кривых, записанных в координатах производная - длина волны отчетливо получаются полосы, проявляющиеся лишь в виде скрытых максимумов и нечетких перегибов на полосе поглощения при обычном представлении спектральной кривой в координатах оптическая плотность (или коэффициент погашения) - длина волны. Затем выбираются максимумы поглощения таким образом, чтобы присутствие одного из красителя не вносило минимальную ошибку в расчет концентрации другого.

Капиллярный электрофорез

Красители в смесях можно определять методом капиллярного электрофореза. Данный метод основан на разделении компонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля. Микрообъем анализируемого раствора вводят в капилляр, предварительно заполненный подходящим буфером - электролитом. После подачи к концам капилляра высокого напряжения (до 30 кВ), компоненты смеси начинают двигаться по капилляру с разной скоростью, зависящей в первую очередь от заряда и массы (точнее - величины ионного радиуса) и, соответственно, в разное время достигают зоны детектирования. В раствор, содержащий смесь красителей добавляют боратный буфер после чего происходит диссоциации карбоксильных и сульфогрупп, то есть образуются ионы, которые можно определять.

Кинетические методы анализа

Красители в смесях можно определять также кинетическими методами анализа [51]. Красители могут восстанавливать железо (III) до железа (II), а железо (II) в свою очередь вступает в реакцию с гексацианоферрат-ионом с образованием окрашенного комплекса (берлинской лазури). Поскольку скорость образования комплекса зависит от начальной концентрации и природы красителя, можно определять данные красители в растворах. Метрологические характеристики разработанного метода при анализе растворов, содержащих один краситель, приведены в табл.8.

Таблица 1. Метрологические характеристики кинетического метода определения Амаранта в водном растворе

Диапазон линейности град. зав-ти, мг/л	Предел обнаружения, мг/л
0,2 - 8	0,095

1.3 Сорбция красителей

Сорбционные методы широко используют для разделения и концентрирования микрокомпонентов, поскольку они обеспечивают хорошую селективность разделения, высокие коэффициенты концентрирования; для их осуществления не требуются сложная аппаратура. Для сорбции красителей в основном используют шерсть, пенополиуретаны, активированный уголь, хитозан, перлит, кремнезём, а также бентонитовые глины, рисовую шелуху, волосы и т.д.

Сорбция на оксиде алюминия

Оксид алюминия представляет собой доступный механически прочный и гидролитически устойчивый сорбент, нашедший широкое применение в органическом анализе. В отличие от поверхности кремнезема, поверхность оксида алюминия химически неоднородна, на ней присутствуют бренстедовские кислотные и основные, а также льюисовские кислотные активные центры, что обусловливает возможность взаимодействия поверхности оксида алюминия с различными соединениями по различным механизмам.

Гидроксильные группы на поверхности оксида алюминия ведут себя как бренстедовские кислотные центры. Кислотный и основный центр образуются при дегидратации двух соседних ионов OH? в виде молекул воды:

(1- льюисовский кислотный центр; 2,4 - основные центры; 3 - бренстедовский кислотный центр).

Льюисовский кислотный центр представляет собой не полностью координированный атом алюминия, образующийся при дегидратации, а слабый бренстедовский центр - центр типа Льюиса, сорбировавший воду; основный центр рассматривается как отрицательно заряженный атом кислорода. В литературе описана подробная схема поверхности г-Al2O3 [17, 18], а также основная информация о свойствах и строении льюисовских кислотных центров, определяющих электроноакцепторные свойства дегидроксилированной поверхности [19, 20].

Одним из основных факторов, влияющих на сорбцию органических веществ на поверхности оксида алюминия, является кислотность среды. Сила взаимодействий сорбент - сорбат зависит от зарядового состояния поверхности. С увеличением кислотности среды растет число бренстедовских кислотных центров поверхности, возрастает общий положительный заряд. Таким образом, сорбция отрицательно заряженных органических частиц за счет электростатических взаимодействий должна увеличиваться при уменьшении рН среды. При рН > 7 (точка нулевого заряда поверхности оксида алюминия рН 7-8) [26] поверхность сорбента имеет отрицательный заряд, поэтому сорбция отрицательно заряженных форм невозможна. Такая закономерность наблюдалась, например, при сорбции тайрона и нитрозо-Р-соли, имеющих структуру во многом подобную структуре анионных пищевых красителей [21].

2. Экспериментальная часть

2.1 Реагенты и аппаратура

В работе использован пищевой краситель Амарант, относящийся к красителям. Некоторые характеристики Амаранта приведены в табл. 2. Исходный раствор красителя Амаранта (с = 1 г/л) приготовлен растворением точной навески реагента в дистиллированной воде. Рабочие растворы (с = 0,1 г/л) готовили разбавлением исходного раствора в воде.

Для создания необходимого значения рН раствора использовали стандартные растворы 0,1, 1 и 2 М HCl и 0,01 М NaOH, для изучения влияния ионной силы использовали 1 М NaCl (ионную силу еще не изучали).

Молекулярные спектры поглощения снимали на спектрофотометре СФ-103 (Аквилон), в диапазоне от 200 до 700 нм, в стеклянных кюветах (l = 1 см), с промером базовой линии по растворителю. Измерение оптической плотности проводилось на спектрофотометре СФ-46 (ЛОМО, г. Санкт-Петербург) в стеклянных кюветах (l = 0.3, 1, 2 см).

Таблица 2. Некоторые характеристики Амаранта

Краситель	Молекулярная масса, г/моль	рКа *	Форма
Амарант	604,473

Пробирки встряхивали на механическом вибросмесителе ЭКРОС-6500. Для измерения рН растворов использовали рН-метр "ЭКСПЕРТ-рН". Спектры диффузного отражения в видимой области снимали на мини-спектрофотометре Eye-One Pro (X-Rite).

2.2 Подготовка сорбента

В качестве сорбентов использовали Диасорб-130-С16 (удельная поверхность 250 м2/г, размер частиц: 40-160 мкм) и г-Al2O3 (удельная поверхность 138 м2/г, размер частиц: 63-200 мкм). Сорбент Диасорб-130-С16 предварительно перед использованием смачивали спиртом.

Методика эксперимента

Изучение проводили в статическом режиме. Диасорб-130-С16 помещали в отдельные пробирки и предварительно смачивали спиртом, в случае с г-Al2O3 этого не требовалось. Пробирки встряхивали на вибросмесителе в течение времени, необходимого для установления сорбционного равновесия (15-30 мин). Раствор над сорбентом сливали и использовали для определения равновесной концентрации красителя с помощью спектрофотометрического метода анализа.

Изучение влияния кислотности раствора. В градуированные пробирки вносили рабочий раствор красителя необходимой концентрации и создавали соответствующее значение рН, добавляя 0,1, 1 или 2 М раствор соляной кислоты, или гидроксида натрия, разбавляли до 10 мл водой и измеряли рН. Затем подготавливали отдельные пробирки с сорбентом. В случае с Диасорб-130-С16 встряхивание проводили 15 мин, а с г-Al2O3 - 30 мин.

Влияние ионной силы. В целях изучения влияния ионной силы раствора на абсорбцию Амаранта была исследована серия растворов с одинаковой концентрацией красителя и разным содержанием NaCl.

Спектрофотометрическое определение Амаранта. Содержание красителя в водной фазе определяли спектрофотометрически по собственному поглощению при 523 нм. Содержание в фазе сорбента рассчитывали по разности между исходной концентрацией и равновесной концентрацией в водной фазе. Степень сорбции R рассчитывали по формуле:



где Сисх- исходная концентрация Амаранта, мкМ;

Сравн - концентрация Амаранта в растворе после сорбции, мкМ.

Съемка спектров диффузного отражения. После проведения сорбции сорбенты отделяли от растворов, высушивали на воздухе и измеряли спектры диффузного отражения.

Функцию Гуревича-Кубелки-Мунка F рассчитывали по формуле:

где R - измеренный коэффициент диффузного отражения при длине волны минимального отражения (максимального поглощения).

Для построения градуировочной функции использовали различные концентрации Амаранта при постоянном значении кислотности водного раствора.

Результаты и обсуждение

В настоящее время не стоит проблема определения красителей. Для определения используют селективные методы анализа, такие как тонкослойная хроматография, капиллярный электрофорез, высокоэффективная жидкостная хроматография, спектрофотометрия и т.д. Однако стоит проблема в выделении из матрицы. Все известные методы связаны с выделением, десорбцией и определением, а работ по определению на поверхности сорбента нет. В связи с этим нами изучена сорбция Амаранта на г-Al2O3 и определены его содержания спектроскопией диффузного отражения. В данном случае мы совмещаем выделение и определение в матрице сорбента, что является преимуществом перед другими методами.

2.3 Зависимость сорбции Амаранта от рН

Для красителя ЗП характерно резкое изменение спектра поглощения при изменении рН раствора. В структуре ЗП имеются три сульфо-, две амино-группы и одна гидроксогруппа. В кислой среде (1 М НСl) в соответствии со значением рКа1 преобладает молекулярная и частично ионизированная форма. При увеличении рН раствора происходит дальнейшая диссоциация и переход к три-аниону при рН>7, что сопровождается значительным увеличением полосы поглощения при 624 нм и практически полным исчезновением поглощения при 450-430 нм.

В статическом режиме изучена эффективность извлечения ЗП в зависимости от рН раствора. Степень извлечения красителя на Диасорб-130-С16 максимальна в широком интервале рН (1 М НСl - рН 6) и достигает 99 %. Дальнейшее увеличение рН приводит к уменьшению степени сорбции, что связано с увеличением заряда молекулы в соответствии с рассчитанным значением рКа2. Поверхность кремнеземного сорбента Диасорб-130-С16 гидрофобна, поэтому можно сделать вывод, что сорбция осуществляется за счет гидрофобных взаимодействий.

Рис. 3. Молекулярные спектры поглощения ЗП: а - 0,5 М HCl, б - 0,2 M HCl, в - нейтральная среда (pH=6,5), г - щелочная среда (pH=10,5)

При получении гидрофобизированных кремнеземов не все силанольные группы кремнезема вступают в реакцию с кремний-органическим модификатором, поэтому часть групп остается свободной и способной оказывать влияние на сорбцию. Для оценки влияния остаточных силанольных групп на извлечение красителя изучена его сорбция на немодифицированном кремнеземе (рис. 5). Установлено, что кремнезем КСК-Г извлекает ЗП (13 - 26 %), причем максимальная степень извлечения наблюдается при рН 2, что соответствует точке электронейтральности поверхности кремнезема [12]. Следовательно, возможно, что сорбция ЗП происходит дополнительно за счет специфических взаимодействий ароматической структуры сорбатов и гидроксильных групп кремнезема.

Спектры диффузного отражения образцов, обработанных раствором ЗП в интервале 1,8 М НСl - рН 6 (рис. 6), имеют только одну полосу поглощения при 620-630 нм. Однако в водном растворе, как видно из рис. 3, этот реагент в видимой области спектра имеет две полосы поглощения 430-450 и 624 нм, интенсивность которых зависит от рН раствора. Форма красителя, которая имеет лмакс при 624 нм в водном растворе доминирует в нейтральной и щелочных средах. Следовательно, несмотря на различные формы существования ЗП в водном растворе в изученном диапазоне кислотности, сорбируется только одна.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Зависимость степени сорбции Зеленого прочного FCF от pH на Диасорб-130-С16 (mс =0,10 г, с=1,2·10-5 М, Vв=10 мл)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Зависимость степени сорбции Зеленого прочного FCF от pH на КСК-Г (mс =0,10 г, с=1,2·10-5 М, Vв=10 мл)

Рис. 6. Спектры диффузного отражения Зеленого прочного FCF от рН на Диасорб-130- С16, снятые с помощью мини-спектрофотометра Eye-Pro (mс =0,10 г, с=1,2·10-5М, Vв=10 мл)

Диасорб-130-С16, обработанного раствором Зеленого прочного FCF при различной кислотности (mс =0,10 г, с=1,2·10-5 М, Vв=10 мл).

На основании спектров диффузного отражения, полученных для образцов сорбентов, обработанных растворами красителей при разных значениях рН водных растворов, была построена зависимость функции Гуревича-Кубелки-Мунка (F) от рН (рис. 7). Как видно из рисунка функция F выше в области 1 НСl - 0,2 М НСl, хотя степень извлеченния одиаков в интервале 1 М НСl - рН 6,3. Возможно, что это связано с изменением спектральных характеристик красителя на поверхности сорбента.

2.4 Время установления сорбционного равновесия

Одним из важнейших параметров сорбционного процесса является время установления сорбционного равновесия, которое в основном определяется поверхностью и структурой самого сорбента. Как видно из рис. 8. время достижения равновесия составляет 15 мин.

Рис. 8. Зависимость степени сорбции Зеленого прочного FCF от времени контакта фаз на Диасорб-130-С16 (рН=1,1, с=12,4 мкМ, Vв=10 мл, mc=0,10 г)

2.5 Влияние ионной силы на сорбцию Зеленого Прочного

Изучена зависимость степени извлечения от ионной силы раствора. Полученные данные представлены на рис. 9. Как видно из рисунка степень сорбции Зеленого прочного остается постоянной в широком диапазоне концентрации хлорида натрия. Так как Диасорб-130-С16 является гидрофобным сорбентом, а присутствие электролита не влияет на сорбцию красителя, подтверждает гипотезу о преимущественно гидрофобном механизме.

пищевой краситель продукт



Рис. 9. Зависимость степени сорбции от ионной силы (с=6,2 мкМ, pH=1,10, mс=0,10 г, л=630 нм)

2.6 Градуировочный график

С ростом концентрации красителей наблюдается увеличение интенсивности полосы поглощения в спектре диффузного отражения сорбентов и значений функций F, что может быть использовано для определения этих соединений непосредственно в фазе сорбента. Построен градуировочный график зависимости функции F образца сорбента, полученного в оптимальных условиях извлечения ЗП, от его концентрации в водном растворе (рис. 10). Объем анализируемых растворов во всех случаях составлял 10 мл. Уравнения графика приведено на рисунке. Диапазон линейности для ЗП составляет - 1,2 - 10,0 мкМ/л.

Рис. 10. Градуировочная функция Гуревича-Кубелки-Мунка для Зеленого прочного FCF на Диасорб-130-С16 (рН= 6,3, mс =0,10 г, Vв=10 мл, л=620 нм)

Выводы

Собрана и проанализирована литература по определению красителей.

Исследовано влияние различных факторов на сорбцию Зеленого Прочного на гидрофобизированном кремнезёме. Установлено, что сорбция ЗП на Диасорб-130-С16 максимальна в кислой области 1 М НСl - рН 6,3 и составляет 99 %. В случае с КСК-Г степень сорбции максимальна при pH=2 и составляет 26 %. Оптимальное время сорбции составляет 15 мин.

Изучено влияние ионной силы. Выявлено, что степень сорбции Зеленого прочного остается постоянной в широком диапазоне концентрации хлорида натрия. Так как Диасорб-130-С16 является гидрофобным сорбентом, а присутствие электролита не влияет на сорбцию красителя, подтверждает гипотезу о преимущественно гидрофобном механизме.

Построен градуировочный график зависимости функции F образца сорбента, полученного в оптимальных условиях извлечения ЗП, от его концентрации в водном растворе. Диапазон линейности для ЗП составляет - 1,2 - 10,0 мкМ/л.

Литература

1. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. М.: Пищепромиздат, 2001. 528 с.

2. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки:Энциклопедия. СПб: ГИОРД,2004. 808 с.

3. Combes R.D, Haveland-Smith R.B. A review of the genotoxicity of food, drug and cosmetic colours and other azo, triphenylmethane and xanthene dyes// Mutat. Res. 1982. V. 98. P. 101-248.

4. Kucharskaa M., Grabka A., A review of chromatographic methods for determination of synthetic food dyes. // Talanta. 2010. V. 80. Р.1041 - 1050.

5. N. Yoshioka , K. Ichihashi. Determination of 40 synthetic food colors in drinks and candies by high-performance liquid chromatography using a short column with photodiode array detection. // Talanta. 2008. V. 74. P. 1408-1413.

6. Soponar F., Catalin A., Sarbu C., Quantitative determination of some food dyes using digital processing of images obtained by thin-layer chromatography // J. Chromatography A. 2008. V. 1188. P. 295 - 300.

7. Prado M., Vilas Boas L., Bronze M. Validation of methodology for simultaneous determination of synthetic dyes in alcoholic beverages by capillary electrophoresis . // J. Chromatography A. 2006. P. 231 - 236.

8. Hsi-Ya Huang, Ying-Chieh Shih, Yun-Chieh Chen. Determining eight colorants in milk beverages by capillary electrophoresis. // J. Chromatography A. 2002 P. 317-325.

9. Sacide Altino, Suna Toptanw. Determination of Tartrazine and Ponceau-4R in Various Food Samples by Vierordt's Method and Ratio Spectra First-Order Derivative UV Spectrophotometry // Journal of food composition and analysis. 2002. V. 15. P. 667 - 683.

10. Vidotti E. C., Cancino J. C Simultaneous Determination of Food Dyes by First Derivative Spectrophotometry // Analytical sciences. 2005. V 21. P. 149 - 153.

11. Айлер Р. Химия кремнезема: Пер. с англ./ Под ред. Прянишникова.-М.: Мир,1982. Т. 1, 2. 1127 с.

12. Химия привитых поверхностных соединений. П/ред Г.В.Лисичкина, М.: Физматлит, 2003. 592 с.

13. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хромотографии. П/ред Г.В.Лисичкина, М.: Химия, 1986. 248 с.

14. Аляри В.В., Дмитриенко С.Г., Батов И.В., Золотов Ю.А. // Журнал аналитической химии. 2011. Т. 66. №2. С. 148-154.

15. Vlajkovic J., Andric F., Ristivojevic P. Development and validation of a TLC method for the analysis of synthetic food-stuff dyes. // J. of L. Chromatography and Related Technol. 2013. V 36. P. 2476-2488.

16. Wang Y., Kokot S. Simultaneous kinetic spectrophotometric analysis of five synthetic food colorants with the aid of chemometrics. // Talanta. 2009. V. 78. P. 432 - 441.

17. Танабе К. Твердые кислоты и основания. М.: Мир. 1973. 184 с.

18. Строение и свойства адсорбентов и катализаторов. П/ред Б.Г.Линсена. М.: Мир. 1973. 654 с.

19. Marchese L., Bordiga S., Coluccia S. Structure of the surface sites of -Al2O3 as determined by high-Рesolution transmission electron microscopy, computer modeling and infrared spectroscopy of adsorbed CO. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1993. V. 89. P. 3483-3491.

20. Morterra C., Magnacca G. Surface characterization of modified aluminas. Part 5.--Surface acidity and basicity of CeO2-Al2O3 systems // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1996. V. 92. P. 5111-51116.

21. Тихомирова Т.И., Кубышев С.С., Иванов А.В., Нестеренко П.Н. Сорбент на основе оксида алюминия, модифицированного тайроном. // Журн. физич. химии. 2009. Т. 83. №7. С. 1360-1364.

Размещено на Allbest.ru