初红涛 于 淼 陈嘉琪 姚 冬 苏立强 秦世丽 齐海燕

(齐齐哈尔大学，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

食品的颜色可以影响人的食欲，促进消化液的分泌。制作食品时，常常添加食用色素以增强颜色美感[1-3]。天然色素安全性较好，但稳定性不好，成本较高，保质期短；而人工合成色素价格低廉、稳定性及染色性能好，备受相关行业的青睐[4]。合成色素一般不会向人体提供营养物质，若按相关规定使用，不会对人体造成危害，但过量使用会对人体有一定的危害(包括毒性、致泻性和致癌性等)。因此食品中合成色素的问题一直备受关注[5-7]，需寻找一种快速检验出食品中色素的方法。

目前，人工合成色谱含量的检测方法主要有高效液相色谱法[8-10]、液体核磁共振法[11]、毛细管电泳法[12]、分光光度法[13-14]、极谱法[15-16]等。其中高效液相色谱法为主要的分析方法，但该方法检测灵敏度高，前处理简单，对于复杂组分分析优势明显，但样品前处理时间较长，且操作者需具备一定的技术积累，不利于大批量简单样品的快速测定，同时所需仪器价格昂贵。相较于上述方法，循环伏安法具有操作简便、分辨率高、分析速度快、所用仪器简单等特点，十几秒钟即可完成试样溶液的谱图扫描，适合大批试样的常规分析，更适合在基层检测工作中普及应用。试验拟采用循环伏安法测定几种市售饮料和果冻中柠檬黄及日落黄含量，考察测试底液pH及底液中盐的添加对测试结果的影响，同时对方法的稳定性、检出限、准确性进行测定，以建立循环伏安法快速检验食品中的几种合成色素的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

铁氰化钾：分析纯，天津市北辰方正试剂厂；

氯化钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、氢氧化钠、盐酸：分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司；

柠檬黄、日落黄：分析纯，上海晶纯试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

电化学工作站：CHI660E型，上海辰华仪器有限公司；

pH计：FE20型，梅特勒—托利多仪器有限公司；

甘汞电极(参比电极)：CHI150型，上海辰华仪器有限公司；

玻碳电极(工作电极)：CHI104型，上海辰华仪器有限公司；

铂柱电极(对电极)：CHI115型，上海辰华仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 电极的预处理及活化

(1) 预处理：以玻碳电极为工作电极，电极使用前依次对电极进行打磨抛光、去离子水冲洗、硝酸水溶液浸泡、乙醇浸泡、超纯水中超声处理。

(2) 活化：电极彻底清洗干净后，在0.1 mol/L硫酸溶液中以循环伏安法对电极进行活化。设置高电位0.1 V，低电位-0.1 V，电位扫描直至图形稳定；取适量铁氰酸钾溶液于电解池中，将三电极插入电解池中，连接电化学工作站，在电势0.6～-0.2 V范围内进行扫描，扫描多次使图形稳定。

1.2.2 样品预处理

(1) 液体饮料样品：准确移取25.0 mL样品于烧杯中，置于铸铁调温加热板，温度60 ℃，加热驱除CO2，用0.1 mol/L NaOH和HCl溶液调pH至中性。将处理过的样品转移至50 mL容量瓶中，去离子水定容，备用。

(2) 果冻样品：称取10.324 g果冻样品置于小烧杯中，加入15 mL去离子水，水浴加热使其完全溶解，超声混匀，离心，过滤，取滤液，将pH调至中性，转移至50 mL容量瓶中，去离子水定容，备用。

1.2.3 检测过程 采用三电极体系(工作电极、参比电极、对电极)，依次为玻碳电极、饱和甘汞电极(SCE)以及铂丝电极；以循环伏安法为测试方法，电位扫描范围-1.5～0.6 V以0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液为底液，同时考察底液pH及盐的添加对测试灵敏度的影响。

1.2.4 数据处理 所有试验重复5次，数据结果以平均值表示，采用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 电极活化

由图1可知，在硫酸溶液中经多次循环伏安扫描，得到的循环伏安(CV)图形稳定，氧化还原过程对称，说明该反应可逆；在铁氰酸钾溶液中，玻碳电极上发生了氧化还原反应，电极活化后达到使用要求。

图1 活化CV图

2.2 底液的选择

2.2.1 最佳pH的确定 由图2～5可知，柠檬黄和日落黄的检测结果相似，均为溶液接近中性时峰电流较大，当pH为6.8时，柠檬黄、日落黄的峰电流分别为3.74，2.49 μA。故中性底液为较佳的测试条件。

2.2.2 添加剂的确定 由图6～9可知，当以0.1 mol/L硝酸钾为底液时，柠檬黄、日落黄对应峰电流值最大，分别为4.23，3.01 μA。所以选择0.1 mol/L硝酸钾作为底液添加剂。

2.3 实际样品的测定

在0.1 mol/L硝酸钾底液中，柠檬黄、日落黄的峰电流与浓度间的标准曲线方程分别为y=2.853 9x+0.146 9(R2=0.971 5)，y=2.551 1x+0.834 1 (R2=0.976 7)，当浓度为0.1～0.8 μg/mL时，峰电流与浓度呈较好的线性关系。

图2 柠檬黄在不同pH时的CV图

图3 柠檬黄在不同pH时的的峰电流

图4 日落黄在不同pH时的CV图

图5 日落黄在不同pH时的峰电流

图6 电解质溶液对柠檬黄循环伏安曲线的影响

图7 电解质溶液对柠檬黄峰电流的影响

图8 电解质溶液对日落黄循环伏安曲线的影响

样品的循环伏安测试图如图10所示，根据样品测得的峰电流值，结合标准曲线方程，经计算后得到的质量浓度如表1所示。

由表1可知，5种样品中柠檬黄色素含量为4.88～6.06 mg/kg，日落黄含量为4.37～5.22 mg/kg。GB2760—2014中关于饮料中柠檬黄、日落黄使用的最大限量为0.1 g/kg，关于果冻样品中柠檬黄的使用限量为0.05 g/kg、日落黄的使用限量为0.025 g/kg，说明5种样品中色素含量均符合国家标准。

图9 电解质溶液对日落黄峰电流的影响

图10 样品的CV图

表1 5种实样的测试结果

2.4 方法稳定性及检测限

2.4.1 方法稳定性 由表2可知，柠檬黄、日落黄的相对标准差分别为2.1%，2.3%，表明方法稳定性较好，可满足要求。

2.4.2 检出限 试验表明，柠檬黄、日落黄的检出限分别为1.12，1.43 mg/kg。

2.5 样品加标回收率

由表3、4可知，当加标浓度为2.0 mg/kg时，柠檬黄回收率为93.0%～111.5%，日落黄回收率为91.5%～114.5%。

表2 柠檬黄和日落黄测定的稳定性

表3 柠檬黄的加标回收率

表4 日落黄的加标回收率

3 结论

通过循环伏安法测定了5种食品中柠檬黄和日落黄含量，对底液的pH、添加剂种类及用量进行了优化，建立了快速测定食品中柠檬黄、日落黄的方法。该方法重现性好、操作简单、快速准确，仪器易于普及，避免了使用大型昂贵设备，更适合在基层检测工作中普及应用。后续可进一步提高方法的检测灵敏度及拓展合成色素的检测种类。