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天然食品及食品原料多数本身具有特有的色泽和香味,人们在长期的生活习惯中也认识了各种食品应有的色泽,食品的色泽已经成为食品的一个重要感官指标。然而,食品在保存及加工过程中,其色泽往往会有不同程度的变化,为了改善食品的色泽,使食品尽可能恢复原来的颜色,除采取一定护色措施外,往往还得添加一定量的食用色素,进行着色。
食用色素就来源可分成两大类:天然色素和合成色素
天然色素的优缺点:
1、优点:
⑴ 其色素是从一些动物、植物组织中提取出来;
⑵ 安全性高;
2、缺点:来源:考试大
⑴ 稳定性差(对光、热、酸、碱等条件敏感);
⑵ 着色能力差;
⑶ 难以调出任意的色泽;
⑷ 资源短缺,不能满足食品工业的需求;
⑸ 价格昂贵。
合成色素优缺点:
1、优点:
⑴ 资源十分丰富(来自于煤焦油及其副产品);
⑵ 稳定性好、色泽鲜艳、着色力强、能调出任意颜色;
⑶ 价格低廉;
⑷ 应用广泛;
2、缺点:
⑴ 毒性较大(因为属合成所以毒性大,有的甚至致癌);
⑵ 食用剂量加以限制。
对合成色素在测定时采用的几大步骤如下:
样品前处理→提纯→分离→鉴别(何种色素)→定量(此色素含量是否超标)
⑴ 前处理方法有:前处理不外乎是将样品打浆或者将着色部分用刀刮下,定容、吸附、解吸等方法处理;
⑵ 提纯的方法
(1) 羊毛染色法:此法应用较广泛,主要是简单,材料容易弄到,操作也方便。缺点为:要在热的酸性条件下吸附色素,用氨溶液解吸色素时,往往色素起变化。当溶液中含量低时(色素含量低),用羊毛染色法吸附色素不完全,回收率低;
(2) 聚酰胺粉法:此法是分离两种以上的色素,是目前比较理想的方法,因为食品中大多数使用拼色。聚酰胺粉在酸性溶液中能与人工合成色素牢固地结合,并能在很稀的溶液中吸附色素,但对天然色素的吸附不紧密,能被甲醇-甲酸洗脱下来;
(3) 离子交换法考试大论坛
(4) 分子筛分离法
⑶ 目前分离方法
(1) 滤纸层析法;(2) 薄层层析法;(3) 柱层析法;(4) 电泳法
⑷ 色素鉴定方法
(1) 采用纸层析法进行定性(与标准样进行对照 Rf);
(2) 采用薄层层析、比色的方法进行定量。
在食品中添加色素,经常是由两种以上的色素配合而成的拼色,对色素的测定,先处理、提纯,然后把每一种色素要分离开,再对每一种色素的量进行定量。
目前,在食品行业中使用单一色素已经比较少,大多数使用复合色素方可达到比较满意色泽,因而给分析工作者带来一定困难。目前合成色素的测定方法主要有:(1)薄层层析法;(2)高效液相色谱法。
薄层层析法(聚酰胺粉法)
1、原理
聚酰胺是具有二极性的化合物,在酸性条件下与水溶性酸性染料结合,而与天然色素、蛋白质、脂肪、淀粉等物质分离,然后再在碱性条件下解吸色素,再在薄层层析法进行分离鉴别,与标准比较定性、定量(纸层析进行定性,薄层层析进行定量)。
2、操作步骤
食品其形态是千变万化的,添加在食品中的色素方式亦是各种各样的,有的拼色加入,有的加在食品的表层几个色素点,有的覆盖一层色素, 有的用色素和鸡蛋,很形象地作成传说中的故事、动物、花卉以及象征丰收、延年益寿、节日愉快、生日快乐等附在食品的最显眼的地方,属于这类食品的有中式糕点、西式糕点,还有饮料、小食品等色素的测定。样品不同,处理方法则就不一样。
⑴ 样品表面色素的测定
如中式、西式、生日蛋糕、节日寿糕一类,首先将代表性的样品整体称重,记录重量,然后分别取下相同着色部分,进行提取和分离,不要将部分着色样品和整个或大部分不着色样品混在一起。如果这样,分离就困难,而且增加分离误差,使结果偏差大,例如一块蛋糕重500g,取下色素部分经测定是50mg,表示500g重的含量即万分之一。
⑵ 样品外皮色素的测定
如儿童食品中的糖豆、朱古力豆、红心果等样品,只需将外表皮色素用少量的水溶下来(在用水溶解之前,先称重量并记录),并定容一定体积(将没有色素的样品弃去),供检验用,其计算与上面一样。
⑶ 非酒精性饮料中色素的测定(各种汽水、桔子汁等)
(1) 吸附
吸50ml样→与烧杯中→在电炉上加热至沸→不断搅拌除CO2→加1g聚酰胺粉(60℃活化1小时)→充分搅拌→使色素完全被聚酰胺粉吸附→用布氏漏斗过滤→用80℃热水20ml洗沉淀物→用甲醇-甲酸(6┱4)20ml再洗沉淀物(除天然色素)→直到滤下来溶液无色→再用80℃热水150ml分次洗沉淀物。
(2) 解吸
在不抽滤条件下,将9┱1乙醇氨液加在沉淀物中使吸附在聚酰胺粉上的色素全部解脱下来,收集于蒸发器中,水浴中浓液到5ml左右,加3滴20%柠檬酸溶液(使色素稳定),定容10ml,供薄层点样用。
(3) 注意事项
样品在加入聚酰胺粉之前,要用20%的柠檬酸调节pH=4(聚酰胺粉末在弱酸性溶液中对色素吸附力强,吸附亦完全)。
如果样品不含天然色素,除CO2后直接加聚酰胺吸附。
⑷ 对各种糖果色素的测定
1) 样品处理
a. 硬糖(不含蛋白质、淀粉)粉碎→称样3g→加50ml水溶解→再加30%柠檬酸3滴调pH=4
b. 软糖(含淀粉高果饴)除外层冰糖屑→切碎→加50ml热水溶解→用20%柠檬酸调pH=4→加淀粉酶1ml(消化淀粉)→90℃水浴15分钟→溶液中出现沉淀物直到变清
c. 奶糖→加9┱1乙醇氨溶液溶解→用1┱10H2SO4调pH→加1%钨酸钠使蛋白质沉淀,奶脂凝集沉淀→布氏漏斗抽滤
2) 吸附色素
1g聚酰胺粉+糖液→70℃水浴→搅拌使之充分吸附→用布氏漏斗抽滤→用80℃水洗漏斗上的沉淀物→再用丙酮洗(除油脂,硬糖不必)→再用80℃水洗沉淀物→洗到pH与原水相同
3) 解吸色素
沉淀物用乙醇氨解吸液全部解吸→收集于蒸发皿中→水浴浓液到4ml→加20%柠檬酸3滴→用水定容10ml→留做点样用(单一色素直接比色,拼色要分离,先定性后定量)
⑸ 肉和肉制品中色素的测定
1) 前处理
称处理样→加海砂3g和20ml丙酮→于研钵中一起研→除去脂肪和水分→除去丙酮
2) 解吸样液中的色素
将上面沉淀物放入布氏漏斗→用解吸液从肉蛋白中使色素全部解吸下来→加热到70℃→用1┱10H2SO4调PH再加1ml10%钨酸钠→使蛋白质全部凝聚沉淀→用布氏漏斗抽滤→用70℃水20ml洗漏斗→收集全部滤液
3) 吸附样液中的色素
称1g聚酰胺粉+上面的滤液→搅拌→抽滤→用水洗漏斗中沉淀物→直到滤水与原水PH相同
4) 解吸样液中色素(与非酒精性饮料相同)
⑹ 果脯类色素的测定
1) 处理
取样研碎后称2g→加50ml水→加热70℃使溶解
2) 吸附
吸附剂1g+上述液→抽滤→用70℃热水洗沉淀物
3) 除天然色素
用甲醇-甲酸(6┱4)混合液解吸天然色素→直到滤液无色为止→再加甲醇10ml进一步除天然色素→70℃热水洗,不断搅拌
4) 解吸
用解吸液解吸样品沉淀物中全部人工合成色素→浓液解吸液(甲醇、氨)直到无甲醇、氨时→用1┱10H2SO4调pH=4→再按上述加吸附剂操作重复1-2次,把天然色素全部去净为止,最后解吸、定容同上。
⑺ 各种加工蔬菜中色素的测定
这一类色素测定按理论应该以蜜饯的操作来处理,但在实验中这些样品胶体过多,使解吸、过滤等操作非常困难,所以我们应该按下述方法进行:取样20g(干菜2g),加入100ml 80%的乙醇溶液,浸泡2小时,再以含有1%氨水的70%乙醇反复浸出,合并浸出液,直到色素全部被洗脱下来,置70-80℃水浴上,将全部浸出液浓缩,待氨全部逸出去(没有氨味),调pH=4,加1g聚酰胺吸附,然后用布氏漏斗过滤,以200ml 70-80℃水洗涤漏斗的聚酰胺粉,然后用甲醇-甲酸洗脱天然色素。以上操作同蜜饯中色素的测定方法。
⑻ 提纯色素溶液的纸层析定性
为了判断样品中存在有几种色素以及是什么色素,必须进行纸层析进行鉴定。
经浓缩后样品色素溶液→于新华中速层析滤纸上点样→点样量3-5微升(若样品含量低可取出1ml在浓缩至0.2ml再点样)→点样点的直径应不超过2毫米为宜→点样线距底边2厘米→样点间距离以及左右纸边各距2厘米→用展开剂展开→测量各色素点的Rf值→于标准色素Rf值对照→确定何种色素(以标准色素斑点Rf值衡量样品各色素斑点的Rf值是否于标准点在同一条直线上,色素的颜色是否完全一致,就可确定样品色素属于何种色素)。
Rf(比移值)=斑点移动距离/溶剂前沿距离
所使用的展开剂有:
1)正丁醇┱无水乙醇┱1%氨水 = 6┱2┱3
2)正丁醇┱吡啶┱1%氨水 = 6┱3┱4
3)异丁醇┱无水乙醇┱水 = 3┱2┱2
⑼ 提纯色素溶液的薄层分离和定量
经过纸层析定性之后,含有一种色素的样液定容之后,离心即可定量;含有两种以上的复合色素的样品溶液,需要经过薄层分离为单色素后,再用比色法分别定量,测定出各种色素的含量。
具体步骤是:薄层板制板→点样层析→比色→标准曲线绘制→计算含量
1) 薄层板制备
聚酰胺粉1g于研钵中→加15ml 75%甲酸→搅拌,使聚酰胺全部溶解→加7.5g硅胶G→研磨1分钟→立即涂板(玻璃板要求光滑平整,先用水洗净,干燥后用酒精擦拭干净,涂板时可用涂本器或手工玻璃涂布)→可涂15×10厘米玻璃板三块(厚度为0.25-0.3毫米)→玻璃板放入盛有少量水的大玻璃缸中→盖好盖子→使玻璃板中的甲酸由缸底的水吸取→放2-3小时→取出玻璃板→于空气中风干→于60-65℃烘箱30分钟→放入干燥器中备用
2) 点样层析
用点样管(毛细管、微量注射器)将浓缩并定容的样液点在薄层板上→基线距底边2厘米→点成与底边平行的条状→两端距边各为2厘米,点样量一般为0.4ml→点样时要用电吹风机边点边吹干→然后进行展层析
展层缸先用溶剂系流30分钟→再把点好样的薄层板放入展析缸用上行法展开→薄板下端浸入溶液0.5-1厘米→大约1小时看色素已明显分开后→即可取出薄板→晾干
对溶剂系流的选择是:a) 分离胭脂红、苋菜红、新红、柠檬黄、桔黄、靛蓝等用正丁醇┱吡啶┱5%氨水=6┱6┱4(这种展开剂主要分离靛蓝,因为靛蓝上升很快,其它上升很慢);b) 分离柠檬黄、胭脂红、苋菜红、柠檬黄、桔黄等时用展开剂为2.5%柠檬酸钠┱氨水=4┱3(柠檬黄上升很快,其它上升慢);c) 对于分离两种红色素(苋菜红、胭脂红)的食品用甲醇┱乙二胺┱氨水=10┱3┱4(主要是苋菜红与胭脂红上升快,其它色素上升慢)。
3) 比色定量
将薄层板展开后→用小刀分别将各条色斑刮下→移入砂芯漏斗→用乙醇氨溶液解吸抽滤→于水浴上蒸发到无氨味→定容10ml→分别测出消光值E(根据各种色素的最大吸收波长测定其光密度)→从标准曲线上查出相应的各色素含量.
4) 标准曲线的制备
先配成标准色素贮备液(100微克/ml),称0.1g标准色素加水稀释至1000ml
10ml比色管 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
标准应用液 0 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
加水 分别加水至10ml
相当于μg/ml 0 1 5 10 20 30 40 50 60 70
分别测出EO-E9的消光值以水为参比,以色素浓度为横生标,消光值为纵坐标,绘制标准曲线。以水为参比,pH值为6,各色素的最大吸收波长为下:
胭脂红 508纳米;柠檬黄 428纳米;苋菜红 520纳米;
晚霞黄 485纳米;赤藓红 528纳米;靛蓝 610纳米;
注意事项
1) 上述两个公式若乘以1/100,即由mg/┧变为几/万。例如胭脂红含量为80mg/┧即0.8/万;2) 聚酰胺粉吸附要求预先活化,并要求在一定的温度、pH和一定的作用时间下进行,操作时要注意。聚酰胺在酸性条件下吸附色素牢固,用水洗涤聚酰胺粉以除去可溶性物质,要求水偏酸性(pH=4),防止聚酰胺上色素在洗涤过程中脱落下来;
3)样品的前处理和提纯过程很重要,要充分去除杂质(油脂、蛋白质、淀粉、糖)以免影响吸附及层析效果。
一般能溶解在水中的物质,如食盐、糖、味精、香精等,在用酸性水洗涤聚酰胺粉时都能除去,还有明胶、果胶也可以通过大量水除去;对油脂类可以用丙酮或石油醚洗涤脱脂,如果油脂含量很高,可在研钵中用丙酮、海砂研磨除去;对于样品中蛋白质、淀粉含量高时,可用蛋白酶或钨酸钠、淀粉酶水解后除去;对于天然色素可用6┱4甲醇-甲酸除去;
4) 纸层析定性时不可皱折,边缘应剪齐,不可有毛边,而且要注意纸的横、竖向,应顺纹上行,展开较好,否则结果不规律;
5) 在浓缩样液时应控制水浴温度70-80℃,应使缓慢蒸发,勿溅出皿外,防止色素干结在蒸发皿的壁上(应经常摇动蒸发皿);
6) 靛蓝褪色由深兰色→浅兰色→黄色→无色。靛蓝褪色是由于光、氧、温度高、PH等多种因素的影响,测定靛蓝时要注意上述因素的影响;
7) 展开剂使用时最好2天换一次,以保证分离效果,放置时间过长造成浓度和极性都起变化,影响分离效果;
8)漏斗用完后要洗净,先用浓HCl20ml少量多次洗,然后用水多次冲洗,否则影响下一个样品的吸附或解吸作用;
9) 聚酰胺粉可回收使用。使用过的聚酰胺收集于干净的烧杯中,用0.5%NaOH溶液浸泡24小时之后水泵抽干,倒回烧杯,加0.1N HCl泡30分钟,然后再用水泵抽干,用水洗至中性,置60℃烘箱烘干备用;
10) 比色时样液要求清晰,若混浊使E增大,影响结果,如果混浊可离心也可放置。