CC BY
240
УДК 663.64.014/.019 + 664.8.014/.019
Л.А. ОНУЧАК, Н.А. ПИВОВАРОВА, А.В. ЗОТОВА, Н.В. МАКАРОВА
АНАЛИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ В БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКАХ И СОКАХ C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВОГО МЕТОДА МИКРОКОЛОНОЧНОЙ ЖИДКОСТНО-АДСОРБЦИОННОЙ
ХРОМАТОГРАФИИ*
Представлены результаты определения наличия синтетических красителей Тартразина (Е102), Желтого хинолинового (Е104), Желтого «Солнечный закат» (Е110), Кармуазина (Е122), Понсо 4R (Е124), Красного очаровательного (Е129), Синего патентованного V (Е131), Индигокармина (Е132), Бриллиантового голубого FCF (Е133) в лимонадах и соках с использованием нового варианта тонкослойной хроматографии - микроколоночной жидкостно-адсорбционной хроматографии. Разработанный метод отличается более высокой экспрессностью из-за меньшей длины разделяющего слоя сорбента, эффективностью, воспроизводимостью, минимальным расходом сорбента и элюента, отсутствием необходимости использования камер, насыщенных парами элюента.
^к, лимонад, синтетический краситель, микроколоночная тонкослойная хроматография.
Введение
На данный момент большинство из предлагаемых на рынке красителей, которые используются в пищевой промышленности, имеют искусственное происхождение. Они представляют собой водорастворимые органические соединения, не встречающиеся в природе и не идентифицированные до настоящего времени в натуральных пищевых продуктах.
Правильное применение пищевых красителей подразумевает обязательную маркировку на упаковке продукта и отсутствие превышения допустимых показателей. Однако многие отечественные производители часто указывают на упаковке неверные сведения или вообще умалчивают об использовании синтетических красителей. Окрашенные пищевые добавки употребляются с целью фальсификации, например, для скрытия испорченности продукта, для маскировки эффектов старения, для имитации высокой биологической ценности, для увеличения внешней привлекательности продукта.
До недавнего времени использование синтетических красителей в пищевых продуктах считалось полностью безопасным. Однако исследования самых последних лет доказывают, что этому вопросу уделялось недостаточное внимание [1]. Например, у детей, употребляющих каждый день пищевые продукты, содержащие синтетические красители, отмечается гиперактивность, повышенная импульсивность и невнимательность [2]. Как показали результаты экспериментальных проверок [3, 4], добавление в пищевые продукты несанкционированных красителей случается нередко. Поэтому актуальной является задача по разработке новых методов контроля наличия синтетических красителей в пищевых продуктах, а определение содержания пищевых красителей необходимо для контроля качества безопасности пищевых продуктов.
Целью данной работы является разработка и оценка аналитических возможностей нового варианта колоночной жидкостно-адсорбционной хроматографии под действием капиллярных сил для определения
синтетических пищевых красителей и сопоставление его с планарной тонкослойной хроматографией.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования были выбраны наиболее популярные среди детей и взрослых на территории Самарской области лимонады и соки: лимонад «Волжанка. Фейхоа», лимонад «Капель с натуральным сиропом тархун», сок «Gold. Апельсиновый», сок для детей «Сады Придонья. Яблоко-вишня».
В качестве метода анализа объектов был выбран метод микроколоночной жидкостно-адсорбционной хроматографии (ЖАХ). В выбранных напитках с помощью метода ЖАХ определялось наличие таких красителей, как Тартразин (Е102), Желтый хинолиновый (Е104), Желтый «Солнечный закат» (Е110), Кармуазин (Е122), Понсо 4R (Е124), Красный очаровательный (Е129), Синий патентованный V (Е131), Индигокармин (Е132), Бриллиантовый голубой FCF (Е133) (марки ROHA «Союзоптторг», г. Санкт-Петербург).
Эти красители относятся к группам азокрасителей, хинолиновых, индигоидных и триарилметано-вых. В качестве стандартов использовали растворы индивидуальных соединений в 96%-ном этиловом спирте. При анализе пищевых продуктов использовали данные работы [5], в которой предложен способ идентификации синтетических пищевых красителей с получением экстракта, разделяемого на пластинах Sorbfil с помощью элюентов I (диэтиламин : хлороформ : этанол : 25%-ный водный раствор аммиака -6:5:5:0,7 об.), полученных на основе ГОСТ [6], и II (этанол : изобутиловый спирт : 25%-ный водный раствор аммиака). Пробоподготовку напитка проводили путем добавления сульфата аммония до концентрации 43 % масс., а затем экстрагировали смесью растворителей ацетона и 2-пропанола в соотношении 60:40 % масс. при объемном соотношении смеси растворителей и водного раствора 1:10.
* Работа выполнена при поддержке проекта 02.740.11.0650 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
Для реализации метода микроколоночной ЖАХ использовали капилляры из стекла с внутренним диаметром 0,5 мм и длиной 4,5-5,0 см. В качестве сорбента, помещенного внутрь капилляра, использовали силикагель марки СТХ-1ВЭ (ЗАО «Сорбполимер», г. Краснодар, Россия). При проведении анализа раствор пробы исследуемой системы вносили в начальную часть капиллярной колонки. Заполненную сорбентом капиллярную колонку вертикально погружали одним концом в элюент. Движение элюента и зон сорбатов происходит, как и в планарной ТСХ, под действием капиллярных сил. Аналогично традиционному методу ТСХ проводили измерение расстояний, пройденных веществом и фронтом растворителя. Экспериментально определяемыми величинами были значения фактора задержки Rf исследуемых веществ, рассчитываемые по формуле
Rf = Ъ/а. (1)
где b - расстояние, пройденное веществом от точки старта, мм; a - расстояние, пройденное фронтом подвижной фазы за это же время, мм.
Для определения конечной величины Rf для каждого из аналитов проводили не менее 5 параллельных опытов. Математическую обработку проводили с помощью приемов математической статистики.
Значения Rf исследуемых объектов, полученные с помощью метода микроколоночной ЖАХ, аналогичны значениям Rf, полученным для стандартов, а также значениям, полученным с помощью метода традиционной планарной ТСХ.
Результаты и их обсуждение
В настоящее время для анализа пищевых красителей используются полярография [7], капиллярный электрофорез [8] или высокоэффективная жидкостная хроматография [9] в модификации с УФ-детек-тированием [10]. Однако большинство этих методов требуют серьезной пробоподготовки, длительного времени, дорогие в выполнении.
Тонкослойная хроматография (ТСХ) - один из наиболее простых, эффективных и экономичных видов современной хроматографии, широко используемый во всем мире, в том числе для анализа красителей. Однако традиционная ТСХ имеет ряд недостатков, ограничивающих ее применение: негативное влияние газовой фазы на хроматографическое разделение, использование относительно больших объемов летучих подвижных фаз, относительно невысокая воспроизводимость. Ранее [11] нами предложен и успешно реализован на примере антибактериальных производных нитрофурана новый вариант ТСХ -микроколоночная жидкостно-адсорбционная хроматография (ЖАХ), аналогичная традиционной планарной ТСХ по движущейся силе потока жидкой фазы и идее детектирования зон сорбатов в слое сорбента. Предлагаемый вариант жидкостной хроматографии можно классифицировать также как высокоэффективную одномерную тонкослойную хроматографию в отличие от традиционной планарной ТСХ, так как движение и размытие зон сорбатов происходит в очень тонком слое сорбента, находящегося в пространстве капилляра, что уменьшает вклад гидродинамического эффекта в размывание зон сорбатов.
Для получения изображений зон аналитов использовали планшетный сканер Epson Perfection 1260 (Китай), а также съемку цифровой камерой Sony (Япония). Обработку полученных изображений проводили с использованием программного комплекса Sorbfil Videodensitometr TLC Quantitative Evalution (Ver. 1.7.) (г. Краснодар). Программа производит расчет изображения капиллярной колонки с сорбентом с построением аналоговой кривой (хроматограммы) по отклонению яркости пятен от яркости фона колонки. При расчете предполагается, что размеры и яркость пятна по отношению к фону колонки определяются количеством вещества в пятне.
На рис. 1 представлены изображения капилляров и хроматограммы экстрагированных проб лимонадов, полученные с помощью программного комплекса Sorbfil TLC Videodensitometr, подтверждающие наличие синтетических красителей в напитках.
Е102
Е131
1 2
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,S 0,е О,Г О,в 0,9
а
б
Рис. 1. Капилляры и хроматограммы лимонадов: а - «Волжанка. Фейхоа» (элюент II); б - «Капель. Тархун» (элюент I)
Как видно из данных табл. 1, в соках «Сады При-донья. Яблоко-вишня» и «Gold. Апельсиновый» не заявлены и не обнаружены синтетические красители, тогда как в лимонадах картина несколько иная. В лимонаде «Волжанка. Фейхоа» обнаружены синтетические пищевые красители Е102 Тартразин и Е131
Синий патентованный V, указанные производителем на этикетке. Лимонад «Капель. Тархун» по информации производителя изготовлен с использованием натурального сиропа тархун, тогда как по данным эксперимента содержит Е102 Тартразин и Е133 Бриллиантовый голубой FCF.
Таблица 1
Результаты определения наличия синтетических красителей в напитках
Синтетический пищевой краситель Rf
Элюент Напитки заявленный на этикетке обнаруженный объект стандарт
Элюент II Лимонад «Волжанка. E102 E102 0,26 0,25
Фейхоа» Е131 Е131 0,16 0,16
Элюент I Лимонад «Капель. Е102 0,32 0,30
Тархун» Е133 0,53 0,51
Сок «Gold. Апельсин» - - - -
Сок «Сады Придонья. Яблоко-вишня» - - - -
Примечание. Случайная погрешность определения Rf составила ±0,03.
Проведенные исследования показали необходимость осуществления работ по выявлению и предотвращению появления фальсифицированных напитков на российском рынке и возможность использования микроколоночной ЖАХ для анализа синтетических красителей. Этот метод отличается от метода планарной ТСХ более высокой экономичностью,
минимальным расходом сорбента и растворителя, отсутствием специального оборудования, обеспечивает лучшую воспроизводимость величин Яу (за счет отсутствия влияния состава газовой среды на хроматографический процесс) за меньший промежуток времени при более высокой степени разделения.
***
Выражаем благодарность профессору В.Г. Березкину за идею данного метода.
Список литературы
1. Hashem, M.M. Immunological studies on Amaranth, Sunset Yellow and Curcumin as food colouring agents in albino rats / M.M. Hashem, A.H. Atta, M.S. Arbid, S.A. Nada, G.F. Asaad // Food and Chem. Toxicology. - 2010. - Vol. 48. - № 6. - P. 1581-1586.
2. Колмакова, Н.С. Последние исследования в области безопасности синтетических красителей. Тенденции развития рынка / Н.С. Колмакова // Пиво и напитки. - 2008. - № 5. - С. 56-57.
3. Еделев, Д.А. Особенности систем раннего оповещения возникновения опасностей в производстве пищевых продуктов и кормов / Д.А. Еделев, В.М. Кантере, В.А. Матисон // Пищевая промышленность. - 2011. - № 3. - С. 35-37.
4. Рудометова, Н.В. Безопасность пищевых продуктов: контроль применения синтетических красителей / Н.В. Ру-дометова // Пищевая промышленность. - 2010. - № 12. - С. 64-65.
5. Коренман, Я.И. Закономерности экстракции синтетических пищевых красителей в системах гидрофильный растворитель - водно-солевой раствор / Я.И. Коренман, П.Т. Суханов, Н.Ю. Санникова, С.С. Антоневич // В мире научных открытий. - 2010. - Ч. 4. - № 1. - С. 63-67.
6. ГОСТ Р 52470-2005. Методы идентификации и определения массовой доли синтетических красителей в алкогольной продукции.
7. Combeau, S. Identification and simultaneous determination of Azorubin, Allura red and Ponceau 4R by differential pulse po-larography: application to soft drinks / S. Combeau, M. Chatelut, O. Vittori // Talanta. - 2002. - Vol. 56. - № 1. - P. 115-122.
8. Dossi, N. A capillary electrophoresis microsystem for the rapid in-channel amperometric detection of synthetic dyes in food / N. Dossi, R. Toniolo, A. Pizzariello, S. Susmel, F. Perennes, G. Bontempelli // J. Electroanalytical Chem. - 2007. - Vol. 601. -№ 1-2. - P. 1-7.
9. Garda-Falcon, M.S. Determination of food dyes in soft drinks containing natural pigments by liquid chromatography with minimal clean-up / M.S. Garda-Falcon, J. Simal-Gandara // Food Control. - 2005. - Vol. 16. - № 3. - P. 293-297.
10. Alves, S.P. Determination of synthetic dyes in selected foodstuffs by high performance liquid chromatography with UV-DAD detection / S.P. Alves, D.M. Brum, E.C.B. de Anrrade, A.D.P. Netto // Food Chem. - 2008. - Vol. 107. - № 1. - P. 489-496.
11. Березкин, В.Г. Капиллярная тонкослойная хроматография антибактериальных производных нитрофурана / В.Г. Березкин, Л.А. Онучак, Е.Н. Евтюгина // Журнал прикладной химии. - 2009. - Т. 82. - № 2. - С. 317-321.
ФГБОУ ВПО «Самарский государственный университет», 443011, Россия, г. Самара, ул. Ак. Павлова, 1.
Тел.: (846) 334-54-02 e-mail: onuchak@ssu.samara.ru
ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.
Тел./факс: (846) 278-44-00 e-mail: postman@samgtu.ru
SUMMARY
L.A. Onuchak, N.A. Pivovarova, A.V. Zotova, N.V. Makarova
ANALYSIS OF SYNTHETIC DYES IN SOFT DRINKS AND JUICES WITH THE USE OF NEW METHOD MICROCOLUMN LIQUID-ADSORPTION CHROMATOGRAPHY
Presents the results of determining the presence synthetic colorants Tartrazine (E102), Quinoline Yellow WS (E104), a Sunset Yellow FCF (E110), Azorubine (E122), Ponceau 4R (E124), a Allura red AC (E129), Indigo carmine (E132), Brilliant Blue FCF (E133) in lemonades and juices, using new variant of of thin-layer chromatography - microcolumn liquid-adsorption chromatography with densitometric detection zonessorbate in the sorbent layer. Suggested method had advantages compared to traditional TLC: shorter analysis time, higher reproducibility of retention parameters, high efficiency, higher separation of peaks, low consumption of eluent and adsorbent, absence of chromatographic chambers.
Juice, lemonade, a synthetic colour, microcolumn thin-layer chromatography.
Samara State University 1, Ak. Pavlova st., Samara, 443011, Russia Phone/Fax: +7(846) 334-54-02 e-mail: onuchak@ssu.samara.ru
Samara State Technical University 244, Street Molodogvardeyskaya, Samara, 443100, Russia
Phone/Fax: +7(846) 278-44-00 e-mail: postman@samgtu.ru
