CC BY
11Х
И
М
И
Ч
Е
С
К
И
Е
НАУКИ
УДК 54
Е.А. Ананьева
СОРБЦИОННО-СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНИОННЫХ ПИЩЕВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ
В статье рассматриваются особенности сорбции синтетических анионных пищевых красителей на различных сорбентах, а также приведен сравнительный анализ различных способов сорбционно-спек-трофотометрического определения данных соединений.
Ключевые слова: анионные пищевые красители, спектрофото-метрический анализ, сорбция.
Пищевые красители используются с древнейших времен. Первыми начали использовать натуральные красители, впоследствии, с увеличением потребностей производства, начали получать синтетические красители, которые обладают наиболее широким спектром свойств, нежели их ранние аналоги.
Применение синтетических красителей имеет ряд преимущественных особенностей, например, высокая красящая способность, что дает возможность получения определенной окраски с использованием малых доз красителя. Они обладают высокой устойчивостью к действию света, сильному изменению кислотности среды, а также имеют наличие определенной силы окрашивания. Одной из важных особенностей является термостабильность, что позволяет подвергать продукты, окрашенные ими, различной термической обработке без потери цвета. [1]
На современном этапе развития промышленной пищевой химии большинство синтетических красителей являются азосоединениями, особенностью которых является наличие одной или нескольких азогрупп. Примерами азокрасителей являются: азорубин, амарант, жёлтый «солнечный закат», красный 2G, красный очаровательный AC, понсо 4R, тартразин. К диазокрасителям относятся коричневый НТ и черный блестящий BN.
Негативным фактором использования азокрасителей является потеря цветовых характеристик при длительном и интенсивном освещении, а также при продолжительном нагревании. [2]
Триарилметановые красители. К данным красителям относятся такие пищевые красители, которые имеют в своем составе амино- и/или окси-производные триарилметана: зеленый S E142, зеленый прочный FCF E143, синий патентованный V E131. Триарилметановые красители обладают меньшей устойчивостью
© Ананьева Е.А., 2020.
Научный руководитель: Максимова Марина Геннадьевна - кандидат химических наук, доцент, Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина, Россия.
по сравнению с азокрасителями. В воде или в щелочной среде они способны превращаться в бесцветные карбинольные соединения. В присутствии кислорода воздуха данные красители также разрушаются. [3]
Хинофталоновые (хинолиновые) красители вещества имеющие конденсированные ядра бензола и пиридина. Единственным разрешенным пищевым красителем является желтый хинолиновый Е104.
В РФ и странах ЕС данный краситель разрешен, однако ведутся исследования, которые подтверждают негативное влияние на здоровье человека данного красителя. Поэтому в ближайшем будущем данный краситель может войти в состав запрещенных, но на данный момент он разрешен к использованию в производстве безалкогольных напитков.
Ксантеновые красители к ним относятся вещества, которые имеют в своем составе гетероциклическую группировку ксантона, в которой ядро гамма-пирона сконденсированно с двумя бензольными кольцами. Единственным разрешенным красителем этой группы является эритрозин Е127. Частичное выделение йода в процессе метаболизма эритрозина может вызвать заболевания щитовидной железы, а также повлечь возникновение онкологических заболеваний, что приводит к ограничению его применения в РФ. В зарубежных странах данный краситель разрешён, однако его количество в продуктах питания не должно превышать 1%.
К индигоидным красителям относят красители, которые имеют в своем составе гетероциклическую (индигоидную) группу с сопряженными двойными связями в сочетании с бензольными кольцами. Единственным представителем данных красителей является индиготин Е132.
Данный краситель разрешен к использованию и нашел широкое применение в производстве соусов, декоративных покрытий, паст и т.д. [4]
Основным направлением в использовании современных синтетических красителей является то, чтобы они были недорогими, безопасными, а также стойкими. Таблица стойкости синтетических красителей, показывает отношение синтетических красителей к действию различных факторов, каких как: •Свет
•Температура •Кислотность •Фруктовые кислоты •Щелочная устойчивость.
Таблица 1
Индекс Наименование красителя Светостойкость Термостойкость Кислото-стойкость Устойчивость к фруктовым кислотам Щелочестой-кость
Е120 Тартразин + ++ ++ ++ +
Е104 Желтый хинолиновый + + + + ++
Е110 Желтый солнечный закат + ++ ++ ++ +
Е122 Азорубин + + + + +/-
Е124 Понсо 4Я + + + + +
Е131 Синий патентованный V +/- ++ -- +
Е132 Индигокармин - + - - -
Е133 Синий блестящий БСБ + ++ - +
E151 Черный блестящий РМ + ++ ++ ++ --
При анализе данных таблицы 1 можно сделать вывод, что наибольшей устойчивостью, а, следовательно, и применимостью, обладают азокрасители, которые способны сохранять цвет даже при крайних значениях агрессивности среды, что существенно расширяет их применение в пищевой промышленности. [5]
Спектр методов для определения красителей после соответствующей пробоподготовки достаточно широк. В основном используют хроматографические, электрохимические методы, капиллярный электрофорез и более простой спектрофотометрический метод. Каждая аналитическая процедура состоит из нескольких стадий и конечной стадией является определение анализируемых соединений. Так как моей темой является сорбционно-фотометрическое определение, то более подробно остановимся на нем.
Сорбционное концентрирование является одним из наиболее распространенных методов выделения красителей из раствора. Преимущества данного метода: высокие коэффициенты концентрирования, хорошая селективность, простота проведения разделения, а также возможность технологической автоматизации процесса. Последний фактор является одним из определяющих для промышленного производства.
Выбор сорбента осуществляют на основе наличия у него активного анионнообменного центра. Основными сорбентами являются: шерсть, пеноуретаны, полиамидные сорбенты, оксид алюминия, а также неполярные сорбенты. Широкое применение нашли сорбенты, которые содержат гидрофильные и липо-фильные центры. На современном этапе исследования анионных синтетических красителей большое применение нашли магнитные наночастицы с нанесенными на них различными сорбентами.
Для изучения экспериментального определения анионных синтетических красителей были выбраны следующие красители: Желтый «солнечный закат» FCF (Sigma ALDRICH), Тартразин (Sigma AL-DRICH), Понсо 4R (Sigma ALDRICH), Зеленый прочный FCF (Sigma ALDRICH), Хинолиновый желтый WS (Sigma ALDRICH), которые представлены на рис. 1.
Содержание красителей в водном растворе и в фазе сорбента принято определять измерением оптической плотности растворов до и после сорбции по собственному светопоглощению при максимуме поглощения в спектральных областях.
В ходе исследования были проанализированы различные виды анализа синтетических красителей по стандартным методикам и проведена их сравнительная характеристика, результаты которой были оформлены в таблицу. Основными критериями сравнения являлись:
1) Экспрессность метода - быстрота проведения анализа.
2) Избирательность метода - характеристика метода, при которой в данных условиях можно определить нужные компоненты без помех со стороны других присутствующих компонентов.
3) Чувствительность метода - минимальное количество вещества, которое можно обнаруживать и определять данным методом.
4) Трудоёмкость метода - количество операций во время проведения анализа.
5) Точность метода - характеристика, включающая правильность и воспроизводимость результатов анализа.
6) Распространенность метода - применяемость метода в различных лабораториях на современном этапе развития химии.
Результаты были оформлены в таблицу (Таблица 2).
Таблица 2
Характеристика
Название метода Экспрессность Избирательность Чувствительность Точность Трудоемкость Распространенность
Хроматографический метод - + + + - +
Электрохимические методы - + +/- +/- +/- +/-
Гомогенная экстракция +/- +/- + +/- - -
Мицелярная экстракция - + + + + +/-
Капиллярный электрофорез + + - +/- - -
Сорбционно-фотометрический метод + + +/- + +/- +
Рис. 1. Структурные формулы изученных красителей.
Как итог, можно сказать, что сорбционно-спектрофотометрический анализ является одним из наиболее перспективных методов химического анализа анионных синтетических красителей. На современном этапе изучения данного метода перед исследователями стоит первоочередная задача: разработка наиболее подходящих условий для сорбции и проведения анализа, а также поиск новых наиболее селективных сорбентов.
На данный момент ученые решают поставленные вопросы с помощью наноматериалов.
Библиографический список
1.Коренман И. Я., Суханов П.Т., A.C. Губин. Экстракционно-хроматографическое определение гидроксисуль-фосоединений// Журн. аналит. химии. -2016. - Т. 61. - № 1. - С. 24 - 28.
2.Дмитриенко С.Г., Пяткова Л.Н., Малиновская Н.В., Рунов В.К. Сорбция сульфофталеиновых красителей пенополиуретанами. // Журн. физ. химии. 2010. Т. 71. № 4. С. 709-712.
3.ГОСТ Р 54491-2011. Консервы фруктовые. Метод определения наличия хинолиновых, триарилметановых и азокрасителей. - М.: Стандартинформ, 2012. - 12 с
4.Рамазанова Г.Р., Тихомирова Т.И., Апяри В.В. сорбция пищевых красителей на пенополиуретане и оксиде алюминия //Вестн. Моск. Ун-та. Серия. 2. Химия. 2013. Т. 54. № 4. С. 196-202. (Moscow Univ. Chem. Bull. 2013. V. 67. №. 4. Р. 175-180).
5.Тихомирова Т.И., Рамазанова Г.Р., Апяри В.В. Сорбция анионного красителя Понсо 4R из водного раствора на оксиде алюминия и пенополиуретане // Журн. физ. химии. 2014. Т. 88. № 12. С. 2192-2196. (Russ. J. Phys. Chem. A. 2014. V. 88. №. 12. Р. 2192-2196).
АНАНЬЕВА ЕКАТЕРИНА АЛЕКСАНДРОВНА - магистрант, Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина, Россия.
