CN103149208A

CN103149208A - 一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法

Info

Publication number: CN103149208A
Application number: CN2013100750094A
Authority: CN
Inventors: 林旭聪; 谢增鸿
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2013-03-09
Filing date: 2013-03-09
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-09
Also published as: CN103149208B

Abstract

本发明涉及一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法，包括偶氮染料分散、磺化显色、连续光谱直接读取和计量模型同步分析。所述的脂溶性偶氮染料是苏丹红I~IV，所述磺化试剂是硫酸或氯磺酸，所述的磺化反应能显著改变脂溶性偶氮染料的本底颜色，反应后各组分间色差明显；所述的连续光谱数据采用偏最小二乘法所构建的矩阵计量模型计算，扫描波长范围为400~650nm，可以直接实现待测样品中脂溶性偶氮染料多组分的同时定量分析。本发明对待侧的样品中不同组分不需要进行色谱分离，同时采用磺化显色，避免本底色素的干扰，测定快速简便，可满足食品和饲料中苏丹红合成色素的同步快速检测要求。

Description

一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法。

背景技术

脂溶性偶氮染料，是一类人工合成的具有偶氮结构且油溶性的红色化工染料，主要为苏丹红系列的合成色素，由于其代谢产物具有致癌性，世界各国已明文禁止作为添加剂在食品中使用。但是由于其染色鲜艳，性质稳定等特点，不法商人为了增加其卖像，故意在一些食品中添加，比较常见的脂溶性偶氮染料是苏丹红I~V。

苏丹红染料主要基团是苯基偶氮萘酚，其中苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ是苏丹红Ⅰ的化学衍生物，苏丹红Ⅰ和苏丹红Ⅱ是单偶氮染料，苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ是双偶氮染料。苏丹红化合物憎水性强，具有相似的显色基团，苏丹红I、Ⅱ颜色相近，苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ颜色相近，直接采用常规的比色法只能测定单组份的含量或混合总量。采用硫酸氧化苏丹红，也只能目视比色识别苏丹红试剂的存在，当有多个苏丹红组分混在一起时，多组分形成混合光谱与单组份光谱的加和性必须重新研究，无法通过简单的比色和分光光度法实现混合组分的分辨和定量。目前，在苏丹红多组分分析方面，主要借助色谱分离手段实现多个组分的区分和检测，主要方法有高效液相色谱法HPLC、液相/气相色谱-质谱法LC/GC-MS等，但这些方法需要大型的仪器和长时间的分离流程，在实际快速流通的市场分析领域难于适用。

化学计量法是从化学量测数据中提取信息的科学。偏最小二乘法是化学计量学中一种可适用于基体较复杂的实际试样中痕量组分同时分光光度测定的优良的多元计算方法，能从不同混合物的数据中提取各组分响应信息并进行识别，是近代实现复杂多组分快速分析的一种简便的途径，在合成色素应用方面得到了越来越多的关注。采用化学计量技术，直接光谱法测定苏丹红，通过数学计量代替化学分离，省去了不少的前处理和仪器分离的复杂程序，是快速、简单、准确测定苏丹红的一种有力的手段和技术途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法，解决传统氧化实验在实现苏丹红显色后难以分辨区别其中各种组分的瓶颈，同时避免直接采用偏最小二乘法测定苏丹红染料时因为苏丹红色素颜色相近而导致分辨率低和假阳性的问题。本发明所述的方法包括偶氮染料分散、磺化显色、连续光谱直接读取和计量模型同步分析。具体为将分散的脂溶性偶氮染料溶液磺化显色，显著改变脂溶性偶氮染料的本底颜色，使得反应后各组分吸收峰波长差异明显，同时和背景色素区分开来；在此基础上，采用偏最小二乘法构建相应的计量模型，直接实现待测样品中脂溶性偶氮染料多组分的同步定量分析。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法，其特征在于包含以下步骤：

1) 采用分散试剂溶解已知组分量的脂溶性偶氮染料，将所得的脂溶性偶氮染料溶液与磺化试剂进行显色反应，得脂溶性偶氮染料处理液；用分光光度计测定脂溶性偶氮染料处理液的连续吸收光谱；

2) 所得的连续吸收光谱数据和已知脂溶性偶氮染料的组分量数据采用数学计量法进行矩阵模型构建和校验；

3) 用步骤1）测定未知待测样品中脂溶性偶氮染料，得出的连续吸收光谱数据输入到步骤2）构建的矩阵模型，实现多组分的同时定量测定。

所述的脂溶性偶氮染料是苏丹红I、II、III和IV中的一种或几种的混合物；所述的分散试剂是乙腈和丙酮的混合液，其中乙腈和丙酮的体积比是1：1；所述磺化试剂是硫酸或氯磺酸，其中磺化试剂在反应体系中的体积比含量为2.5~3.3%，磺化反应的稳定时间是10~60 min。

所述的连续吸收光谱为各组分吸光度的直接等效加和谱线，扫描波长范围为400~650 nm，吸光度加和性(A_混合光谱-A'_{各组分单独测定值累加总值})/A_混合光谱小于10%；所述的矩阵计量模型选用偏最小二乘法构建，对应选用的正交表为L ₁₆（4⁴），预报残差平方和最小的主成分数≥10。

本发明的显著优点在于：本发明通过磺化显色反应及参数优化，显著改变脂溶性偶氮染料颜色，反应后各组分间色差明显，同时体系吸光度加和性(A_混合光谱-A'_{各组分单独测定值累加总值})/A_混合光谱小于10%，消除了混合组分和单组份反应的差异性，保障了混合光谱用于多组分定量分析的准确性；在此基础上再进一步结合化学计量技术，样品中不同组分无需色谱分离，直接实现多组分的同步分析。本发明不仅解决了苏丹红传统氧化技术只能进行单组份识别却难以分辨区别其中各种组分的技术瓶颈，同时也消除了直接采用偏最小二乘法测定苏丹红染料时因为相对部分苏丹红色素颜色极为相近而导致待测成分光谱相互干扰而产生假阳性的问题。本发明分辨准确，快速简便，可满足食品和饲料中苏丹红合成色素多组分的同步快速检测要求。

附图说明

图1A至图1C是磺化苏丹红Ⅰ~Ⅳ混合液的吸光度加和性随波长的变化曲线

图2是苏丹红Ⅰ~Ⅳ预报残差平方和随主成分数的变化曲线

图3是预测值与真实值之间的相关性

图4是方法模型随机模拟运算100次的误差变化曲线

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例 1

苏丹红染料的磺化：

第一种磺化方案：

移取0.30 mL苏丹红Ⅰ~Ⅳ（各组分浓度100 μg/mL）溶解在丙酮：乙腈=1：1的溶液（3mL），分别加入浓硫酸 0、50、75、100、150微升，分别相当于总体积0、1.6%、2.5%、3.3%和5.0%，静止10min，观察反应液颜色的变化，结果如表1所示。

表1 苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ颜色随浓硫酸的变化

第二种磺化方案：

移取0.30 mL苏丹红Ⅰ~Ⅳ（各组分浓度100 μg/mL）溶解在丙酮：乙腈=1：1的溶液（3mL），分别加入氯磺酸 0、50、75、100、150微升，分别相当于总体积0、1.6%、2.5%、3.3%和5.0%，静止10min，观察反应液颜色的变化，结果如表1所示。

实施例2

光谱加和性分析

确移取0.30 mL苏丹红Ⅰ~Ⅳ（各组分浓度100 μg/mL）溶解在丙酮：乙腈=1：1的溶液（3mL），选择浓硫酸为磺化剂，分别加入浓硫酸 0、50、100、150微升，分别测定苏丹红Ⅰ~Ⅳ混合体系的吸光度和各单一组分的吸光度，根据计算公式(A_混合光谱-A'_{各组分单独测定值累加总值})/A_{混合光谱，}考察苏丹红磺化后吸光度加和性，浓硫酸用量为100 μL时，苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的吸光度加和性(A-A')/A%在很大一段波长下都小于士10%（图1A至图1C）；

实施例3

苏丹红染料多组分计量分析

选用的正交表为L ₁₆（4⁴），各个组分分别选取了4个合适的浓度水平，如表2所示，其中苏丹红Ⅰ的浓度水平为：1.0、2.0、3.0、4.0 μg/mL；苏丹红Ⅱ的浓度水平为：1.0、2.0、3.0、4.0 μg/mL；苏丹红Ⅲ的浓度水平为：1.5、2.0、2.5、3.0 μg/mL；苏丹红Ⅳ的浓度水平为：1.5、2.0、2.5、3.0 μg/mL；采用1 cm比色皿，以试剂空白作参比，在400-650 nm区间对16组混合样分别进行光谱扫描，将所得光谱中不同波长的吸光度数据导入MATLAB数学程序中，选用偏最小二乘法PLS构建预测模型,测得主成分数≥10时，预报残差平方和最小（如图2）；

采用主成分数为10的预测模型，测定各个组分的含量，结果如图3，苏丹红模型对重新随机构建的8组模拟样进行了分析，苏丹红Ⅰ~Ⅳ的平均相对误差分别为：3.50%、5.22%、6.85%及3.79%，苏丹红Ⅰ~Ⅳ的真实值与预测值的相关系数为0.9631~0.9940 (图3)。对预测数据进行了100次的随机模拟，苏丹红Ⅰ误差范围在-5.90%～4.77%；苏丹红Ⅱ误差范围在-14.15%～11.16%；苏丹红Ⅲ误差范围在-0.22%～0.22%；苏丹红Ⅳ误差范围在-0.31%～0.91%（图4），稳定性良好。

Figure 2013100750094100002DEST_PATH_IMAGE004

Claims

1.一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测的方法，其特征在于包含以下步骤：

3) 用步骤1）测定待测样品中脂溶性偶氮染料，得出的连续吸收光谱数据输入到步骤2）构建的矩阵模型，实现多组分的同时定量测定。

2.如权利要求1所述的一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测方法，其特征在于：所述的脂溶性偶氮染料是苏丹红I、II、III和IV中的一种或几种的混合物；所述的分散试剂是乙腈和丙酮的混合液，其中乙腈和丙酮的体积比是1：1；所述磺化试剂是硫酸或氯磺酸，其中磺化试剂在反应体系中的体积比含量为2.5-3.3%，磺化反应的稳定时间是10-60 min。

3.如权利要求1所述的一种脂溶性偶氮染料多组分快速检测方法，其特征在于：所述的连续吸收光谱为各组分吸光度的直接等效加和谱线，扫描波长范围为400~650 nm，吸光度加和性(A_混合光谱-A'_{各组分单独测定值累加总值})/A_混合光谱小于10%；所述的矩阵计量模型选用偏最小二乘法构建，对应选用的正交表为L ₁₆（4⁴），预报残差平方和最小的主成分数≥10。