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食品中合成色素的应用及其检测技术研究进展
作者:     来源: 中国食品添加剂应用网      点击次数:1340      更新时间:2014-12-18

摘要: 本文介绍了我国食品中合成色素的应用、研究现状及合成色素检测技术的研究进展, 包括合成色素的种类、应用范围及安全性评价, 合成色素检测的高效液相色谱法、薄层层析法、示波极谱法及其他检测方法等。
   
食用色素作为食品添加剂的一个重要组成部分, 具有改善食品色泽的功能, 在食品加工中具有非常重要的地位。食用色素按其来源和性质来说,分为天然色素和合成色素, 天然色素是指从自然界提取并经过精制而获得的产品, 根据其来源划分,主要包括植物色素、动物色素、微生物色素。天然色素具有安全、色调色彩自然、来源相对丰富及对环境的无污染等优点。但是天然色素有稳定性不好的缺点, 而合成色素弥补了天然色素这方面的缺陷, 并且具有价格便宜、着色力强等优点, 在食品加工方面有广泛的应用, 但是有研究表明合成色素对人体健康存在危害, 我国允许在食品添加的合成色素有苋菜红、胭脂红、柠檬黄、新红、赤藓红、日落黄、亮蓝和靛蓝及其铝色淀, 以及酸性红和喹啉黄。这些合成色素的确把食品表面装扮的格外惹人喜爱, 但是, 它们禁止用于下列食品: 肉类及其加工品(包括内脏加工品)、鱼类及其加工品、水果及其制品(包括果汁、果脯、果酱、果子冻和酿造果酒)、调味品、婴幼儿食品、饼干等。
   
我国对合成色素的使用范围及标准有明确的规定, 为了避免不法商家随意扩大合成色素应用范围, 避免食品中合成色素的过量使用, 对合成色素的检测非常重要。本文对合成色素的应用及其检测技术的研究进展作了介绍。
   
一、合成色素相关研究
   
(一) 合成色素基本介绍
   
合成色素多以苯、甲苯、萘等化工产品为原料, 经过磺化、硝化、卤化、偶氮化等一系列有机反应化合而成。从结构上分为偶氮色素类(苋菜红、胭脂红、日落黄、柠檬黄等) 和非偶氮色素类(赤藓红、亮蓝、靛蓝等)。这些色素的分子量在450880 之间, 最大吸收波长在428630 nm 之间。其耐氧化还原性能均较差; 耐热、耐光性能稳定(靛蓝除外); 胭脂红、诱惑红、日落黄、靛蓝在碱性条件下不稳定, 赤藓红、靛蓝在酸性条件下不稳定。
   
(二) 合成色素应用范围
   
在我国GB 27602011 《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定了合成色素的种类及其使用范围和检出限量, 我国允许在食品中添加的合成色素及其应用范围如表所示。GB 27602011许可的有机合成色素基本上都是JECFA Joint FAO/WHO Expert Committeeon FoodAdditives FAO (世界粮农组织)、WHO (世界卫生组织) 的食品添加剂和污染物联合专家委员会规定了ADI 值(每人每天容许摄入量) 的, 准许在食品中使用的着色剂, 这些着色剂在纯度上符合食品级的规格要求, 因此按照GB27602011 在食品中使用不会对人体造成危害。

(三) 食用合成色素的安全性评价
   
合成色素可以改善商品外观并吸引消费者购买, 我国对合成色素的品种、使用范围及限量进行了规定, 但是有不法分子在利欲驱使下, 突破允许使用品种、范围和数量, 滥用、重剂量使用色素, 使食品安全面临挑战。
   
食用合成色素多以苯、甲苯、萘等化工产品为原料, 经过磺化、硝化、偶氮化等一系列有机反应而成, 大多为含有R—N N—R′键、苯环或氧杂蒽结构化合物, 同时在合成过程中产生的杂质如砷、汞、苯酚、苯胺、铅、镉、乙醚、氯化物、硫酸盐等均有不同程度的毒性。合成色素进入人体后会大量消耗体内解毒物质, 干扰人体正常代谢功能并直接作用于靶器官。合成色素的毒性主要表现在不耐受、致癌和儿童多动症, 所以合成色素无毒是不可能的, 历史上对合成色素的毒性试验结果和安全性评价充满了争议和矛盾。
   
有些合成色素是偶氮类物质, 而偶氮类物质已被确定为不安全的, 具有潜在的过敏反应和致癌性。偶氮化合物在体内可代谢生成致突变原前体芳香胺类化合物, 芳香胺被进一步代谢活化后成为亲电子产物与DNA RNA 结合形成加合物而诱发突变。胭脂红作为一种偶氮化合物在体内经代谢生成β-萘胺和α-氨基-1-萘酚等具有强烈致癌性的物质, 胭脂红还可被氧化产生自由基, 进而再与体内物质代谢产生一系列活性氧( reactiveoxygen species ROS), ROS 攻击DNA 造成DNA氧化损伤。胭脂红对泥鳅的影响研究表明, 胭脂红对泥鳅的毒性小, 但是可以不同程度地引起泥鳅微核细胞率和核异常率等遗传指标的上升, 表明胭脂红对泥鳅红细胞具有一定的致突变作用, 具有一定的遗传毒性。
   
前苏联在19681970 年曾对苋菜红这种食用合成色素进行了长期动物试验, 结果发现致癌率高达22%。美、英等国的科研人员研究后也发现,不仅是苋菜红, 许多其他的合成色素过量摄入也对人体有伤害作用, 可能导致生育力下降、畸胎等等。前苏联的这项研究很难重复, 因为研究所用实验材料是纺织品染料级, 包含了9%的杂质, 但是这个发现还是引起了许多人的恐慌, 迄今已有2个研究表明它有致癌性, 16 个研究认为它有不良反应。尽管有争议, 美国还是将苋菜红从许可使用” 的食用色素名单中删除。
    2007 
月, 英国南安普顿大学对种常用合成着色剂(日落黄、柠檬黄、胭脂红、诱惑红、喹啉黄、酸性红) 进行了安全性评估, 结果显示,这种着色剂能够引起儿童多动症, 如过度活跃、注意力不集中等。这些物质特别在软饮料、果汁、沙拉酱等儿童经常使用的饮料和食品中含量更高。由于对合成色素的安全性存在争议, 所以各国许可使用的合成色素品种存在较大差异。根据2007 年南安普顿大学的研究结果, 2008 月,英国食品标准局拟议禁止在食品内添加日落黄、柠檬黄、胭脂红、诱惑红、喹啉黄、酸性红。2007年美国允许使用的合成色素为诱惑红、亮蓝、靛蓝、日落黄、酒石黄、赤藓红、绿色号、酸性红等。挪威和芬兰不允许日落黄用于食品, 挪威和澳大利亚不允许柠檬黄用于食品, 除美国不许可胭脂红使用外, 绝大多数国家均许可使用, 挪威、美国、日本、瑞典不准酸性红用于食品。
   
二、合成色素的检测技术研究
   
鉴于食用合成色素的不安全性, 国家也加强了对合成色素的监管, 制定了GB 27602011 另外对合成色素的检测也非常重要, 国家标准GB/T5009.352003 《食品中合成着色剂的测定》中规定了对新红、柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、赤藓红、亮蓝、靛蓝这种合成色素的种检测方法, 分别为高效液相色谱法、薄层色谱法、示波极谱法。在标准中规定的一般是单色测定或者混合色分离后测定, 而在实际生活中, 并不知道违规或过量添加的是什么色素, 因此需要研究开发可以检测多种合成色素的技术。应用于合成色素检测的技术主要有以下几种。
   
(一) 高效液相色谱法食品中人工合成着色剂用聚酰胺吸附法或液-液分配法提取, 制成水溶液, 注入高效液相色谱仪, 经反相色谱分离, 根据各成分保留时间定性, 并与峰面积比较进行定量。高效液相色谱法是研究最多、利用最广的有机物分离、分析方法。李帮锐等利用高效液相色谱-质谱质谱联用法可以定性、定量测定饮料中种人工合成色素。欧阳燕玲等建立了一种适用于葡萄酒基质测定种人工合成色素(柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、亮蓝) 的高效液相色谱法。奚星林等建立了一种固相萃取-高效液相色谱法同时测定食品中12 种合成色素(柠檬黄、亮黑、日落黄、诱惑红、坚牢绿、丽春红2R、荧光素钠、丽春红3R、专利蓝、金黄粉、荧光桃红、孟加拉玫瑰红)。
   
(二) 薄层层析法薄层层析法原理是依据水溶性酸性合成着色剂在酸性条件下被聚酰胺吸附,而在碱性条件下解吸附, 再用纸色谱法或薄层色谱法进行分离后, 与标准比较定性、定量。该方法具有操作简单的特点。
   
(三) 示波极谱法食品中的合成着色剂, 在特定的缓冲溶液中, 在滴汞电极上可产生敏感的极谱波, 波高与着色剂的浓度成正比。当食品中存在一种或两种以上互不影响测定的着色剂时, 可用其进行定性定量分析。缺点是存在着色剂较多或存在干扰, 将不能准确测定。
   
(四) 其他检测方法罗利军等建立了同时测定胭脂红、柠檬黄、日落黄、赤藓红、苋菜红5种食用人工合成色素的1.5 次线性扫描伏安法。杜建中等利用水溶性高聚物的水溶液在无机盐存在下可分成两相的特点, 将胭脂红和苋菜红转入高聚物相, 消除了其他物质的干扰, 用双波长等吸收法测定胭脂红和苋菜红的含量。赵新颖等建立了毛细管电泳法测定糖果中种人工合成色素(亮蓝、日落黄、苋菜红、胭脂红、柠檬黄) 的分析方法,认为毛细管电泳法简便、快速、灵敏度高、重现性好。陈悦鸣等利用静电离子色谱法测定食品中的人工合成色素。聂晶等研究了合成色素胭脂红、柠檬黄、苋菜红、赤藓红的快速检测方法微柱法。微柱法检测合成色素的原理为, 根据水溶性酸性合成色素在酸性条件下被聚酰胺吸附, 在碱性条件下被解吸的特性, 利用被分离物质在吸附剂与展开剂之间分配系数不同, 达到分离目的。李必斌等应用紫外-可见分光光度计进行吸收光谱扫描, 发现不同色素具有不同的吸收谱图, 此方法可实现合成色素的定性、定量测定。卓婧等利用可见波段全光谱扫描及偏最小二乘变量筛选法, 研制出合成色素快速检测仪, 并实现对种合成色素体系(柠檬黄、日落黄、胭脂红、苋菜红和亮蓝) 进行定性和定量分析。北京智云达科技有限公司研发的多功能食品安全快速检测仪(PCS 型) 即应用了光谱扫描法, 能实现种合成色素苋菜红、胭脂红、柠檬黄、日落黄、亮蓝、靛蓝的检测。
   
鉴于合成色素对人体的潜在危害, 开发操作简便、检出种类多、样品量大的检测技术和仪器将是未来的发展方向。随着对合成色素安全性研究的日益广泛和深入, 将有助于人们更加全面地了解合成色素的安全性, 而开发安全性高的合成色素和天然色素来代替不安全的合成色素也是未来的研究趋势。

 

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