檸檬黃著色劑標(biāo)準(zhǔn)樣品制備中純化工藝的研究

蘇錫輝 ，趙卉

（1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110000;2.沈陽(yáng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

檸檬黃著色劑標(biāo)準(zhǔn)樣品制備中純化工藝的研究

蘇錫輝1，2，趙卉1，*

（1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110000;2.沈陽(yáng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

利用重結(jié)晶技術(shù)對(duì)檸檬黃著色劑進(jìn)行純化，以純度為指標(biāo)考察其純化程度。通過試驗(yàn)，確定純化檸檬黃著色劑的最佳工藝條件。結(jié)果表明：以3%氯化鈉水溶液與95%乙醇組成的混合溶劑重結(jié)晶2次，再以2%乙酸鉀溶液與95%乙醇組成的混合溶劑重結(jié)晶2次，后洗滌濾餅，并將濾餅經(jīng)80℃烘干、粉碎后得到純度為99.87%的檸檬黃著色劑純品，符合標(biāo)準(zhǔn)樣品的要求。

檸檬黃；純化；重結(jié)晶；標(biāo)準(zhǔn)樣品

食品分析用檸檬黃，是食用合成色素三原色之一，也是在世界上被允許用于食品著色最廣泛的一種合成色素。分子式為：C16H9N4Na3O9S2Na3，外觀為橙黃色粉末，微溶于酒精，不溶于其他有機(jī)溶劑，屬水溶性合成色素、單色品種。用于食品、飲料、藥品、化妝品、食品包裝材料等的著色。檸檬黃之所以可用做食品藥品染色劑，是因?yàn)樗踩缺容^高，無毒，不在體內(nèi)貯積，絕大部分以原形排出體外，少量可經(jīng)代謝排出體外，其代謝產(chǎn)物對(duì)人無毒性作用。而它的生產(chǎn)所用原料對(duì)氨基苯磺酸、酒石酸及2－萘酚－6－磺酸都是無毒的物質(zhì)。大量的研究表明[1]，重結(jié)晶方法純化檸檬黃著色劑，溶解容易、純度高、操作簡(jiǎn)便[2-3]。本研究利用檸檬黃著色劑和雜質(zhì)在有機(jī)溶劑中溶解度的不同，采用重結(jié)晶[4]的方法純化檸檬黃著色劑樣品，使大部分的雜質(zhì)留在母液中，從而達(dá)到檸檬黃著色劑精制的目的。純化成品可用高效液相色譜法檢測(cè)檸檬黃的相對(duì)含量[5]。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品研制的要求，為使物質(zhì)純度達(dá)到99%以上。進(jìn)一步對(duì)檸檬黃著色劑樣品進(jìn)行純化是非常必要的，不但可得到高純度的檸檬黃，而且回收率也很高[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：合成著色劑檸檬黃初級(jí)原料，樣品含量在85%左右，粒度小于160目（0.097 mm），粉末狀。

試劑：H 酸（1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸），（工業(yè)級(jí)）；對(duì)氨基苯磺酸（工業(yè)級(jí)）；氯化鈉（食用）；95%乙醇（分析純）；甲醇（色譜純）；乙酸鉀（分析純）；丙酮（化學(xué)純）。

1.2 儀器與設(shè)備

S312數(shù)顯恒速攪拌器：上海碩光電子科技有限公司；恒溫水槽：上海平軒科學(xué)儀器有限公司；PHS-2C型精密酸度計(jì)：上海江儀儀器有限公司；HP 1100高效液相色譜儀：德國(guó)安捷倫；10 L不銹鋼容器桶；不銹鋼烘盤；家用粉碎機(jī)：廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司。

HPLC分析測(cè)試條件：色譜柱為SUPERCODiscovery；柱溫40℃；流動(dòng)相a.乙酸銨溶液2 g/L，b.甲醇；濃度梯度：隨產(chǎn)品相應(yīng)調(diào)整；流動(dòng)速度：1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)428/482/500/508/520/525/527/613/630 nm。

2 方法

重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)：稱取一定量的原料產(chǎn)品，加到一定量的溶劑中，于一定溫度下加熱，攪拌至溶解，然后加少量活性炭（約5%），繼續(xù)加熱3 min～5 min后趁熱過濾，濾液冷至室溫，過夜。析出的晶體經(jīng)過濾后，用少量溶劑洗滌，干燥，即得到結(jié)晶產(chǎn)品，母液保留下次重復(fù)使用。

其工藝流程如下：投料→加熱、攪拌、溶解、加活性炭→趁熱抽濾→濾液靜置過夜→抽濾→濾餅洗滌、干燥→產(chǎn)品。

3 結(jié)果與分析

初步試驗(yàn)表明，食品分析用檸檬黃色素的純化程度主要受重結(jié)晶選擇的溶劑、溶劑的濃度、重結(jié)晶次數(shù)、洗滌濾餅的溫度等因素的影響。

3.1 純化溶劑的選擇

經(jīng)HPLC檢測(cè)檸檬黃著色劑粗品含量為97.1%，雜質(zhì)約占2.9%。

試驗(yàn)選用3種溶劑作為檸檬黃的初選重結(jié)晶溶劑，比較各種溶劑對(duì)檸檬黃著色劑的精制效果。試驗(yàn)方法為：稱取0.5 g（HPLC測(cè)含量為97.1%）檸檬黃3份，加入溶劑適量，攪拌加熱至溶解，加入活性炭0.05g，回流30 min，趁熱過濾，濾液冷卻至室溫，析晶、抽濾、干燥、稱重，HPLC檢測(cè)含量[7]，結(jié)果見表1。

表1的結(jié)果顯示，無水乙醇溶劑純化效果較好，不僅相對(duì)含量較高，而且回收率也比較高。

3.2 溶劑濃度的影響

通過純化過程中溶劑選擇的實(shí)驗(yàn)，確定出乙醇作為溶劑對(duì)重結(jié)晶純化效果比較好，另外，通過預(yù)試驗(yàn)，得出氯化鈉溶液與乙醇組合成混合溶劑對(duì)樣品重結(jié)晶效果也有影響。因此，采用濃度為95%的乙醇，使其分別與不同濃度的氯化鈉水溶液混合作為溶劑進(jìn)行重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，確定最佳溶劑濃度。

表1 不同溶劑對(duì)檸檬黃重結(jié)晶的結(jié)果Table 1 The results of different solvents on the lemon recrytallization

表2 不同氯化鈉濃度與95%乙醇組成混合溶劑對(duì)純化效果的影響Table 2 The effect of different concentration of NaCl and 95%alcohol mixed solvent to the purity

表2表明，濃度為2%的氯化鈉水溶液與95%乙醇組成的混合溶劑純化效果最明顯，并且回收率也高。

3.3 重結(jié)晶次數(shù)的影響

根據(jù)溶劑選擇及溶劑濃度的實(shí)驗(yàn)確定的溶劑體系下最佳的結(jié)晶條件，考察了重結(jié)晶次數(shù)對(duì)檸檬黃純化程度的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 重結(jié)晶次數(shù)對(duì)純化程度的影響Fig.1 Effect of the number of recrystallization to the purity

由圖1可見，在混合溶劑體系中，隨重結(jié)晶次數(shù)的增加，物質(zhì)純化程度提高，根據(jù)HPLC檢測(cè)每次重結(jié)晶后的檸檬黃著色劑發(fā)現(xiàn)，重結(jié)晶效果較好，不僅純度提高，含量也得到同步提高。但3次后殘留在檸檬黃中的雜質(zhì)含量變得微量，使得即使再次重結(jié)晶，晶體中的雜質(zhì)含量雖低于0.3%，但已不再減少，檸檬黃的純度也不會(huì)再進(jìn)一步提高。

將檸檬黃著色劑用2%氯化鈉水溶液與95%乙醇重結(jié)晶兩次，含量提高到99.5%，而第3次重結(jié)晶后純度則無明顯提高，雖增加重結(jié)晶次數(shù)，但并不能進(jìn)一步降低雜質(zhì)的含量。

3.4 濾餅干燥溫度對(duì)干燥減量的影響

檢測(cè)干燥減量即為檸檬黃著色劑內(nèi)含水量的一種測(cè)試方法，稱取約2 g試樣，精確至0.01 g，置于已恒重的 Ф（30～40）mm 的稱量瓶中，在（135±2）℃恒溫烘箱中烘至恒重結(jié)果見圖2。

圖2 溫度對(duì)干燥減量的影響Fig.2 Effect of temperature to the loss on drying

試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著溫度的升高，干燥減量逐漸增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)80℃后，基本上無任何變化。通過圖2本試驗(yàn)確定對(duì)于濾餅的干燥溫度為80℃。

3.5 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了進(jìn)一步確定重結(jié)晶的最優(yōu)條件及影響因素的主次，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取3個(gè)主要因素做正交試驗(yàn)[8]。試驗(yàn)因素水平表如表3所示，試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果如表4所示。

表3 L9（34）因素水平表Table 3 Factors and levels of L9（34）orthogonal experiment

表4極差分析表明影響檸檬黃著色劑重結(jié)晶效果的因素依次為：氯化鈉濃度>重結(jié)晶次數(shù)>干燥溫度；由極差R：A>C>B可看出，最優(yōu)組合為:A2B1C2。由空列的極差小于其他影響因素極差可知，實(shí)驗(yàn)中誤差影響因素不是主要因素，因此操作可行，試驗(yàn)條件即：3%氯化鈉水溶液與乙醇做溶劑，重結(jié)晶兩次，干燥溫度為80℃。根據(jù)此條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，檸檬黃著色劑經(jīng)重結(jié)晶純化后純度可達(dá)到99.87%，符合標(biāo)準(zhǔn)樣品的研制需要。可見，此工藝條件合理可行，可操作性強(qiáng)。

表4 L9（34）正交設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 The test results and analysis of orthogonal design of L9（34）

4 結(jié)論

綜合上述試驗(yàn)及分析結(jié)果，確定出最佳純化檸檬黃合成著色劑的工藝條件為：將檸檬黃85樣品以3%氯化鈉水溶液與95%乙醇組成的混合溶劑重結(jié)晶二次，再以2%乙酸鉀水溶液與95%乙醇組成的混合溶劑重結(jié)晶二次，考慮到3%氯化鈉溶液與95%乙醇溶液與2%乙酸鉀溶液與95%乙醇溶液有互補(bǔ)性，因此，將兩種溶劑結(jié)合起來對(duì)檸檬黃進(jìn)行純化。最后再以約40℃的95%乙醇對(duì)濾餅洗滌二次，濾餅于80℃烘干、粉碎、過60目篩，得標(biāo)準(zhǔn)品（HPLC純度99.87%）。

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Study on the Purification Process of Tartrazine Standard Sample in the Food Analysis

SU Xi-hui1，2，ZHAO Hui1,*
（1.School of Food Science and Technology,Shenyang Agricutural University,Shenyang 110000，Liaoning，China；2.Shenyang Product Quality Supervision And Inspection Institute,Shenyang 110000，Liaoning，China）

Use of the recrystallization technology for purification of tartrazine synthetic colorants,with purity for the indicator of the purification degree.Through the experiment to determine the optimum conditions：Using 3%sodium chloride and 95%alcohol mixed solvents recrystallization for twice.And then using 2%potassium acetate and 95%alcohol mixed solvents recrystallization for twice.Then wash the filter cake,and dry it.The temperature is 80℃.And mash it.Getting the purity of 99.87%tartrazine standard sample,and the recovery rate is 93%,meetting the requirement of standard sample.

tartrazine；purification；recrystallization；standard sample

國(guó)家質(zhì)檢總局公益性項(xiàng)目（200810769）

蘇錫輝（1957—），男（漢），碩士生導(dǎo)師，高級(jí)工程師，教授，碩士，研究方向：食品加工機(jī)械、食品添加劑。

*通信作者：趙卉（1985—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品添加劑。

2010-09-28