紫外-可見分光光度法測定飲料中檸檬黃的研究

摘 要：采用銀納米顆粒與檸檬黃結合反應，建立了紫外-可見分光光度法測定飲料中檸檬黃的方法。通過單因素實驗法篩選出最佳的測定條件為加入3.0 mL銀納米顆粒分散液做反應試劑，調節體系pH值為6.0，在4 ℃下反應20 min后于波長400 nm處測定吸光度。經過進一步方法學驗證表明，該方法線性范圍較寬、線性關系、準確度與精密度良好，可用于飲料中檸檬黃含量的檢測。

關鍵詞：分光光度法；飲料；檸檬黃

Study on the Determination of Lemon Yellow in Beverages by UV Visible Spectrophotometry

WANG Kaihui

（Shenzhen Academy of Metrology amp; Quality Inspection， Shenzhen 518000， China）

Abstract： The method for determining lemon yellow in beverages using UV visible spectrophotometry was established by combining silver nanoparticles with lemon yellow. The optimal measurement conditions were selected through a single factor experiment method， which involved adding 3.0 mL of silver nanoparticle dispersion as the reaction reagent， adjusting the pH of the system to 6.0， reacting at 4 ℃ for 20 minutes， and measuring the absorbance at a wavelength of 400 nm. Further methodological validation has shown that this method has a wide linear range， good linear relationship， and good accuracy and precision， and can be used for the detection of lemon yellow content in beverages.

Keywords： spectrophotometry; drink; lemon yellow

檸檬黃是一種著色力強、價格低廉的人工合成色素，在現代食品工業領域主要用于為食品、飲料著色，以增加食品的吸引力，被廣泛運用于飲料生產、糕點加工等過程中[1]。然而，人體攝入過量的檸檬黃會在體內蓄積，對肝腎等產生損害，更嚴重的是會影響兒童智力發育，因此加強飲料等食品中檸檬黃的監管檢測十分重要[2]。銀納米顆粒是一種貴金屬納米材料，可以實現對食品中多種成分的定性定量分析，近年來在食品檢測領域成為熱點[3]。本研究采用銀納米顆粒與檸檬黃結合反應，建立了紫外-可見分光光度法測定飲料中檸檬黃的分析方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

Evolution260紫外-可見光分光光度計，美國賽默飛公司；ME204E/02電子天平（精度0.000 1 g），瑞士梅特勒-托利多公司；MYP11-2A恒溫磁力攪拌器，上海梅穎浦儀器儀表公司；KH-100DB超聲波清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司；AP-GD-50CS桌面式高低溫試驗箱，廣東愛佩試驗設備有限公司。

水中檸檬黃標準物質（濃度500 μg·mL-1），壇墨質檢科技股份有限公司；CW-Ag-W納米銀溶液（水性），上海超威納米科技有限公司；硝酸銀溶液（500 g·L-1），山東星菲化學有限公司；檸檬酸三鈉、硼氫化鈉、鹽酸、氫氧化鈉，均為分析純。

1.2 實驗方法

1.2.1 銀納米顆粒分散液制備

準確移取100 mL超純水于250 mL高腳燒杯中，置于轉速500 r·min-1的磁力攪拌器上，加入1.75 mL檸檬酸三鈉溶液（50 g·L-1）、0.5 mL硝酸銀溶液（4.8×10-2 mol·L-1），待攪拌均勻后，緩慢滴加5.0 mL硼氫化鈉溶液（1 g·L-1），使燒杯中溶液由淺黃色逐漸變為深黃色，再變為黃色，繼續攪拌20 min，置于室溫下冷卻，將燒杯中溶液全部轉移至250 mL棕色容量瓶中，加入超純水定容，搖勻，制備得濃度為10.26 mg·L-1的銀納米顆粒分散液。

1.2.2 標準溶液配制

準確吸取0 mL、0.025 mL、0.050 mL、0.100 mL、0.200 mL、0.300 mL濃度為500 μg·mL-1的檸檬黃標準溶液于7支10 mL具塞比色管中，分別加入3 mL銀納米顆粒分散液，用超純水稀釋定容至刻度，搖勻，配制成檸檬黃濃度為0 μg·mL-1、1.25 μg·mL-1、2.50 μg·mL-1、5.00 μg·mL-1、10.00 μg·mL-1、15.00 μg·mL-1的標準系列溶液。

1.2.3 樣品處理測定

稱取0.5 g（精確至0.000 1 g）飲料試樣于10 mL具塞比色管中，使用稀鹽酸或氫氧化鈉溶液將pH值調節至6.0，加入3 mL銀納米顆粒分散液，用超純水稀釋定容至刻度，搖勻，待處理。

1.3 單因素實驗優化方案

稱取50 g經測試不含檸檬酸的果蔬汁飲料試樣，加入1 mL濃度為500 μg·mL-1的檸檬黃標準溶液，制備成飲料加標試樣。

稱取0.5 g飲料加標試樣，調節pH值至6.0，分別加入0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL銀納米顆粒分散液，定容至10 mL，置于高低溫試驗箱中，于20 ℃下反應10 min后測定，計算加標回收率，篩選出最佳的反應劑銀納米顆粒分散液用量。

選用最佳反應劑用量，置于高低溫試驗箱中，反應溫度分別設置為4 ℃、10 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃，其他操作同上，篩選出最佳的反應溫度。

選用最佳反應劑用量與反應溫度，反應時間分別設定為5 min、10 min、15 min、20 min、25 min，其他操作同上，篩選出最佳的反應時間。

選用最佳反應劑用量、反應溫度與時間，分別調節反應體系pH值為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，其他操作同上，篩選出最佳pH值。

2 結果與分析

2.1 吸收光譜

將檸檬酸標準溶液、銀納米顆粒分散液以及兩者的混合液分別置于分光光度計中，在波長300～

650 nm條件下進行測試，三者的紫外吸收光譜圖見圖1，由圖中可看出檸檬酸標準溶液、銀納米顆粒分散液的紫外吸收峰范圍分別為410～430 nm、385～410 nm，檸檬酸標準溶液與銀納米顆粒分散液結合后吸光度明顯提升，結合兩個范圍來看，得出最佳的吸收波長為400 nm。

2.2 線性關系

將配制的標準系列溶液置于4 ℃下反應20 min，吸取適量標準系列與待測樣反應液于比色皿中，置于紫外-可見分光光度計上測定吸光度，在波長400 nm處測試，以標準系列溶液中檸檬黃的濃度為橫坐標，對應測得的吸光度值為縱坐標，繪制標準工作曲線，獲得線性回歸方程為Y=0.024 5X+0.205 3，相關系數R2為0.999 6，線性關系良好。

2.3 單因素實驗分析

2.3.1 反應試劑用量

加入0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL銀納米顆粒分散液作為反應試劑，測得加標回收率分別為68.1%、73.5%、78.4%、82.6%、82.7%，可見隨著反應試劑用量的增加，反應更加充分，加標回收率明顯提升，當反應試劑加入量為3.0 mL時，達到充分反應，反應試劑用量繼續增加，回收率也趨于穩定，篩選出反應試劑銀納米顆粒分散液最佳用量為3.0 mL。

2.3.2 反應溫度

設置反應溫度為4 ℃、10 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃，測得加標回收率分別為96.2%、88.5%、82.6%、78.4%、74.5%，可見在4 ℃反應溫度下，加標回收率最高，由于檸檬酸遇水會放熱，再加上隨著反應溫度上升，檸檬酸溶液密度降低，進而影響了銀納米顆粒分散液與檸檬酸的反應[4]，加標回收率逐漸下降，因此篩選出最佳反應溫度為4 ℃。

2.3.3 反應時間

設定反應時間為5 min、10 min、15 min、20 min、25 min，測得加標回收率分別為87.3%、95.2%、96.6%、99.3%、97.5%，可見隨著反應時間的增加，反應更加充分，加標回收率上升，在反應時間為20 min時充分反應，回收率最高，反應時間超過20 min，可能出現其他副反應，回收率反而下降，篩選出最佳反應時間為20 min。

2.3.4 反應體系pH值

調節反應體系pH值為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0，測得加標回收率分別為91.3%、95.4%、99.3%、96.2%、95.1%，可見隨著反應體系pH值的升高，加標回收率先上升，在pH值為6.0時回收率最高，然后下降，這與檸檬酸自身呈現弱酸性有關，篩選出最佳反應體系pH值為6.0。

2.4 準確度與精密度試驗

選擇不含檸檬黃成分的果蔬汁飲料和固體飲料作為加標基質樣品，各稱取18份，每6個試樣為1組。結合方法標準線性范圍與《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）[5]中對飲料類中檸檬酸最大使用量的規定，分別添加0.05 mL、0.10 mL、1.00 mL濃度為50 μg·mL-1的檸檬黃標準溶液，制備成低（0.005 g·kg-1）、中（0.010 g·kg-1）、高（0.100 g·kg-1）3個濃度水平的飲料加標試樣，按照2.3中優化的試樣處理過程反應并測定，考察方法的準確度（以加標回收率表示）與精密度（以相對標準偏差表示），測試結果見表1。由表1中數據可看出，在陰性果蔬汁飲料中檸檬酸的加標回收率為95.9%～100.2%，相對標準偏差為0.99%～1.45%；在茶飲料中檸檬酸的加標回收率為95.7%～99.6%，相對標準偏差為0.92%～1.50%，可見該方法的準確度與精密度良好。

2.5 實際樣品測定

根據《食品安全監督抽檢實施細則（2024版）》對飲料中檸檬酸的監督抽檢范圍，依據本研究建立的方法對果蔬類飲料、固體飲料、咖啡飲料、植物飲料及風味飲料等5種不同類別的20批次飲料進行檸檬酸含量檢測，結果顯示，全部檢測樣品中12批次飲料不含檸檬酸，其他8批次飲料樣品檸檬酸含量均小于0.1 g·kg-1，符合GB 2760—2014中的規定。

3 結論

本研究采用銀納米顆粒與檸檬黃結合反應，建立了一種紫外-可見分光光度法測定飲料中檸檬黃的分析方法，通過單因素實驗法優化樣品處理過程，篩選出最佳的測定條件為加入3.0 mL銀納米顆粒分散液做反應試劑、反應溫度為4 ℃、反應時間為20 min、反應體系pH值為6.0，分光光度測試波長為400 nm。經過進一步線性關系、準確度及精密度驗證表明，該方法線性范圍較寬、線性關系良好，在果蔬汁及固體飲料中的加標回收率在95.7%～100.2%范圍內，相對標準偏差為0.92%～1.50%，可用于飲料中檸檬黃含量的檢測。

參考文獻

[1]謝賽.飲料中合成著色劑的研究進展[J].現代食品，2021，29（17）：11-18.

[2]鐘麗琪.食品中合成著色劑的檢測方法研究[D].無錫：江南大學，2021.

[3]王碩，劉敬民.基于功能納米材料的食品安全分析新技術[J].中國食品學報，2018，18（6）：1-8.

[4]李曉栓，余定華，滿云，等.檸檬酸溶液濃度-密度-溫度數學模型研究[J].化工自動化及儀表，2011，38（3）：310-313.

[5]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.食品安全國家標準 食品添加劑使用標準：GB 2760—2014[S].北京：中國標準出版社，2014.