Определение пищевых красителей Е122 и Е155 в гранатовом соке тест-методом

В настоящее время в мировой практике производства продуктов питания широко применяют различные пищевые добавки, в том числе природные и синтетические красители (Е100 – Е182), которые не только выполняют технологические функции, но и улучшают органолептические характеристики продукции [2, с. 29]. Натуральные красители неустойчивы и легко подвергаются деградации в производственных условиях, поэтому использование синтетических органических красителей признано самым надежным и экономичным методом в восстановлении и обеспечении цвета в процессе обработки пищевых продуктов [6, с. 196].

Многие годы считалось, что использование синтетических красителей в пищевых продуктах полностью безопасно. Однако современные исследования доказывают, что регулярное употребление продуктов, содержащих синтетические красители, может стать причиной ряда заболеваний [9]. Так, было обнаружено, что синтетические красители Е102, Е104, Е110, Е122, Е124, Е129 вызывают гиперактивность и аллергические реакции у детей. Кроме того, широкое использование пищевых добавок позволяет недобросовестным участникам рынка производить фальсифицированные продукты питания [2].

В этой связи являются актуальными вопросы идентификации природы пищевых красителей и определения их содержания в пищевых продуктах.

Для определения содержания красителей существует множество классических методов. Основной трудностью при определении синтетических красителей является необходимость экстрагирования последних из очень сложной матрицы [8, 214]. Однако методы, использующиеся для анализа многокомпонентных смесей, отличаются сложностью, длительной пробоподготовкой, а также использованием дорогого и не всегда доступного оборудования.

Целью данной работы является изучение условий сорбционного определения красителей Е122 и Е155 на сорбенте пенополиуретане при их совместном присутствии тест-методом.

Пищевые синтетические красители кармазин (Е122) и шоколадный коричневый НТ (Е155) используются как индивидуально, так и в смесях для окрашивания напитков, мясных продуктов и кондитерских изделий, а также при получении некоторых лекарственных форм [7, с. 327]. Для придания продукту насыщенного темно-красного цвета, в частности при изготовлении гранатового сока, производители используют различные комбинации красителей, одной из которых может быть смесь Е122 и Е155.

В качестве объекта анализа был использован гранатовый сок «Grand» промышленного производства Азербайджанской республики, состав которого был предварительно изучен спектрофотометрическим методом [5, с. 8].

В качестве сорбента при сорбционном определении был использован пенополиуретан (ППУ). К ППУ, вспененным полиуретанам, относят гетероцепные полимеры, содержащие значительное количество уретановых групп. В этих сорбентах часть твердой фазы заменена на воздух, находящийся в полимере в виде многочисленных пузырьков-ячеек, формирующих упорядоченную систему твердых квазисферических мембран. Наличие системы ячеек-пор обеспечивает доступ сорбируемых веществ внутрь сорбента. В этом состоит уникальная особенность пенополиуретанов, отличающая их от других сорбентов. Кроме того, ППУ – химически устойчивые, дешевые и доступные сорбенты [6, с. 7].

Экспериментальная часть

В работе использовали стандартные растворы красителей с концентрацией 0,5 мг/мл, полученной растворением точной навески в воде. Растворы меньшей концентрации получали разбавлением исходного.

В качестве сорбента применяли ППУ на основе простого эфира, выпускаемый ООО «Чилим» (г. Кисловодск). Сорбент использовали в виде таблеток (высота 10 мм, диаметр 16 мм, масса 0,03–0,04 г), которые выбивали металлическим пробойником из промышленного листа полимера. Таблетки хранили в защищенном от света месте.

Сорбцию проводили в статическом режиме. Окрашенные сорбаты получали по следующей методике: в колбы на 25 мл вводили определенные количества раствора красителя. При необходимости создавали определенные значения рН, добавляли спирт и доводили объем до метки дистиллированной водой или растворами кислот. Затем содержимое колб переносили в баночки для встряхивания, в которых находились таблетки ППУ, прижимали стеклянной палочкой для удаления пузырьков воздуха и встряхивали в течение определенного времени, по истечении которого таблетки извлекали и высушивали до воздушно-сухого состояния [3, с. 92].

Кислотность раствора измеряли с помощью рН-метра «ЭСК-10301/7». Оптическую плотность окрашенных растворов измеряли на спектрофотометрах Leki и Specord-210 PLUS (Analytic Jena, Германия). Для встряхивания растворов использовали перемешивающее устройство LS-220.

Ранее нами были изучены условия сорбционного извлечения красителей Е122 и Е155 на ППУ в модельных растворах [3, 4]. Однако эти условия оказались схожими для обоих красителей, что затрудняет возможность их совместного определения. В связи с этим, представляло интерес изучить влияние этилового спирта на сорбцию красителей пенополиуретаном при различных значениях рН (рис.1).

Рисунок 1. Зависимость степени сорбции красителей Е122 (а) и Е155 (б) от значения рН и содержания этилового спирта (1 – 0% этанола, 2 – 4%, 3 – 12%, 4 – 20%, 5 – 28%, 6 – 36%, 7 – 44%; С_Е122 = 10 мкг/мл; С_Е155 = 20 мкг/мл)

Было установлено, что с увеличением содержания этанола сорбция красителя Е122 в сильнокислой среде (4М HCl) снижается значительнее красителя Е155 (рис. 1, а), и при введении спирта более 40% степень извлечения составляет всего около 10%, в то время как при том же содержании спирта краситель Е155 (рис.1, б) извлекается более чем на 80% (рис. 2).

Рисунок 2. Сравнение степени сорбции красителей Е122 (1) и Е155 (2) от значения рН в присутствии 44% этанола (С_Е122 = 10 мкг/мл; С_Е155 = 20 мкг/мл)

Анализируя рис. 1, можно также заметить, что в области рН 1-2 при содержании спирта 12%, наблюдается противоположная картина (рис. 3): степень сорбции Е122 выше (ок. 80%), а степень извлечения Е155 снизилась до 30%. Также было изучено влияние времени контакта фаз (рис. 4).

Рисунок 3. Сравнение степени сорбции красителей Е122 (1) и Е155 (2) от значения рН в присутствии 12% этанола (С_Е122 = 10 мкг/мл; С_Е155 = 20 мкг/мл)

Рисунок 4. Влияние времени контакта фаз на сорбцию красителей Е122 (1) и Е155 (2) в условиях: а) 44% этанола по 4MHCl; б) 12% этанола рН 1,5 (С_Е122 = 10 мкг/мл; С_Е155 = 20 мкг/мл)

Таким образом, выявлены оптимальные условия извлечения каждого красителя из их смеси, на основе которых были получены две тест-шкалы, отражающие линейные зависимости окраски сорбатов ППУ-R от концентрации красителей (рис. 5).

Рисунок 5. Тест-шкалы для определения концентрации красителей Е122 (рН 1,5 с 12%-м содержанием спирта и временем контакта фаз 50 минут) и Е155 (по 4М HCl с 44%-м содержанием спирта и временем контакта фаз 50 минут)

Данный метод апробирован при анализе гранатового сока (табл. 1). Исходное содержание красителей установлено спектрофотометрическим методом [5].

Таблица 1.

Определение красителей Е122 и Е155 в гранатовом соке “Grand” тест-методом

Список литературы:

1. Дмитриенко С.Г., Апяри В.В. Пенополиуретаны. Сорбционные свойства и применение в химическом анализе. Монография. Москва, 2009. – 264 с.
2. Малинка Е.В., Егорова А.В., Анельчик А.В., Антонович В.П. Определение синтетического пищевого красителя Е110 в безалкогольном напитке // Пищевая наука и технология. 2015, №30. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://library.onaft.edu.ua:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/162/8.pdf?sequence=1&isAllowed=y (Дата обращения 21.12.2016).
3. Мирзаева Х.А., Исмаилова Л.У. Сорбция кармазина пенополиуретаном и его определение визуальным тест-методом // «Научное сообщество студентов XXI столетия. Естественные науки»: материалы Х студенческой международной заочной научно-практической конференции. (06 мая 2013 г.) – Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013. – 118 с.
4. Мирзаева Х.А., Исмаилова Л.У. Сорбция пищевого красителя Е155 пенополиуретаном и его определение тест-методом // Научная дискуссия: инновации в современном мире: сб. ст. по материалам LX междунар. науч.-практ. конф. – № 13(56). – М., Изд. «Интернаука», 2016.
5. Мирзаева Х.А., Исмаилова Л.У. Спектрофотометрическое определение пищевых красителей Е122 и Е155 при их совместном присутствии // Общественная научная организация «Новая волна» Ежемесячный научный журнал, СПб № 4/ 2014.
6. Рамазанова Г.Р., Тихомирова Т.И., Апяри В.В. Сорбция пищевых красителей на пенополиуретане и оксиде алюминия // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. – 2013. – Т. 54. №4.
7. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки: Энциклопедия. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб: ГИОРД, 2004. – 808 с.
8. Чибисова М.В., Березкин В.Г. Определение синтетических красителей в пищевых продуктах методами тонкослойной хроматографии, УФ- и ИК-спектроскопии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2011, Т.11. Вып. 2. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://www.sorpchrom.vsu.ru/articles/20110214.pdf (Дата обращения 21.12.2016).
9. Hashem M.M., A.H. Atta, M.S. Arbid, S.A. Nada, G.F. Asaad. Immunological studies on Amaranth, Sunset Yellow and Curcumin as food colouring agents in albino rats // Food and Chem. Toxicology, 2010. Vol.48. №6. – Р. 1581–1586. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: https://www.researchgate.net/publication/42440412_Immunological_studies_on_Amaranth_Sunset_Yellow_and_Curcumin_as_food_colouring_agents_in_albino_rats