一種利用氨基化磁性納米材料測定飲料中陰離子合成色素含量的方法與流程

2023-12-05 23:04:21 1

本發明屬於食品安全檢測
技術領域：
，具體地涉及一種以所述磁性納米材料作為固相萃取劑來測定飲料中陰離子合成色素含量的方法。
背景技術：
：顏色是食品的一個顯著特徵，人們通常在食品中加入色素以改善食品的品質。色素可以分為天然色素和合成色素。由於合成色素著色力優於天然色素，因此被廣泛應用於食品當中。但合成色素多為含有苯環、氧雜蒽的化合物，進入人體後，可代謝成具有致癌、致畸、致突變性的芳香胺類化合物，對人體健康造成損害。目前，合成色素的含量測定方法主要採用固相萃取法和聚醯胺吸附法。固相萃取法操作繁瑣，耗費時間長；聚醯胺吸附法，吸附劑不易從樣液中徹底分離回收，導致目標化合物容易在含量測定過程中發生損失。因此需要研發出一種操作簡單，樣品含量測定的效率更高的測定飲料中陰離子合成色素含量的方法。技術實現要素：針對現有技術的以上缺陷，本發明提供一種利用氨基化磁性納米材料測定飲料中陰離子合成色素含量的方法。本發明的技術目的是通過以下技術方案來實現的：本發明所述的利用氨基化磁性納米材料測定飲料中陰離子合成色素含量的方法，包括對樣品進行前處理的步驟、和對前處理後的樣品進行陰離子合成色素含量檢測的步驟,其中對樣品進行前處理包括以下步驟：1)、樣品預處理：稱取樣品液後並調節其pH值至酸性；2)、萃取：加入氨基化磁性納米材料於所述步驟1)所得樣品液中，超聲，用磁鐵進行分離，棄去上清液；3)、淋洗：用酸性洗液淋洗所述步驟2)所得剩餘物，磁鐵分離，棄去洗液；4)、洗脫：加入洗脫液，混勻後超聲，用磁鐵分離後收集洗脫液，重複洗脫若干次，合併洗脫液，氮吹至幹後，殘渣用超純水復溶，過濾後待測定。進一步地，對前處理後的樣品進行陰離子合成色素含量測定通過高效液相色譜分析來進行。本發明優選地，當所述步驟1)中的樣品為高濃度酒精樣品時，調節pH值前加熱去除乙醇。更優選地，所述步驟1)中pH調節劑為甲酸-水溶液，pH調節的範圍為2.5～5，優選為3。本發明作為一種優選，所述步驟2)中所述磁性納米材料在樣液中添加濃度為0.2～1.0mg/ml。更優選為0.4mg/ml。本發明優選地，步驟3)中所述酸性洗液為濃度為0.1～1％甲酸-水溶液，優選濃度為0.1％；所述步驟4)中所述的洗脫液為含有濃度為5％～12％氨水(優選為10％)的甲醇、乙醇或乙腈溶液。優選為氨水甲醇溶液。本發明更優選地，所述步驟4)中過濾採用聚四氟乙烯濾膜進行；本發明更優選地，所述陰離子合成色素選自胭脂紅、日落黃、誘惑紅、胭脂紅6R或藏花橙G中一種或兩種以上物質。本發明具體地，所述氨基化磁性納米材料為氨基化磁性Fe3O4納米材料，該材料為核殼結構納米粒子，其中內核為磁性Fe3O4納米粒子，殼層為帶氨基功能基團的有機矽烷層。本發明具體地，所述氨基化磁性納米材料通過以下步驟製備而成：1)、磁性Fe3O4納米粒子的製備：稱取摩爾比為1：1～2的FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶於蒸餾水中充分混合，在氮氣的保護下加熱至80℃～90℃，在機械攪拌下逐滴加入濃氨水至溶液pH值為10～12，反應1～3h；通過磁鐵將生成的磁性Fe3O4納米粒子吸附分離，用去離子水反覆洗滌至溶液呈中性，真空乾燥；2)、磁性Fe3O4納米粒子的氨基化：稱取步驟1)所得的磁性Fe3O4納米粒子，然後加入無水乙醇、去離子水、濃氨水，超聲分散，室溫下機械攪拌，滴加氨基矽烷化試劑於反應體系中，充分反應6～12h，利用磁鐵分離產物，用去離子水反覆洗滌，真空乾燥，即得。本發明具體地，所述步驟2)中反應物質添加比例為：1g磁性Fe3O4納米粒子：200～400ml無水乙醇：20～50ml去離子水：1～5ml濃氨水：200～500μl氨基矽烷化試劑。本發明作為一種優選，所述氨基矽烷化試劑為所述氨基矽烷化試劑為3-氨丙基三甲氧基矽烷(CAS：13822-56-5)、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基矽烷(CAS：1760-24-3)、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基矽烷(CAS：5089-72-5)中的一種或兩種以上的混合，優選為3-氨丙基三甲氧基矽烷。本發明的有益效果：與現有的檢測技術相比較，本發明具有以下顯著優點：1、本發明利用新型的氨基化磁性納米材料作為固相萃取劑，取代傳統固相萃取柱或聚醯胺粉，提高樣品含量測定的效率，降低樣品的含量測定成本。所用的氨基化磁性納米材料製備方法簡單，製備成本低廉，大部分實驗室均有條件自行合成製備，且製備方法具有良好的重複性和再現性，所製備的氨基化磁性納米材料批次穩定性高；另外，磁性納米粒子具有磁響應性和小尺寸效應，材料比表面積大，與色素結合效率高，吸附劑用量少，吸附平衡時間短，達到吸附平衡後僅需通過使用磁鐵或外加的電磁場，就能簡單、快速地實現吸附劑與樣液的固液分離，無需離心、過濾等複雜操作，大大縮短了樣品含量測定時間，且磁分離徹底，不易造成損失。2、本發明所述含量測定方法是基於靜電吸附和排斥的原理，通過調節pH改變氨基化磁性納米材料表面所帶電荷，改變材料對陰離子合成色素的吸附性能，實現材料對色素的萃取和解吸。3、本發明方法可同時測定飲料中多種陰離子合成色素，方法具有良好的重複性和再現性，且方法準確度高，胭脂紅、日落黃、誘惑紅、胭脂紅6R、藏花橙G的加標回收率均在92％以上。附圖說明圖1是氨基化磁材料檢測飲料中陰離子合成色素的前處理流程圖。圖2是氨基化磁性Fe3O4納米材料的SEM電鏡圖。圖3是氨基化磁性Fe3O4納米材料不同pH條件下的Zeta電位圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案和優點更加明確，下面對本發明的優選實施例進行詳細的描述。本發明所述的利用氨基化磁性納米材料測定飲料中陰離子合成色素含量的方法，包括對樣品進行前處理的步驟、和對前處理後的樣品進行陰離子合成色素含量測定的步驟,其中對樣品進行前處理包括以下步驟：1)、樣品預處理：稱取樣品液後並用甲酸-水溶液調節其pH值至2.5～5，若樣品液為高濃度酒精樣品時，加熱去除乙醇後調節pH值；2)、萃取：加入氨基化磁性納米材料於所述步驟1)所得樣液中，超聲，用磁鐵進行快速分離，棄去上清液；所述磁性納米材料在樣品液中添加濃度為0.2～1.0mg/ml3)、淋洗：用濃度為0.1～1％(體積分數)的甲酸-水溶液淋洗所述步驟2)所得剩餘物(一般淋洗2次,用量一般3-5ml，以便除去殘留在納米材料表面的雜質，減少雜質幹擾)，磁鐵分離，棄去洗液；4)、洗脫：加入洗脫液，充分渦旋後超聲，用磁鐵分離後將洗脫液轉移至氮吹管中，重複洗脫若干次(實驗結果表明洗脫3次的回收率才滿足要求)，合併洗脫液，氮吹至幹後，殘渣用超純水復溶，經0.45μm聚四氟乙烯濾膜過濾後進行高效液相色譜分析。所用的洗脫液為含有濃度為5％～12％氨水的甲醇、乙醇或乙腈溶液。本發明所述氨基化磁性納米材料為氨基化磁性Fe3O4納米材料，該材料為核殼結構納米粒子，其中內核為磁性Fe3O4納米粒子，殼層為帶氨基功能基團的有機矽烷層。本發明具體地，所述氨基化磁性納米材料通過以下步驟製備而成：1)、磁性Fe3O4納米粒子的製備：稱取摩爾比為1：1～2的FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶於蒸餾水中充分混合，在氮氣的保護下加熱至80℃～90℃，在400rmp～600rmp的機械攪拌下逐滴加入濃氨水至溶液pH值為10～12，反應1～3h；通過磁鐵將生成的磁性Fe3O4納米粒子吸附分離，用去離子水反覆洗滌至溶液呈中性，再用乙醇反覆洗滌置換溶液中的水分，在50℃～60℃下真空乾燥；2)、磁性Fe3O4納米粒子的氨基化：稱取步驟1)所得的磁性Fe3O4納米粒子，然後加入無水乙醇、去離子水、濃氨水，超聲分散，室溫下機械攪拌，滴加氨基矽烷化試劑於反應體系中，充分反應6～12h，利用磁鐵分離產物，用去離子水反覆洗滌，在50℃～60℃下真空乾燥，即得。所述反應物質添加比例具體為：1g磁性Fe3O4納米粒子：200～400ml無水乙醇：20～50ml去離子水：1～5ml濃氨水：200～500μl氨基矽烷化試劑。本發明所述氨基矽烷化試劑為3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基矽烷、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基矽烷中的一種或兩種以上的混合。實施例1：氨基化磁性納米材料的製備方法本發明所述的氨基化磁性納米材料的製備方法包括以下步驟：1)、磁性Fe3O4納米粒子的製備：採用化學共沉澱法，稱取4.9g的FeCl2·4H2O和6.7g的FeCl3·6H2O溶解於100ml蒸餾水，轉移至三頸燒瓶中開啟攪拌，在氮氣的保護下加熱至80℃，在400rmp～600rmp的機械攪拌下，逐滴滴加濃度為1.4mol/L濃氨水直至溶液pH＝10。隨後，在氮氣保護下攪拌3h；反應結束後，通過磁鐵將生成磁性Fe3O4納米粒子吸附分離，用去離子水反覆洗滌至溶液呈中性，然後反覆用乙醇洗滌，在50℃下真空乾燥，即得。2)、磁性Fe3O4納米粒子的氨基化：稱取步驟1)所製備的乾燥的1.0g磁性Fe3O4納米粒子於500ml三頸燒瓶，加入200ml無水乙醇、20ml去離子水及2ml濃氨水，超聲分散30min，室溫下機械攪拌條件下滴加400μl的3-氨丙基三甲氧基矽烷於反應體系中，充分反應6h，利用磁鐵分離產物，用去離子水反覆洗滌，然後用乙醇反覆洗滌，在50℃下真空乾燥後即得。實施例2：本發明所述的氨基化磁性納米材料的表徵方法對實施例1製備的氨基化磁性納米材料，分別使用日立S-4800冷場發射掃描電鏡、義大利EuroVectorEA3000全自動元素分析儀、美國QuantumDesignMPMS3磁學測量系統型、美國BIC公司的ZetaPALSZeta電位分析儀，進行投射電鏡分析、CNH元素含量分析，及測定其在不同pH值下的Zeta電位。圖2為實施例1製備的氨基化磁性納米材料的SEM形貌：顯示製備的磁性納米材料呈典型球形，粒徑分布均勻，粒徑大小在100nm左右，滿足納米粒子的尺寸特徵。表1是實施例1製備的氨基化磁性納米材料平行雙樣，以及用相同方法不同日期製備的氨基化磁性納米材料平行雙樣，通過元素分析測定材料中CHN元素的分析結果，結果顯示所製備的4份磁性納米材料樣品中均含有N元素，說明合成的磁性Fe3O4納米粒子表面成功嫁接上含有氨基的矽烷化試劑，且4份樣品中N元素含量接近，說明本發明的製備方法成熟可行，方法具有良好的重複性和再現性，所製備的氨基化磁性納米材料批次穩定性高。表1氨基化磁性納米材料日內平行樣和日間平行樣的CHN元素的分析結果樣品N(％)C(％)H(％)日內平行樣①0.2811.2880.379日內平行樣②0.2721.1820.354日間平行樣①0.2821.4520.381日間平行樣②0.2881.1990.345圖3是實施例1製備的氨基化磁性納米材料在不同pH值下的Zeta電位，說明製備的氨基化磁性納米材料在酸性條件下表面呈電正性，且正電性強度隨pH值變小而增大，當pH值大於等於7時，材料表面呈電中性或弱電負性。因此，所述材料在酸性條件下，通過靜電吸引的作用，將在酸性條件下顯電負性的陰離子合成色素(酸性色素)吸附、富集，並在鹼性條件下通過靜電排斥作用實現色素的洗脫。實施例3：氨基化磁性納米材料檢測加標功能性飲料中胭脂紅、日落黃、誘惑紅、胭脂紅6R、藏花橙G的含量檢測具體步驟如下：1).加標功能性飲料樣品的製備：在市售不含任何食品色素的功能性飲料中添加濃度為1mg/ml的胭脂紅、日落黃、誘惑紅、胭脂紅6R、藏花橙G混合標準溶液，加標濃度分別為0.1μg/ml和1μg/ml。2).萃取：取加標樣品25.0ml，用甲酸-水溶液(體積比1：2)調節pH值至3，加入實施例1製備的氨基化磁性納米材料10mg，超聲10min後用磁鐵進行快速分離，棄去上清液。3).淋洗：用1％甲酸-水溶液3ml洗滌剩餘物2次，磁鐵分離，棄去洗液。4).洗脫：加入3ml的10％的氨水-甲醇溶液，充分渦旋後超聲1min，磁鐵分離後將洗脫液轉移至10ml氮吹管中，重複洗脫3次，合併洗脫液，氮吹至幹後，殘渣用2ml超純水復溶，經0.45μm聚四氟乙烯濾膜過濾後進行高效液相色譜分析，來測定飲料中陰離子合成色素的含量。不同加標濃度的樣品均進行平行試驗，計算平行樣間的相對標準偏差，檢測結果如表2。表2.不同加標濃度功能性飲料中5種色素回收實驗結果實施例4基於氨基化磁性納米材料檢測飲料質控樣品中日落黃、胭脂紅的含量基於氨基化磁性納米材料檢測飲料質控樣品中日落黃、胭脂紅的含量的方法如下：①萃取：吸取5ml樣品，用20ml去離子水稀釋，用甲酸-水溶液(體積比1:2)調節提取液pH值至4，加入實施例1製備的氨基化磁性納米材料15mg，超聲10min後用磁鐵進行快速分離，棄去廢液。②淋洗：用1％甲酸-水溶液3ml洗滌剩餘物2次，磁鐵分離，棄去洗液。③洗脫：加入3ml的8％的氨水-甲醇溶液，充分渦旋後超聲1min，磁鐵分離後將洗脫液轉移至10ml氮吹管中，重複洗脫3次，合併洗脫液，氮吹至幹後，殘渣用2ml超純水復溶，經0.45μm聚四氟乙烯濾膜過濾後進行高效液相色譜分析，檢測結果如表3。表3飲料質控樣品日落黃、胭脂紅檢測結果檢測項目標準值(mg/L)標準差(mg/L)測試值(mg/L)結果評價日落黃18.70.218.5滿意胭脂紅19.60.219.2滿意備註：測試結果採用「Z-比分數」評價，按照Z＝(測試值-標準值)/標準差計算，當︱Z︱≤2時測試結果滿意；當2<︱Z︱<3時測試結果有問題；當︱Z︱≥3時測試結果不滿意。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp