Одночасне визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 у суміші

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара

Одночасне визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 у суміші

Л.П. Сидорова, кандидат хімічних наук, доцент кафедри аналітичної хімії,

Ю.В. Бохан, кандидат хімічних наук, доцент кафедри природничих наук та методик їхнього навчання

Ж.О. Кормош, кандидат хімічних наук, професор кафедри аналітичної хімії та екотехнологій

Пльонсак, студентка,

Ю.Л. Павленко, завідувач відділу досліджень матеріалів, речовин і виробів

Мета статті - з'ясувати можливість використання методу похідної спектрофотометрії нульового перетину перших похідних для одночасного визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 у суміші без попереднього розділення та розроблення високочутливої методики їх контролю в безалкогольних напоях. Методологія. Для реалізації поставленої мети використано комплекс загальнонаукових і спеціальних методів. Зокрема, застосовуючи теоретичні методи (аналіз та узагальнення, синтез, порівняння, моделювання), систематизовано теоретичні матеріали з проблеми дослідження; емпіричними (діагностичні, методи спостереження, самоспостереження) визначено стан практичної опрацьованості проблеми; організаційно-експериментальними (діагностичний, констатувальний, пошуковий, формувальний, коригувальний експерименти) з якісним аналізом і математичним статистичним обробленням засвідчено ефективність запропонованої методики. Достовірність отриманих результатів забезпечено використанням сучасних фізико-хімічних, математичних, статистичних методів аналізу, а також адекватним обробленням отриманих експериментальних даних. Їх правильність доведено порівнянням із результатами незалежних методів. Наукова новизна. Уперше запропоновано використання методу похідної спектрофотометрії нульового перетину перших похідних для однозначного визначення Е110 і Е124 у модельних сумішах та в реальних об'єктах експертно-криміналістичної експертизи - безалкогольних напоях. Розроблену методику перевірено на модельних сумішах і застосовано для визначення вмісту барвників у безалкогольних напоях. Визначено кількісний вміст барвників Е110 і Е124 у безалкогольних газованих напоях «Mirinda», «Апельсин» та «Соковита вишня». Засвідчено, що правильність визначення залежить від концентрації кожного компонента і їх співвідношень. Доведено, що похибка визначення не перевищує 7 %, а матриця об'єкта аналізу суттєво не впливає на одержані результати. Висновки. Зважаючи на доступність обладнання, простоту, експресність, серійність, технологічність запропонованої методики визначення вмісту індивідуальних барвників у суміші без попереднього їх розділення, застосування методу похідної спектрофотометрії нульового перетину перших похідних є ефективним методом експертного контролю вмісту синтетичних барвників у безалкогольних напоях, сиропах тощо.

Ключові слова: синтетичні барвники; Е110 (Жовтий «Сонячний захід»); Е124 (Понсо 4R, Яскраво-червоний 4R); метод похідної спектрофотометрії нульового перетину; нульовий перетин перших похідних; безалкогольні газовані напої.

L. Sydorova, Ph.D in Chemical Sciences, Associate Professor of the Analytical Chemistry Department,

Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, Ukraine

Bokhan, PhD in Chemical Sciences, Associate Professor of Natural Sciences and Methods of their Training Department,

Volodymyr Vynnychenko Central Ukrainian State Pedagogical University, Dnipro,Ukraine

Zh. Kormosh, PhD in Chemical Sciences, Professor of the Analytical Chemistry and Environmental Technologies Department,

Lesia Ukrainka Eastern European National University, Lutsk, Ukraine

P. Plonsak, Student, Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro,Ukraine

Yu. Pavlenko, Head of Materials, Substances and Products Research Department,

Kirovograd Scientific Research Forensic Center,

MIA of Ukraine, Kropyvnytskyi, Ukraine

SIMULTANEOUS DETERMINATION OF THE CONTENT OF SYNTHETIC DYES Е110 AND Е124 IN THE MIXTURE

The purpose of the article is to find out the possibility of using the method of zero cross section spectrophotometry of first derivatives to simultaneously determine the content of synthetic dyes E110 and E124 in the mixture without prior separation and develop a highly sensitive method of their control in soft drinks. Methodology. A set of general scientific and special methods was used to achieve this goal. In particular, theoretical materials on the research problem were systematized, while using theoretical methods (analysis and generalization, synthesis, comparison, modeling). The authors also used empirical method (diagnostic, methods of observation, self-observation) to determine the state of practical elaboration of the problem; and organizational-experimental methods (diagnostic, ascertaining, search, forming, corrective experiments) with qualitative analysis and mathematical statistical processing to prove the effectiveness of the proposed method. The reliability of the obtained results is ensured by the use of modern physicochemical, chemical, mathematical, statistical methods of analysis, as well as adequate processing of the obtained experimental data. Their accuracy is proved by comparison with the results of independent methods. Scientific novelty. The method of zero cross section spectrophotometry of first derivatives was introduced for unambiguous determination of E110 and E124 in model mixtures and in real objects of forensic examination (soft drinks). The developed technique was tested on the model mixtures and used to determine the content of dyes in soft drinks. Quantitative content of E110 and E124 dyes in non-alcoholic carbonated drinks «Mirinda», «Orange» and «Juicy Cherry» was determined. It was proved that the correctness of the determination depends on the concentration of each component and their ratios. It was also proved that the error of determination does not exceed 7 %, and the matrix of the object of analysis does not significantly affect the obtained results. Conclusions. Taking into account the availability of equipment, simplicity, expressiveness, seriation and workability of the proposed method for determining the content of individual dyes in the mixture without prior separation, the use of derivative spectrophotometry zero cross section of the first derivatives is an effective method of expert control of the content of synthetic dyes in soft drinks, syrups, etc.

Keywords: synthetic dyes; E110 (Yellow «Sunset»); E124 (Ponceau 4R, Bright Red 4R); zeroderivative spectrophotometry method; zero cross section of the first derivatives; soft drinks.

Л. П. Сидорова, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии,

Днепровский национальный университет им. Олеся Гончара, г. Днепр

Ю. В. Бохан, кандидат химических наук, доцент кафедры естественных наук и методик их обучения, Центральноукраинский государственный педагогический университет им. В. Винниченка, г. Днепр

Ж. О. Кормош, кандидат химических наук, профессор кафедры аналитической химии и экотехнологий, Восточноевропейский национальный университет им. Леси Украинки, г. Луцк

П.П. Плёнсак, студентка,

Днепровский национальный университет им. Олеся Гончара, г. Днепр Ю. Л. Павленко, заведующий отделом исследований материалов, веществ и изделий,

Кировоградский научно-исследовательский экспертно-криминалистический центр МВД Украины, г. Кропивницкий

ОДНОВРЕМЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ Е110 И Е124 В СМЕСИ

Цель статьи - выявить возможность использования метода производной спектрофотометрии нулевого пересечения первых производных для одновременного определения содержания синтетических красителей Е110 и Е124 в смеси без предварительного разделения и разработка высокочувствительной методики их контроля в безалкогольных напитках. Методология. Для реализации поставленной цели использован комплекс общенаучных и специальных методов. В частности, применяя теоретические методы (анализ и обобщение, синтез, сравнение, моделирование) систематизированы теоретические материалы по проблеме исследования; эмпирическими (диагностические, методы наблюдения, самонаблюдения) определено состояние практической проработанности проблемы; организационно-экспериментальными (диагностический, констатирующий, поисковый, формирующий, корректирующий эксперименты) с качественным анализом и математической статистической обработкой доказана эффективность предложенной методики. Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современных физико-химических, химических, математических, статистических методов анализа, а также адекватной обработкой полученных экспериментальных данных. Их правильность подтверждена сравнением с ре- зультатами независимых методов. Научная новизна. Впервые предложено использование метода производной спектрофотометрии нулевого пересечения первых производных для однозначного определения Е110 и Е124 в модельных смесях и в реальных объектах экспертно-криминалистической экспертизы - безалкогольных напитках. Разработанная методика проверена на модельных смесях и применена для определения содержания красителей в безалкогольных напитках. Определено количественное содержание красителей Е110 и Е124 в безалкогольных газированных напитках «Mirinda», «Апельсин» и «Сочная вишня». Констатировано, что правильность определения зависит от концентрации каждого компонента и их соотношений. Доказано, что погрешность определения не превышает 7 %, а матрица объекта анализа существенно не влияет на полученные результаты. Выводы. Учитывая доступность оборудования, простоту, экспрессность, серийность, технологичность предложенной методики определения содержания индивидуальных красителей в смеси без предварительного их разделения, применение метода производной спектрофотометрии при нулевом пересечении первых производных является эффективным методом экспертного контроля содержания синтетических красителей в безалкогольных напитках, сиропах и т. п.

Ключевые слова: синтетические красители; Е110 (Желтый «Солнечный закат»); Е124 (Понсо 4R, Пунцовый 4R); метод производной спектрофотометрии нулевого пересечения; нулевое пересечение первых производных; безалкогольные газированные напитки.

Вступ

Синтетичні (хімічні) барвники використовують для надання, підсилення та відновлення кольору широкого асортименту харчових продуктів, зокрема й напоїв, забезпечуючи їх різноманітність і високі обсяги виробництва (Fekete, & Tsabouri, 2017). Велика поширеність і небезпека синтетичних барвників зумовлює необхідність їх регламентації. Згідно із Санітарними правилами і нормами по застосуванню харчових добавок (наказ Міністерства охорони здоров'я України від 23 липня 1996 р. № 222) дозволено використання майже 20 найменувань синтетичних барвників. Із них 65 % становлять азобарвники (Smirnov, 2009), гранично допустимі рівні яких залежно від харчового продукту від 30 до 500 мг/кг (мг/дм³) (Fekete, & Tsabouri, 2017). Результати досліджень, зокрема Н. Абоел-Захаб (H. Aboel-Zahab), С. К. Адавал (S. K. Adaval), К. Р. Буттерворз (K. R. Butterworz), Н. А. Волкова, Й. Ф. Гаунт (J. F. Gaunt), И. Кохно (Y. Kohno), С. Кіта- мура (S. Kitamura), К. В. Мані (K. V. Mani), П. Л. Маісон (P. L. Maison), Т. І. Мельниченко, В. І. Попов, К. И. Рове (K. J. Rowe), К. С. Рове (K. S. Rowe), С. М. Сачдева (S. M. Sachdeva), А. Б. Сисоєв, Г. Сідхом (G. Sidhom), Т. Танака (T. Tanaka), Т. Ямада (T. Yamada), З. ел-Кхят (Z. el-Khyat), токсичності синтетичних барвників, зумовленої взаємодією їх (або їх метаболітів) із компонентами харчових продуктів і біологічними структурами організму, засвідчують, що практично всі вони здатні залежно від дози провокувати небажані токсичні ефекти і характеризуються нейротоксичністю, генотоксичністю та канцерогенні- стю. В організмі людини барвники можуть перетворюватися на потенційно небезпечні токсичні сполуки, викликати головні болі, спричиняти різні алергічні реакції, провокувати розвиток гіперактивності в дітей. Типовою метаболічною реакцією азобарвників в організмі людини є реакція відновлення, коли ензими печінки відновлюють азобарвники до ароматичних амінів, подальше відновлення відбувається під впливом кишкової мікрофлори (Fekete, & Tsabouri, 2017). Саме через це багато країн світу заборонили використання більшості азобарвників у харчових продуктах. Зважаючи на складну екологічну ситуацію в Україні, вживання харчових продуктів, що містять синтетичні барвники (у тому числі азобарвники), сприятиме додатковому хімічному навантаженню на організм, насамперед дитини. Тому постійний токсико-хімічний та санітарно-гігієнічний контроль за їх застосуванням у харчовій промисловості постає беззаперечним першочерговим завданням. Проблема, пов'язана із синтетичними барвниками, загострюється й через брак єдиної нормативної етики 'їх застосування, що створює труднощі для імпортерів та експортерів харчових продуктів. Адже певний харчовий барвник може бути законний в одній країні і незаконний у другій. Так, синтетичні барвники Е110 (Жовтий «Сонячний захід») і Е124 (Понсо 4R, Яскраво-червоний 4R) заборонені для використання в харчовій промисловості в багатьох країнах світу (Норвегії, Фінляндії, США та ін.), проте в Україні і Росії вони дозволені для використання в межах допустимої норми.

У цьому контексті слід наголосити, що наявність синтетичних барвників може слугувати індикатором фальсифікації продуктів харчування (забарвлених фруктових соків, вин тощо). А отже дослідження з ідентифікації та кількісного визначення барвників, використовуваних у харчовій промисловості, сприятимуть вирішенню завдань встановлення відповідності продукції рецептурі, вимогам безпеки, а також можливості застосування єдиних принципів і підходів до проведення таких досліджень у судових експертних установах.

Нині відомо багато методів кількісного визначення азобарвників: високоефективна рідинна хроматографія, спектрофотометричні методи, іонна хроматографія, капілярний електрофорез та ін. (Chmylenko, Minaieva, Sandomyrskyi, & Sydorova, 2008; Andrade et al., 2014; Turak, Dinз, Dьlger, & Цzgьr, 2014; Chmylenko, Minaieva, Sydorova, & Shkurovska, 2014; Sorouraddin, Saadati, & Mirabi, 2015; Heidarizadi, & Tabaraki, 2016; Shestopalova, Petrovich, & Chernova, 2016; Wieczorek et al., 2017; Dumancas et al., 2018; Aurйlie, Stefan Bieri, & Nicolas, 2019; Biзgin, 2019; Iammarino et al., 2019; Sadeghi, & Nasehi, 2019; Silaev, Shestopalova, Fomina, & Rusanova, 2019). Проте серед провідних - спектрофотометрія, що становить простий, економічно доступний метод визначення також і багатокомпонентних сумішей барвників із застосуванням різних підходів, хоча більшість спектрофотометричних методик (Heidarizadi, & Tabaraki, 2016; Wieczorek et al., 2017; Dumancas et al., 2018; Aurйlie, Stefan Bieri, & Nicolas, 2019; Iammarino et al., 2019; Sadeghi, & Nasehi, 2019) передбачалася для визначення переважно індивідуальних барвників. Розроблені для аналізу хімічних барвників ще 20-25 років тому, натепер вони морально застарілі. До того ж матеріально-технічна база хімічних експертних лабораторій не завжди дозволяє застосовувати сучасні методи визначення барвників, започатковані за кордоном і модифіковані в Україні. Тому розроблення сучасних і доступних методів визначення індивідуальних синтетичних барвників та їх сумішей у харчових продуктах постає актуальним аналітичним завданням у галузі криміналістичної експертизи. Відповідно й методологія застосування спектрофотометрії для їх кількісного визначення потребує удосконалення, оскільки провести ідентифікацію і кількісне визначення близьких за структурою синтетичних барвників (за їх спільної присутності), які мають близькі максимуми на спектрах поглинання, що може спричинити їх накладання та перекривання, доволі складно.

Для вирішення цього завдання пропонується сучасний варіант спектрофотометричного методу аналізу - похідну спектрофотометрію, яку активно застосовують, насамперед коли аналізують складні багатокомпонентні системи.

У похідній спектрофотометрії аналітичним сигналом слугує не оптична густина (А), а її похідна ДА/ДХ. Нині використовують похідні від першого до п'ятого порядку. Похідні спектри характеризуються більш чітко вираженою структурою, ніж вихідні, оскільки ширина спектральної смуги поглинання при диференціюванні зменшується (Iammarino et al., 2019; Biзgin, 2019).

Величина похідної оптичної густини (далі - похідна) прямо пропорційна крутизні нахилу вихідної кривої спектра поглинання; точки перетину цієї похідної з віссю довжин хвиль (Х) відповідають максимумам і мінімумам у спектрі поглинання, а максимуми і мінімуми на ній - точкам перетину кривої поглинання (Andrade et al., 2014 ).

Якщо спектр поглинання має один виражений максимум, перша похідна матиме два піки: позитивний - максимальне збільшення; негативний - максимальне зменшення оптичної густини. Координати екстремумів відповідають точкам перетину вихідної лінії поглинання (максимуму поглинання відповідає точка нульового перетину). На цій властивості першої похідної спектра поглинання заснований метод нульового перетину, що є різновидом методів похідної спектрофотометрії (Shestopalova, Petrovich, & Chernova, 2016; Silaev, Shestopalova, Fomina, & Rusanova, 2019).

Характерному максимуму поглинання кожної сполуки багатокомпонентної системи в першій похідній спектра відповідає точка нульового перетину за певної довжини хвилі.

Визначення концентрації компонентів суміші ґрунтується на методі нульового перетину перших похідних, а саме на вимірюванні значення похідної одного компонента за певної довжини хвилі, коли похідна другого компонента набуває нульового значення.

Мета і завдання дослідження

Метою дослідження є оцінка принципової можливості використання методу похідної спектрофотометрії нульового перетину перших похідних для одночасного визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 у суміші без попереднього розділення та розроблення високочутливої методики їх контролю в безалкогольних напоях.

Для реалізації зазначеної мети необхідно вирішити такі завдання:

надати спектральні характеристики індивідуальних синтетичних барвників Е110 і Е124 та їх сумішей;

визначити оптимальні параметри для реєстрації спектрів поглинання синтетичних барвників Е110 і Е124, здійснити їх математичне оброблення - розрахувати першу похідну;

з'ясувати можливість використання методу похідної спектрофотометрії нульового перетину перших похідних для одночасного визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 без попереднього їх розділення;

запропонувати високочутливу методику визначення вмісту індивідуальних синтетичних барвників Е110 і Е124 в модельних розчинах і безалкогольних напоях.

Виклад основного матеріалу

Для дослідження використовували синтетичні барвники Е110 (Жовтий «Сонячний захід») > 90 % і Е124 (Понсо 4R, Яскраво-червоний 4R) > 75 % (рис. 1) виробництва Sigma-ALDRICH, а також 'їх зразки.

аб

Рис. 1. Структурні формули синтетичних барвників: а) Е110 (Жовтий «Сонячний захід»); б) Е124 (Понсо 4R, Яскраво-червоний 4R)

Стандартні 'їх розчини концентрацією 0,1 г/л готували розчиненням точних наважок барвників у дистильованій воді. Робочі розчини готували безпосередньо перед експериментом. Для дослідження застосовували реактиви марки не нижче «х. ч.». Електронні спектри поглинання вимірювали на спектрофотометрах SPECORD M 40 (Німеччина) і СФ 46 у кюветі з товщиною поглинального шару 1 см порівняно з водою.

Як об'єкти дослідження використовували модельні системи та безалкогольні напої, що зазвичай надходять для експертизи (зокрема газований напій «Mirinda»). Вміст барвників визначали методом градуювального графіка після попередньої мінімальної пробопідготовки (дегазація та центрифугування). Пробу безалкогольного напою попередньо звільняли від карбон (IV) оксиду струшуванням упродовж 20 хв і будь-яких нерозчинних домішок центрифугуванням.

Кількісне визначення барвників виконували методом градуювального графіка і методом добавок. Для цього в мірні колби ємністю 25 мл поміщали відповідні 'їх об'єми концентрацією 0,1 г/л у такий спосіб, щоб одержати розчини концентрацією від 1 мкг/25 мл до 30 мкг/25 мл для кожного барвника. Доводили об'єм розчину до позначки дистильованою водою, перемішували. Використовували лише свіжоприготовлені розчини. Спектри поглинання реєстрували в діапазоні 350-600 нм з інтервалом 2 нм (рис. 2)

Рис. 2. Спектри поглинання водних розчинів індивідуальних синтетичних барвників Е110 (1), Е124 (2) та їх суміші (3); Се110 = Се,24 = 10 мкг/мл, суміш (1:1)

Аналіз спектрів поглинання водних розчинів синтетичних барвників Е110 і Е124 засвідчив, що характеристичні максимуми поглинання спостерігаються при А = 483 нм (для Е110) і А = 508 нм (для Е124).

Оскільки перші похідні спектрів поглинання синтетичних барвників Е110 і Е124 перекриваються в певних ділянках, то для їх визначення за їх спільної присутності використовували метод нульового перетину при Аі = 507 нм і А.2 = 370 нм та Аз = 570 нм і A4 = 482 нм. Довжини хвиль обирали так, щоб спектр першої похідної барвника Е110 перетинався з віссю абсцис, що відповідає ситуації, коли синтетичний барвник Е124 відсутній, і навпаки, тобто вимірювали значення похідної одного компонента за певної довжини хвилі, за якої похідна другого компонента набуває нульового значення.

Для визначення вмісту синтетичного барвника Е110 будували градуювальні графіки за значеннями перших похідних його спектрів поглинання при А = 370 нм і А = 507 нм

- точки нульового перетину першої похідної спектра поглинання синтетичного барвника Е124. Для визначення вмісту синтетичного барвника Е124 будували градую- вальні графіки за значеннями його перших похідних при А = 482 нм і А = 570 нм - точки нульового перетину першої похідної спектра поглинання синтетичного барвника Е110 (рис. 3; табл. 1).

Рис. 3. Перші похідні спектрів поглинання синтетичних барвників Е110 (1), Е124 (2) та їх суміші (3); ^СЕ110 = ^СЕ124 = 10 мкг/мл, суміш (1:1)

Таблиця 1 Градуювальні залежності для синтетичних барвників Е110 і Е124 у водному розчині

Наведені рівняння і коефіцієнти кореляції свідчать про лінійність градуювальних графіків на вибраному інтервалі концентрацій барвників, що й доводить можливість їх використання для кількісного визначення синтетичних барвників Е110 і Е124.

Для оцінки правильності визначення вмісту індивідуальних синтетичних барвників Е110 і Е124 в їх суміші досліджено модельні суміші з різним співвідношенням барвників, склад яких наближений до широко використовуваних у технологіях харчових виробництв для створення певної кольорової гами (табл. 2).

Таблиця 2 Кількісний склад модельних сумішей синтетичних барвників Е110 і Е124

Результати визначення концентрації синтетичних барвників у модельних сумішах, одержані експериментально методом похідної спектрофотометрії при нульовому перетині перших похідних (табл. 3), свідчать, що правильність визначення вмісту барвників залежить як від концентрації окремих компонентів, так і від їх співвідношення, і окреслюється діапазоном 95-100 %, відповідно відносна похибка визначення у модельних сумішах не перевищує 5 %.

За результатами досліджень запропоновано методику, яка пройшла апробацію на реальних безалкогольних напоях. З використанням методу похідної спектрофотометрії при нульовому перетині перших похідних її застосовано для одночасного визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124, зокрема в безалкогольному газованому напої «Mirinda» (ТОВ «Пепсіко Холдінгс»), що містить барвник Е110 (барвник Е124 уведено як добавку). спектрофотометрія синтетичний барвник

При цьому попередньо обчислили вміст синтетичного барвника Е110 у напої за градуювальним графіком (y = 0,0919x - 0,0376; R² = 0,9982), що становив 26 ± 0,1 мкг/мл.

Для визначення суміші барвників у напої у мірну колбу ємністю 25 мл поміщали відповідну аліквоту вихідного розчину індивідуального синтетичного барвника Е124 концентрацією 0,1 г/л. Додавали аліквоту (2,5 і 5 мл) напою і доводили об'єм розчину до позначки дистильованою водою. Одержані розчини спектрофотометрували за вибраних умов, потім розраховували похідну кожного спектра при оптимальних параметрах.

За допомогою попередньо побудованих градуювальних графіків (табл. 1) визначали вміст барвників (табл. 4 і 5).

Таблиця 3 Результати визначення концентрації синтетичних барвників Е110 і Е124 у модельних сумішах

Таблиця 4 Результати визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 у газованому напої «Mirinda» (n = 3, Р = 0,95)

Таблиця 5 Метрологічні характеристики для оцінки правильності методики визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 із використанням методу похідної спектрофотометрії при нульовому перетині перших похідних

Розроблену методику також апробовано на безалкогольних напоях «Апельсин» - із додатковим уведенням синтетичного барвника Е124 (5 мкг/мл) і «Соковита вишня» - із уведенням синтетичного барвника Е110 (2,5 мкг/мл) із метою визначення в них заявлених виробниками барвників (табл. 6).

Таблиця 6 Результати визначення вмісту синтетичних барвників Е110 і Е124 у газованих напоях «Апельсин» і «Соковита вишня» (n = 3, Р = 0,95)

Наукова новизна

Уперше запропоновано використання методу похідної спектрофотометрії нульового перетину перших похідних для однозначного визначення Е110 і Е124 у модельних сумішах та в реальних об'єктах експертно-криміналістичної експертизи - безалкогольних напоях. Розроблену методику перевірено на модельних сумішах і застосовано для визначення вмісту барвників у безалкогольних напоях. Визначено кількісний вміст барвників Е110 і Е124 у безалкогольних газованих напоях «Mirinda», «Апельсин» та «Соковита вишня». Засвідчено, що правильність визначення залежить від концентрації кожного компонента і їх співвідношень. Доведено, що похибка визначення не перевищує 7 %, а матриця об'єкта аналізу суттєво не впливає на одержані результати.

Висновки

Здійснено вибір оптимальних параметрів для реєстрації спектра поглинання синтетичних барвників Е110 і Е124 та їх математичне оброблення. Доведено, що спектри поглинання їх водних розчинів мають широкі полоси поглинання з характеристичними максимумами при X = 483 нм для Е110 і X = 508 нм для Е124. З'ясовано значення нульових перетинів перших похідних спектрів поглинання індивідуальних барвників при оптимальному кроці диференціювання АХ = 2 нм, які склали для Е124 - 482,5 нм і 507 нм та для Е110 - 370 нм і 507 нм відповідно. Розроблено методику визначення вмісту індивідуальних синтетичних барвників Е110 (Жовтий «Сонячний захід») і Е124 (Понсо 4R, Яскраво-червоний 4R) в безалкогольних газованих напоях методом похідної спектрофотометрії при нульовому перетині перших похідних, яка дозволяє отримати результат, похибка якого не перевищує 7 %. При цьому матриця об'єкта не робить істотного впливу на результат.

З огляду на доступність обладнання, простоту, експресність, серійність, технологічність запропонованої методики визначення вмісту індивідуальних барвників у суміші без попереднього їх розділення доведено ефективність застосування методу похідної спектрофотометрії при нульовому перетині перших похідних для експертного контролю вмісту синтетичних барвників у безалкогольних напоях, сиропах тощо.

References

1. Andrade, De., Florindo F. I., Guedes, M. I., Pinto Vieira, I. G., Pereira Mendes, F N., Salmito Rodrigues, P A. ... de Matos Ribeiro, L. (2014). Determination of synthetic food dyes in commercial soft drinks by TLC and ion-pair HPLC. Food Chemistry (Vol. 157, p. 193-198). DOI:10.1016/j.foodchem.2014.01.100.

2. Aurйlie, P, Stefan Bieri, B., & Nicolas, M. (2019). SWATH-MS screening strategy for the determination of food dyes in spices by UHPLC-HRMS. Food Chemistry (Vol.10 (1), p. 1-10). DOI:10.1016/j.fochx. 2019.100009. Biзgin, A. T. (2019). Simultaneous Extraction and Determination of Allura Red (E129) and Brilliant Blue FCF (E133) in Foodstuffs by Column Solid-Phase Spectrophotometry. Journal of AOACInternational (Vol. 102 (1), p. 181-188). DOI:10.5740/jaoacint.18-0073.

3. Chmylenko, F. O., Minaieva, N. P, Sandomyrskyi, O. V, & Sydorova, L. P (2008). Identyfikatsiia barvnykiv v napoiakh metodom vysokoefektyvnoi ridynnoi khromatohrafii. Kharchova promyslovist, 7, 17-19. Uziato z http://old1.nuft.edu.ua/pdf_doc/zhurnal/h_prom/7/7_6.pdf [in Ukrainian].

4. Chmylenko, F. O., Minaieva, Yu. A., Sydorova, L. P, & Shkurovska, K. V (2014). Ekstraktsiino-khromatohra- fichne vyznachennia vmistu syntetychnykh barvnykiv u kharchovykh produktakh. Voprosu khymyy y kh- ymycheskoi tekhnolohyy, 2, 45-49. Uziato z http://udhtu.edu.ua/public/userfiles/file/VHHT/2014/ 2/JRN/ PDF/11.pdf[in Ukrainian].

5. Dumancas, G. G., Bello, G., Sevilleno, S., Subong, B. J. J., Koralege, R. H., Nuwan Perera, U D. ... Goudelock, A. (2018). Spectrophotometric Analysis of Food Colorants. Reference Module in Food Science. P. 1-12. DOI:10.1016/b978-0-08-100596-5.21457-1.

6. Fekete, G., & Tsabouri, S. (2017, September). Common food colorants and allergic reactions in children: Myth or reality? Food Chem (Vol. 230, p. 578-588). DOI.org/10.1016/j.foodchem. 2017.03.043.

7. Heidarizadi, E., & Tabaraki, R. (2016). Simultaneous spectrophotometric determination of synthetic dyes in food samples after cloud point extraction using multiple response optimizations. Talanta (Vol. 148, p. 237-246). DOI:10.1016/j.talanta.2015.10.075.

8. Iammarino, M., Mentana, A., Centonze, D., Palermo, C., Mangiacotti, M. & Chiaravalle, A. E. (2019). Simultaneous determination of twelve dyes in meat products: Development and validation of an analytical method based on HPLC-UV-diode array detection. Food Chemistry (Vol. 285, p. 1-9). DOI:10.1016/j. foodchem.2019.01.133.

9. Sadeghi, S., & Nasehi, Z. (2019). Simultaneous determination of Brilliant Green and Crystal Violet dyes in fish and water samples with dispersive liquid-liquid micro-extraction using ionic liquid followed by zero crossing first derivative spectrophotometric analysis method. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (Vol. 201, p. 134-142). DOI:10.1016/j.saa.2018.04.061.

10. Shestopalova, N. B., Petrovich, M. V, & Chernova, R. K. (2016). Opredelenie sinteticheskikh pishchevykh kra- sitelei E102 I E110 pri sovmestnom prisutstvii. Izvestiia Saratovskogo universiteta. Novaia seriia. Seriia Khimiia. Biologiia. Ekologiia (T. 16 (3), s. 247-252) [in Russian].

11. Silaev, D. V, Shestopalova, N. B., Fomina, Iu. A., & Rusanova, T. Iu. (2019). Opredelenie sinteticheskikh pishchevykh krasitelei E110 i E124 pri sovmestnom prisutstvii metodami Firordta i proizvodnoi spektrofoto- metrii. Izvestiia Saratovskogo universiteta. Novaia seriia. Seriia Khimiia. Biologiia. Ekologiia (T. 19 (3), s. 257-267).

12. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-3-257-267 [in Russian].

13. Smirnov, E. V (2009). Pishchevye krasiteli. Spravochnik. SPb.: Professiia. 352 s. [in Russian].

14. Sorouraddin, M.-H., Saadati, M., & Mirabi, F. (2015). Simultaneous determination of some common food dyes in commercial products by digital image analysis. Journal of Food and Drug Analysis (Vol. 23 (3), p. 447-452). DOI:10.1016/j.jfda.2014.10.007.

15. Turak, F., Dinз, M., Dьlger, Ц., & Цzgьr, M. U. (2014). Four Derivative Spectrophotometric Methods for the Simultaneous Determination of Carmoisine and Ponceau 4R in Drinks and Comparison with High Performance Liquid Chromatography. International Journal of Analytical Chemistry (Vol. 2014, p. 1-11). DOI:10.1155/2014/650465.

16. Wieczorek, M., Rengevicova, S., Swit, P, Wozniakiewicz, A., Kozak, J., & Koscielniak, Р (2017). New approach to H-point standard addition method for detection andelimination of unspecific interferences in samples with unknown matrix. Talanta (Vol. 170 (1), p. 165-172). Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.talan- ta.2017.03.101.

Список використаних джерел

1. Andrade, De., Florindo, R I., Guedes, M. I., Pinto Vieira, I. G., Pereira Mendes, F. N., Salmito Rodrigues, P A. ... de Matos Ribeiro, L. (2014). Determination of synthetic food dyes in commercial soft drinks by TLC and ion-pair HPLC. Food Chemistry (Vol. 157, p. 193-198). D0I:10.1016/j.foodchem.2014.01.100.

2. Aurйlie, P, Stefan Bieri, B., & Nicolas, M. (2019). SWATH-MS screening strategy for the determination of food dyes in spices by UHPLC-HRMS. Food Chemistry (Vol. 10 (1), p. 1-10). D0I:10.1016/j.fochx. 2019.100009. Biзgin, A. T. (2019). Simultaneous Extraction and Determination of Allura Red (E129) and Brilliant Blue FCF (E133) in Foodstuffs by Column Solid-Phase Spectrophotometry. Journal of AOACInternational (Vol. 102 (1), p. 181-188). D0I:10.5740/jaoacint.18-0073.

3. Чмиленко, Ф. О., Мінаєва, Н. П., Сандомирський, О. В., & Сидорова, Л. П. (2008). Ідентифікація барвників в напоях методом високоефективної рідинної хроматографії. Харчова промисловість, 7, 17-19. Узято з http://old1.nuft.edu.ua/pdf_doc/zhurnal/h_prom/7/7_6.pdf.

4. Чмиленко, Ф. О., Мінаєва, Ю. А., Сидорова, Л. П., & Шкуровська, К. В. (2014). Екстракційно-хроматографічне визначення вмісту синтетичних барвників у харчових продуктах. Вопросы химии и химической технологии, 2, 45-49. Узято з http://udhtu.edu.ua/public/userfiles/file/VHHT/2014/ 2/ JRN/PDF/11.pdf.

5. Dumancas, G. G., Bello, G., Sevilleno, S., Subong, B. J. J., Koralege, R. H., Nuwan Perera, U. D. ... Goudelock, A. (2018). Spectrophotometric Analysis of Food Colorants. Reference Module in Food Science. Р 1-12. D0I:10.1016/b978-0-08-100596-5.21457-1.

6. Fekete, G., & Tsabouri, S. (2017, September). Common food colorants and allergic reactions in children: Myth or reality? Food Chem (Vol. 230, p. 578-588). D0I.org/10.1016/j.foodchem. 2017.03.043.

7. Heidarizadi, E., & Tabaraki, R. (2016). Simultaneous spectrophotometric determination of synthetic dyes in food samples after cloud point extraction using multiple response optimizations. Talanta (Vol. 148, р. 237-246). D0I:10.1016/j.talanta.2015.10.075.

8. Iammarino, M., Mentana, A., Centonze, D., Palermo, C., Mangiacotti, M., & Chiaravalle, A. E. (2019). Simultaneous determination of twelve dyes in meat products: Development and validation of an analytical method based on HPLC-UV-diode array detection. Food Chemistry (Vol. 285, р. 1-9). D0I:10.1016/j. foodchem.2019.01.133.

9. Sadeghi, S., & Nasehi, Z. (2019). Simultaneous determination of Brilliant Green and Crystal Violet dyes in fish and water samples with dispersive liquid-liquid micro-extraction using ionic liquid followed by zero crossing first derivative spectrophotometric analysis method. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (Vol. 201, р. 134-142). D0I:10.1016/j.saa.2018.04.061.

10. Шестопалова, Н. Б., Петрович, М. В., & Чернова, Р К. (2016). Определение синтетических пищевых красителей Е102 и Е110 при совместном присутствии. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология (Т. 16 (3), с. 247- 252).

11. Силаев, Д. В., Шестопалова, Н. Б., Фомина, Ю. А., & Русанова, Т. Ю. (2019). Определение синтетических пищевых красителей Е110 и Е124 при совместном присутствии методами Фирордта и производной спектрофотометрии. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология (Т. 19 (3), с. 257-267). D0I: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-3-257-267.

12. Смирнов, Е. В. (2009). Пищевые красители. Справочник. СПб.: Профессия. 352 с.

13. Sorouraddin, M.-H., Saadati, M., & Mirabi, F. (2015). Simultaneous determination of some common food dyes in commercial products by digital image analysis. Journal of Food and Drug Analysis (Vol. 23 (3), р. 447-452). D0I:10.1016/j.jfda.2014.10.007.

14. Turak, F., Dinз, M., Dьlger, Ц., & Цzgьr, M. U. (2014). Four Derivative Spectrophotometric Methods for the Simultaneous Determination of Carmoisine and Ponceau 4R in Drinks and Comparison with High Performance Liquid Chromatography. International Journal of Analytical Chemistry (Vol. 2014, p. 1-11). DOI:10.1155/2014/650465.

15. Wieczorek, M., Rengevicova, S., Swit, P., Wozniakiewicz, A., Kozak, J., & Koscielniak, Р. (2017). New approach to H-point standard addition method for detection andelimination of unspecific interferences in samples with unknown matrix. Talanta (Vol. 170 (1), p. 165-172). Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.talan- ta.2017.03.101.

Размещено на Allbest.ru