1、食品中人工合成色素的毛细管电泳分离检测研究,姓名 ： 蒋奕修 专业 ： 分析化学 导师：谢天尧 副教授,,Contents,1.毛细管电泳技术的介绍,2.食品中人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,3. 结论,,毛细管电泳技术的介绍,毛细管电泳，是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离分析技术，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离分析的技术。应用于基因工程研究、单细胞分析、手性分离、小分子离子分离以及元素形态分析。它以其快速、低耗、简便、高效环境友好、经济、自动、洁净等特点成为继高效液相色谱技术之后的又一项极具吸引力的现代分离分析方法，其具有广阔的应
2、用前景，受到各方面关注。,,毛细管电泳技术的发展,成为与GC以及HPLC相媲美的一种分离技术, 并被认为是当代分析科学最具活力的前沿研究课题。,Tisdljus首先将电泳方法出色的应用到了生物化学方面，使移动界 面电泳成为研究生物大分子的准确方法，成功分离了人血清并得 到了血清白蛋白和-,-,-球蛋白，并于1948年获得诺贝尔化学奖。,Jorgenson和 Lukacs奠定了毛细管区带电泳的基础理论后， 电泳技术才开始重新得到发展，出现了一种高效液相分离法 毛细管电泳（亦称高效毛细管电泳）。,毛细管电泳技术的介绍,,毛细管电泳分离模式,毛细管电泳技术的介绍,,分离条件的选择,分离条件 选择,电
3、泳电压,电渗流,电泳温度,毛细管的选择,电解质组成,进样时间,毛细管电泳技术的介绍,,食品中人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,,选题意义,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,背景介绍,,选题意义,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,人工合成色素是指用人工化学合成方法所制得的有机色素，主要是以煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成的。随着生活水准的提高，对食品安全的意识已引起人们的高度重视。近年来，某些作为食品添加剂的合成色素已证实具有慢性毒性，可以导致生育力下降、畸胎等。有些色素在人体内可能转换成致癌物质。目前国际国内的食品安全监督机构已出台了相应的法规来严格控制其使用
4、范围和使用量。“苏丹红”事件的爆发，正是国际社会对食品安全问题高度重视的结果。,背景介绍,因此，建立灵敏、快速、简便的测定食品中人工合成色素的分析新方法具有重要的学术研究意义和实际应用价值。,,国内外研究现状,毛细管电泳(CE)是近20年发展起来的新型高效分离分析技术，由于其低耗、快速、高效、环境友好等特点而成为继高效液相色谱技术之后的又一项极具吸引力的现代分离分析方法。在毛细管电泳分析中，场放大进样是很有效的柱上浓缩技术，可产生23个数量级的富集倍数，提高了分析检测灵敏度。将毛细管电泳电导检测和场放大进样在线富集结合，用于食品中人工合成色素的分析尚未见报道。,人工合成色素的高效毛细管电泳-电
5、导分离检测,背景介绍,,课题创新之处,目前报道的有关食品人工合成色素检测的方法有:高效液相色谱法，导数分光光度法, 示波极谱法, 单扫描极谱法, 伏 安法和TLC等.尚未见采用高效毛细管电泳-电化学检测报 道，而采用毛细管电泳/电导法结合场放大进样在线富集检测 具有创新性。本项目研究预期可以取得优于文献报道的结果。,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,背景介绍,,实验仪器,实验部分,图1 CES2003型毛细管电泳仪,酱油中防腐剂的高效毛细管电泳-电导分离检测,,实验仪器,图2 CES2003 HV1B型高压电源界面,实验部分,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,,实验仪器,图
6、3 CES2003SWAD/CD1B型毛细管电泳安培/电导检测器,实验部分,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,,实验仪器,图4 毛细管电泳电泳工作台,实验部分,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,,实验软件,图5 CES2003型毛细管电泳数据工作站,实验部分,酱油中防腐剂的高效毛细管电泳-电导分离检测,,待测样品,某知名品牌的两种饮料,,实验流程图,实验部分,酱油中防腐剂的高效毛细管电泳-电导分离检测,配制一系列缓冲体系和标准溶液,连接装置并清洗,最适分离条件的确定,标准曲线的测定,样品的测定,根据峰面积计算柠檬黄和日落黄含量,最适样品提取方法的确定,,缓冲溶液和标准溶液的
7、配制,实验部分,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,分别配制0.1mol/L 硼酸溶液储备液，20%的四乙烯五胺水溶液，Tris和EDTA配成浓度分别为0.5mol/L与0.01mol/L混合溶液。实验时，按比例各取适量以配成不同浓度电泳运行缓冲液。柠檬黄和日落黄标准品均分别配成110-3mol/L的储备标准液。在冰箱中储存。,,实验方法,实验部分,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,连接好毛细管电泳仪和检测装置,毛细管柱在使用前依次用0.1mol/LNaOH、蒸馏水和电泳运行液各冲洗约5min。电化学检测池体和检测电极用超声波进行清洗。更换运行液时需按上述步骤清洗毛细管和电极
8、。,以10mmol /LTris+10 mmol/L H3BO3+0.2mmol/LEDTA +0.2%四乙烯五胺为电泳缓冲体系为电泳运行液,采用电动进样,进样电压为-10.0kV，进样时间为5s,分离电压为-15.0kV。电导检测器的输出信号经数据工作站采集到微机中进行实时数据处理、图形显示和数据文件存储。在室温(25)、湿度70的条件下进行。,,进样方式的选择,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,结果与讨论,比较重力进样和电动进样两种方式, 电动进样的检测灵敏度比重力进样约高6倍.这是在电动进样时, 得到电堆积效果, 进而提高检测灵敏度.柠檬黄和日落黄在水中有一定溶解度，并呈现阴离
9、子形式存在, 故电堆积进样来提高灵敏度.,进样方式采用： 电动进样,,缓冲体系的选择,结果与讨论,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,考虑到缓冲溶液的背景电导的影响, 通过选择合适的缓冲溶液浓度以获得最佳的灵敏度、信噪比和良好的分离度。 分别用Tris-H3BO3-CTAB、Tris+HAc+TEPA 、Tris-H3BO3等几种缓冲体系，结果表明:pH较低时, 峰形有所重叠, 当pH为89之间可获得满意的分离度.同时发现, 在该体系中加入EDTA能够使基线更快达到稳定。综合上述所有情况，,缓冲体系采用：10mmol /LTris+10 mmol/L H3BO3+0.2 mmol/LE
10、DTA+0.2%四乙烯五胺。,,进样电压的选择,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,结果与讨论,在分离电压为-15.0kV的条件下, 结果表明: 进样电压（-9.0-11.5kV）的改变对分离监测的影响.进样电压越低, 柠檬黄和日落黄的峰中间出现杂质峰;进样电压越高, 柠檬黄和日落黄的峰出现拖尾.在进样电压为10.0kV的情况下, 柠檬黄和日落黄的分离情况最佳。,进样电压采用： -10.0KV,,进样时间的选择,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,结果与讨论,进样时间决定进样量, 进样太少, 达不到检测灵敏度, 进样太多, 容易引起区带展宽, 分离度变差。,进样时间采用： 5秒
11、,,线性范围、检出限和重现性,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,结果与讨论,表明本方法具有良好的重现性。,表1 柠檬黄、日落黄的检测线性范围和检出限,*y是峰面积，x是浓度（mmol/L）,,色素标准液测定色谱图,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,结果与讨论,,实际样品的检测,结果与讨论,酱油中防腐剂的高效毛细管电泳-电导分离检测,柠檬黄：3.35mg/L,日落黄： 未检出,图6：市售某品牌饮料1毛细管电泳谱图,,实际样品的检测,结果与讨论,酱油中防腐剂的高效毛细管电泳-电导分离检测,柠檬黄：19.57mg/L,日落黄： 0.92mg/L,图7：市售某品牌饮料2毛细管电泳谱
12、图,,实验结论,人工合成色素的高效毛细管电泳-电导分离检测,结论,该实验采用高效毛细管电泳/电导检测法建立了柠檬黄和日落黄的快速，灵敏的分析方法，可在11分钟内实现柠檬黄和日落黄的分离与检测，同时具有操作简便，耗费低，环境友好等优点，是检测痕量柠檬黄和日落黄的颇有应用前景的分析方法。,Next,,致 谢,本论文是在导师谢天尧副教授的悉心指导下完成的。谢老师渊博的学识，严谨的治学态度，丰富的生活阅历，在学习和科研上的严格要求与循循善诱，使我在实验过程中获益匪浅，科学理论水平和实际操作能力得到很大的提高，为以后的学习打好良好的基础，在此表示衷心的感谢！衷心感谢实验过程中刘秋英、曾暖茜、陈丽师姐的支
13、持和鼓励！本实验获得第六届化学院创新化学研究基金的资助，在此向创新基金小组表示感谢！最后，感谢我的家人、朋友、同学和所有关心爱护我的人！,Thank You !,,电渗流的影响,1.电渗的方向与固体表面电荷所具有的电泳方向相反； 2.电渗的强度与定域离子的数量或固液界面成正比； 3.电渗的强度与流路通道孔径有关。,Back,在毛细管等速电泳和毛细管等电聚焦以及毛细管凝胶电泳中，电渗流的存在是有害的，必须加以消除。毛细管等速电泳中，电渗流的存在会干扰等速稳态的建立；而在毛细管等电聚焦中，电渗流的存在则无法保持稳定的H梯度；毛细管凝胶电泳中的电渗流会使管内凝胶滑出毛细管，破坏其稳定性，降低使用寿命
14、。 但在毛细管区带电泳、胶束电动毛细管色谱、 毛细管电色谱及电动毛细管色谱中，则有效地利用了电渗流的独特性质。,一定要充分的利用好电渗流，该实验中加入了四乙烯五胺就是降低电渗流。,毛细管电泳技术的介绍,,电泳电压的影响,Back,理论和实验均表明，效率和电压间存在极大值。极大电压通常也是最佳工作电压。实际分离中，若极大电压超出了仪器的控制范围，可选择仪器允许的最大输出电压。极大电压有可能很小，若此时的分离度很高，也可以选择大于极大值的电压进行分离。极大电压可以利用理论计算或实验测定来获得。理论效率方法计算过程繁琐且不可靠，故采用实验来确定，即通常通过测定电压和电流的关系曲线来确定工作电压。,毛
15、细管电泳技术的介绍,,电泳温度的影响,Back,电泳温度的选择主要指毛细管外表温度的选择与控制。温度变化不仅会影响到分离效果，还会影响到分离的重现性。多数情况下，在20到30之间进行电泳，能获得较好的 分离结果。不行的话，需要调整或优化温度。例如采用恒温装置或者开空调控制室温等。但是温度的控制，目前还受到仪器条件的限制，大多数商品仪器只能在20-50之间进行选择，而不能实现温度 梯度控制。所以温度的控制还有待进一步发展。,毛细管电泳技术的介绍,,分离过程中，毛细管的尺寸、涂层以及其洁净度都起着十分重要的作用。毛细管尺寸的选择与分离模式和样品有关。不同的样品，选择不同内径的管。其中薄壁毛细管有利于温度的控制。而不同的分离模式，不同的样品，对毛细管内壁性质的要求也不一样。由于毛细管内分为有涂层和无涂层两种，针对不同的管采用不同的洗涤方式，对于空管，如果洗涤不适当，常 常会使得基线很不平稳，从而影响到样品分离效 果。,毛细管的选择,Back,毛细管电泳技术的介绍,
