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Vol． 33 No． 7
762 ～ 765
分 析 试 验 室
Chinese Journal of Analysis Laboratory
2014 年 7 月
第 33 卷 第 7 期
收稿日期:2014-01-12
基金项目:国家自然科学基金项目(31240089)资助
E-mail:lyyz66@ 163． com
DOI:10． 13595 / j． cnki． issn1000-0720． 2014． 0179
苋菜红-铜(II)体系的吸收光谱研究及其分析应用
杨 卓* 1，杨学义2，刘献明1，范珊珊1，杨梦雅1
(1．洛阳师范学院化学化工学院，洛阳 471022;2． 洛阳师范学院生命科学系，洛阳 471022)
摘 要:在 pH 5. 74 的 HAc-NaAc 缓冲溶液中，苋菜红( AAT) 与 Cu ( II) 相互作
用生成新的化合物，引起吸收光谱发生明显变化，522 nm 处产生显著的褪色现
象，463 nm 处出现新的吸收峰。考察了体系的光谱特征、最佳反应条件、影响因
素及方法的选择性和灵敏度，发现 522 nm 处的褪色程度与 AAT 的浓度在一定
范围内具有良好的线性关系，摩尔吸收系数 ε 为 1. 46 × 104 L·mol －1·cm －1。
由此建立了一种新的测定苋菜红含量的方法，并对 AAT与 Cu ( II) 的反应机理
进行了探讨。
关键词:苋菜红;偶氮染料;吸收光谱;褪色
中图分类号:O657. 3 文献标识码:A 文章编号:1000-0720(2014)07-0762-04
人工合成色素苋菜红(AAT)是萘系邻羟基偶
氮染料，化学名为 1 － (4 － 磺基 － 1 － 萘偶氮)
－ 2 －萘酚 － 3，6 －二磺酸三钠盐，具有色泽鲜艳、
着色力强、稳定性好和成本低廉等优点，本身对人
体无害，但有报道称邻位的偶氮萘酚因存在腙式的
优势结构而更容易发生偶氮还原开裂，产生致癌作
用较为明显的萘胺化合物［1，2］。GB 2760 － 2011
《食品添加剂使用卫生标准》规定其最大使用量为
0. 05 g /kg［3］，而一些不法商贩为过分追求食品亮
丽的颜色而滥用苋菜红，危害人体健康，因此，建立
简便快速、准确灵敏的检测食品中苋菜红含量的方
法是非常有意义和有必要的。
目前检测 AAT 含量的方法有高效液相色谱
法［4 ～ 9］和分光光度法［10 ～ 12］，未见褪色分光光度法
直接测定食品中苋菜红含量的报道。研究发现:在
弱酸性缓冲溶液中，大量的 Cu(II)存在时，苋菜红
溶液由酒红色变为金黄色，522 nm 处出现明显的
褪色现象，463 nm处产生新的吸收峰，并且共存的
亮蓝或柠檬黄与 Cu(II)无相互作用。考察了体系
的光谱特征、最佳反应条件、影响因素及方法的选
择性和灵敏度，发现 522 nm 处的褪色程度与 AAT
的浓度在一定范围内具有良好的线性关系，反应具
有较高的灵敏度，摩尔吸收系数 ε 为 1. 46 × 104
L·mol －1·cm －1，用于实际样品的测定，结果令人
满意，由此建立了一种新的测定苋菜红含量的方
法。本文还对 AAT 与 Cu(II)的反应机理进行了
探讨。
1 实验部分
1. 1 仪器和试剂
UV-8500 型紫外 －可见分光光度计(上海天美
公司);PHS-3C 型酸度计(上海精密科学仪器公
司)。
苋菜红溶液:2. 5 × 10 －3 mol /L储备液，使用时
逐级稀释成所需浓度的工作溶液;CuSO4 溶液:1. 0
× 10 －2 mol /L;HAc-NaAc 缓冲溶液:0. 2 mol /L
HAc 与 0. 2 mol /L 的 NaAc 溶液按一定比例混合
配成不同 pH 的缓冲溶液，并用酸度计进行校正。
所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。
1. 2 实验方法
依次准确移取 0. 5 mL pH 5. 74 的 HAc-NaAc
缓冲溶液、1. 5 mL 1. 0 × 10 － 2 mol /L 的 CuSO4 溶
液及适量 2. 5 × 10 － 4 mol /L 苋菜红溶液于 10 mL
干燥洁净的比色管中，用水稀释至刻度，摇匀，于
紫外可见分光光度计上，在测量波长 522 nm 处，
以水为参比测定其吸光度 A 和试剂空白的吸光
度 A0，ΔA = A － A0，以蒸馏水为参比扫描其吸收
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第 7 期 杨 卓等:苋菜红-铜(II)体系的吸收光谱研究及其分析应用
光谱图。
2 结果与讨论
2. 1 吸收光谱
图 1(a)是 AAT-Cu(II)体系的吸收光谱图，由
图 1 可知:Cu(II)在可见区无吸收，AAT水溶液为
酒红色，在可见区有强吸收，最大吸收峰位于 522
nm 处;当 AAT与大量 Cu(II)共存时，溶液呈金黄
色，吸收光谱发生明显变化，522 nm 的吸收峰消
失，463 nm出现新的吸收峰。研究发现:在 522 nm
处吸光度降低的程度与 AAT浓度之间具有良好的
线性关系，所以本实验选择 522 nm 作为测定波长
研究褪色法测定苋菜红的含量。
图 1 AAT-Cu(II)体系的吸收光谱图(以蒸馏水为参比)
Fig. 1 Absorption spectra of the AAT-Cu (II)system (measured against the water)
(a) :1 － AAT;2 － Cu(II) ;3 － AAT-Cu(II)． ［AAT］= 2. 5 × 10 －5mol /L; ［Cu(II) ］= 1. 5 × 10 －3 mol /L;pH 5. 74;
(b) :1 － AAT;2 － 3，4 － Cu(II)-AAT; ［AAT］= 2. 5 × 10 －5mol /L; ［Cu(II) ］:2 － 5. 0 × 10 －4 mol /L;3 － 1. 0 × 10 －3 mol /L;4
－ 1. 5 × 10 －3 mol /L． pH 5. 74．
2. 2 适宜的反应条件
2. 2. 1 溶液酸度 在 HAc-NaAc 缓冲溶液中，随
着 pH 的增加，AAT 溶液的吸光度几乎不变，而
AAT-Cu(II)体系的吸光度急剧减小，考虑到
Cu(II)在 pH ＞ 7 时会发生水解效应，所以体系最
适宜的酸度范围是 pH 5. 5 ～ 6. 0，本实验选用
pH 5. 74。在最佳的酸度条件下，实验了缓冲溶液
用量对体系吸光度的影响，发现:缓冲溶液用量在
0. 25 ～ 2 mL 范围内变化时，体系的吸光度无明显
变化，本实验选用 1. 0 mL。
2. 2. 2 Cu(II)用量 考察了浓度为 1. 0 ×
10 －2 mol /L CuSO4 溶液用量对体系吸光度的影响。
当 Cu(II)溶液用量 ＜ 0. 75 mL时，体系的吸光度急
剧降低;Cu(II)溶液用量为 0. 75 ～ 1. 5 mL 时，体
系的吸光度缓慢降低;而 Cu(II)溶液用量 ＞ 1. 5
mL后，体系的吸光度降至最低且趋于平稳。因
此，本实验最佳的 Cu(II)溶液用量为 1. 5 mL。
2. 2. 3 体系的反应速度及稳定性 在最佳的实验
条件下，按实验方法将各试剂加入混匀后，立即于
紫外可见分光光度计上测定 A 和 A0，绘制吸光度
随时间变化的曲线，发现 Cu(II)与 AAT的反应瞬
间完成，2h 内非常稳定;AAT 溶液在 0 ～ 5 min 内
较为稳定，之后 2h内吸光度略有降低。因此，本实
验在试剂加完混匀后立即测定。
2. 3 方法的灵敏度
在最佳实验条件和测量波长处测定反应产物
和空白溶液的吸光度，用 ΔA对相应 AAT浓度作图
绘制标准曲线，其一元线性回归方程为 ΔA =
－ 8. 26 × 10 －5 － 1. 46 × 104 c (c，mol /L) ，相关系
数r = － 0. 9997，线性范围是 1. 2 × 10 －7 ～ 2. 0 ×
10 －3 mol /L，摩尔吸收系数 ε 为 1. 46 × 104
L·mol － 1·cm －1。
2. 4 方法的选择性
在最佳实验条件下，实验了一些常见共存物质
对测定苋菜红(2. 5 × 10 －5 mol /L)的影响，当相对
误差控制在 ± 5% 范围内时，发现: (1)常见的金
属离子、非金属离子以及蔗糖、麦芽糖的允许倍量
均较大，比如:K + (4000) ;Mg2 + (1000) ;Ca2 +，
Zn2 +(500) ;Mn2 + (2000) ;NH4
+，PO4
3 － (1200) ;
NO3
－，Br － (5600) ，NO2
－，F － (2400) ;HSO3
－
(2000) ;蔗糖(1600) ;麦芽糖(2000)。(2)食品中
苋菜红常与柠檬黄或亮蓝按一定的比例混合使用，
但柠檬黄和亮蓝均不与 Cu(II)反应，并且柠檬黄
和亮蓝的最大吸收波长分别在 426 nm 和 627 nm，
与本体系测量波长 522 nm 相距较远，所以柠檬黄
(50)和亮蓝(20)不干扰测定; (3)柠檬酸(26)和
苯甲酸(12)为有机弱酸，允许倍量略低，但并不干
扰测定。
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分 析 试 验 室 第 33 卷
2. 5 样品测定
准确移取市售水蜜桃酒 50 mL 于 250 mL 烧杯
中反复搅拌驱赶 SO2，准确移取葡萄味汽水 50 mL
于 250 mL 烧杯中反复搅拌驱赶 CO2，然后分别用
0. 1 mol /L NaOH 溶液调节酸度为pH 5 ～ 7，定容至
100 mL，备用。分别准确移取上述试样液 2. 0 mL
于 10 mL比色管中，按 1. 2 实验方法于紫外可见分
光光度计上，在测量波长 522 nm处，分别用标准曲
线法和标准加入法测定试样中 AAT 含量，结果如
表 1 所示:(1)苋菜红在葡萄味汽水和水蜜桃酒中
的含量低于 GB 2760 － 2011《食品安全国家标准食
品添加剂使用标准》规定的苋菜红最大使用量
0. 05 g /kg。(2)加标回收率为 101. 3% ～ 103. 0%，
相对标准偏差(ＲSD)为 1. 9% ～ 2. 1%。(3)采用
国标法三氯化钛滴定法［13］做对照实验，结果令人
满意。
表 1 样品测定结果(n = 9)
Tab. 1 The determination results of the samples (n = 9)
样品
本法测定值
w /(g /kg)
国标法
w /(g /kg)
加标量
w /(g /kg)
测定总量
w /(g /kg)
回收率
/%
ＲSD
/%
汽水 0. 0241 0. 02384 0. 0100 0. 0344 103. 0 2. 1
水蜜桃酒 0. 0234 0. 02317 0. 0150 0. 0386 101. 3 1. 9
3 反应机理探讨
苋菜红是萘系邻羟基偶氮染料(图 2a) ，由
于-N = N-邻位取代基是强给电子基羟基、对位取
代基是强吸电子基磺酸基，从给 － 吸电子系统上
看，苋菜红分子结构中醌腙式异构体为主要存在型
体，且该型体中因存在分子内氢键而较为稳定，如
图 2b，2c所示。由图 1(b)AAT-Cu(II)体系的吸
收光谱图可知:苋菜红溶液在 200 ～ 300 nm有较强
的吸收带，这是萘环结构 n→π* 跃迁产生的特征
吸收;在 300 ～ 400 nm有弱吸收带，331 nm 是其特
征吸收峰，这是 n→π* 跃迁产生的特征吸收;在
400 ～ 600 nm 有强吸收带，522 nm 是其特征吸收
峰，这是两个萘环结构通过偶氮键相连形成的大共
轭体系产生的吸收。当 AAT与 Cu(II)共存时，随
着 Cu(II)量的增加，400 ～ 600 nm 的吸收带蓝移，
522 nm的特征吸收峰逐渐减小至消失，463 nm 处
产生新的特征吸收峰，这表明体系的共轭结构减
小，也即是 Cu(II)并未与苋菜红分子结构中的
O，N两种配位原子配位形成较大共轭结构的螯合
物，而是依靠静电引力吸附在磺酸基周围，导致
磺酸基的吸电子能力显著增强，共轭体系的电子
云向萘环上的磺酸基移动，磺酸基的电子云密度
大大增强，整个苋菜红分子结构的电子云主要集
中在两个萘环上的三个磺酸基周围，而连接两个
萘环的-NH-N = 上的电子云密度变得很薄弱，体
系的共轭性降低，分子内氢键断裂，由此引起 340
～ 400 nm的弱吸收略有增加，320 ～ 340 nm 的吸
收略有降低，200 ～ 300 nm 的吸收增强。综上所
述，AAT与 Cu(II)主要是依靠静电引力相互作
用，产物如图 2(d)所示。
图 2 Cu(II)与 AAT 反应机理
Fig. 2 Ｒeaction mechanism of AAT-Cu(II)
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第 7 期 杨 卓等:苋菜红-铜(II)体系的吸收光谱研究及其分析应用
参考文献
［1］ 尹志刚，赵德丰． 染料工业，2001，38(6) :9
［2］ Peter Gregory． Dyes and Pigments，1986，7(1) :45
［3］ GB 2760 － 2011 食品添加剂使用卫生标准
［4］ 雷雅娟，徐 烨，刘渭萍，等． 分析试验室，2007，
26(4) :85
［5］ MartaKucharska，Jan Grabka． Talanta，2010，80(3) :
1045
［6］ 肖 艳，袁云霞，王全林，等． 分析科学学报，2010，
26(5) :578
［7］ 刘 英，尹 州，邹晓筱，等． 分析测试学报，2011，
30(6) :651
［8］ 霍艳敏，王 骏，张 卉，等． 分析测试学报，2011，
30(6) :670
［9］ 伊雄海，邓 晓 军，杨 惠 琴，等． 色 谱，2011，
29(11) :1062
［10］ 赵冰冰，高翠丽，王亦军，等． 分析试验室，2013，
32(12) :51
［11］ 沈亮亮，董红敏，吴雅欣，等． 分析试验室，2013，
32(12) :122
［12］ 孙菲菲，范世华． 分析试验室，2013，32(11) :50
［13］ GB 4479. 1 － 2010 食用安全国家标准． 食品添加剂
苋菜红
Study on the absorption spectra of the amaranth-copper (II)system and their analytical application
YANG Zhuo* 1，YANG Xue-yi2，LIU Xian-ming1，FAN Shan-shan1 and YANG Meng-ya1(1． College of Chemistry
and Chemical Engineering，Luoyang Normal University，Luoyang 471022;2． Department of Life Science，
Luoyang Normal University，Luoyang 471022) ，Fenxi Shiyanshi，2014，33(7) :762 ～ 765
Abstract:In pH 5. 74 HAc-NaAc buffer solution，amaranth (AAT) reacted with Cu(II) to form a new
complex，which led to the change of the absorption spectra obviously． The new absorption wavelength was
observed at 463nm and the absorbance of AAT at 522 nm was reduced markedly． The spectral characteristics，
the optimum reaction conditions and the influence factors were studied，the sensitivity and selectivity were
investigated． The fading degree (ΔA)at 522 nm was directly proportional to the concentration of AAT． The
method has high sensitivity，the molar absorption coefficient was 1. 46 × 104 L·mol － 1·cm －1 ． The coexisting
substances gave no interference，so that the method had a good selectivity． Based on this，the method had been
used to determine AAT from the actual samples，and the result was satisfactory． Therefore，a new method was
developed to determine AAT in the drinks． Moreover，the reaction mechanism was discussed．
Keywords:Amaranth;Azo dyes;Absorption spectra;Fading
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