żywności oraz naturalne źródła, normalnie same niespożywane jako
żywność i nieużywane jako charakterystyczne jej składniki. Barw-
nikami są również preparaty otrzymane ze środków spożywczych
i innych naturalnych źródeł surowcowych, uzyskane w procesie
fizycznej lub chemicznej ekstrakcji, w której ekstrahuje się selek-
tywnie pigmenty odpowiednio pod kątem ich odżywczych albo
aromatycznych składników. Natomiast barwnikami nie są środki
spożywcze suszone lub zagęszczone oraz składniki aromatyczne
mające również właściwości barwiące (np. papryka, szafran, kurku-
ma). Barwniki nie powinny być stosowane do żywności nieprze-
tworzonej, mleka i niektórych produktów mleczarskich, olejów
i tłuszczów zwierzęcych, jaj i przetworów z jaj, mąki i produktów
przemiału zbóż oraz skrobi, pieczywa, makaronów, cukru, niektó-
rych przecierów, past, sosów, koncentratów, soków i nektarów, nie-
których przetworów owocowych i produktów przemysłu rybnego
i mięsnego, kawy, herbaty, soli, octu, miodu oraz niektórych na-
pojów alkoholowych. Zdecydowany zakaz stosowania barwników
dotyczy żywności przeznaczonej dla niemowląt.

Rozwój syntezy chemicznej umożliwił uzyskanie dużej ilości

substancji o charakterze barwników, z których niektóre znalazły
zastosowanie w produkcji żywności. Zaletami barwników synte-
tycznych w porównaniu z barwnikami naturalnymi są: niższa cena,
standardowa moc barwienia, większa trwałość i odporność na wa-
runki środowiska, jednorodność chemiczna, większa wydajność,
wysoka czystość barwy oraz możliwość używania ich w mieszani-
nach – co stwarza duże możliwości kolorystyczne. Pod względem
budowy chemicznej syntetyczne barwniki organiczne stosowane
jako dodatki do żywności można zaliczyć do pięciu klas. Pierwszą
stanowią barwniki azowe, w których grupą chromoforową jest gru-
pa azowa (-N=N-). W zależności od liczby grup azowych można

Syntetyczne barwniki

jako dodatki do żywności

dr inż. Lesław Juszczak

Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

mgr inż. Katarzyna Pietrzyk

Zespół Szkół nr 1 w Miechowie

Streszczenie
Barwa produktów żywnościowych jest jednym z podstawowych
wyróżników jakościowych przy ocenie produktu przez konsumen-
ta. Atrakcyjny kolor zachęca do zakupu i wpływa na postrzeganie
smakowitości żywności. Jednak ze względu na możliwość degra-
dacji naturalnych barwników żywności podczas jej przetwarzania
i przechowywania istnieje konieczność stosowania barwników jako
substancji dodatkowych. Stosowanie organicznych barwników
syntetycznych do barwienia żywności powinno być monitorowane,
co wymaga odpowiednich uregulowań prawnych i adekwatnych
procedur analitycznych.

Summary
The colour of food products is one of the basic qualitative deter-
minants during the evaluation of the product by the consumer.
Attractive colours encourage buying and influence they way
we perceive the taste of the food. However, when faced with the
possibility of the degradation of natural food dyes during the
processing and storage stages, it becomes necessary to apply
dyes as additional substances. Applying organic synthetic dyes
to food should be monitored, which requires suitable settlements
as well as the introduction of the adequate legal and analytic
procedures.

Słowa kluczowe
barwa produktów żywnościowych, organiczne barwniki syntetycz-
ne, barwienie żywności

Key words
the colour of food products, organic synthetic dyes, to dye food

Atrakcyjność sensoryczna żywności jest jednym z podstawowych
kryteriów oceny produktu przez konsumenta. Barwa produktu za-
chęca lub zniechęca konsumenta do jego zakupu, jest pośrednim
czynnikiem w odczuwaniu smakowitości i ostrzega przed spoży-
ciem produktu nieświeżego. Ze względu na określoną trwałość
i stabilność naturalnych barwników występujących w żywności
oraz możliwość ich degradacji pod wpływem procesów techno-
logicznych lub w trakcie przechowywania zachodzi konieczność
stosowania barwników jako dodatków w produkcji środków spo-
żywczych. Celem barwienia żywności jest odtworzenie pierwotnej
barwy utraconej w wyniku jej przetwarzania i/lub przechowywania,
a także nadanie określonego zabarwienia produktom bezbarwnym
lub wzmocnienie istniejącej barwy (np. w przypadku produktów
poddawanych później rozcieńczaniu). Stosowanie barwników po-
zwala również na standaryzację koloru różnych partii produktów.
Barwienie żywności nie może być stosowane w celu ukrycia złej
jakości produktu lub objawów jego zepsucia.

Do barwienia środków spożywczych stosuje się: barwne części

roślin jadalnych, barwniki organiczne naturalne, organiczne syn-
tetyczne identyczne z naturalnymi, organiczne syntetyczne oraz
barwniki nieorganiczne. Stosowanie barwników jako substancji
dodatkowych w produkcji żywności reguluje Rozporządzenie
Ministra Zdrowia z dnia 23.04.2004 r. (Dz.U. z 2004 r. nr 94,
poz. 933). Natomiast Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia
12.10.2007 r. (Dz.U. z 2007 r. nr 199, poz. 1441) określa specyfi-
kacje i kryteria czystości substancji dodatkowych oraz wymagania
dotyczące pobierania próbek i metod analitycznych stosowanych
w trakcie urzędowej kontroli żywności. Zgodnie z Rozporządze-
niem z 2004 roku barwniki to substancje nadające lub przywraca-
jące barwę środkom spożywczym, obejmujące naturalne składniki

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

11

/2008

24

wyróżnić barwniki: mono-, bis-, tris- i poliazowe. Natomiast w za-
leżności od połączenia grup azowych z grupami aromatycznymi
związki te mogą dawać barwę żółtą, pomarańczową, czerwoną lub
brązową. Drugą klasę stanowią barwniki triarylometanowe, dające
barwę błękitną lub zieloną o różnych odcieniach, w których chro-
moforem jest grupa chinoidowa lub iminochinoidowa. Trzecia
klasa barwników to pochodne ksantenu, z których do żywności
dopuszczona jest jedynie erytrozyna. Kolejną klasą są barwniki
indygoidowe, z których do barwienia żywności można stosować
jedynie indygotynę. Ostanią, piątą klasą są barwniki chinolinowe,
z których w przemyśle spożywczym stosowana jest jedynie żółcień
chinolinowa. Syntetyczne barwniki organiczne stosowane do bar-
wienia produktów żywnościowych, ich oznaczenia oraz wartości
ADI zestawiono w tabeli 1 (s. 28).

Stabilność, a zatem możliwość zastosowania organicznych barw-

ników syntetycznych do barwienia środków spożywczych, zależy
od wielu czynników. Do najważniejszych działających destrukcyjnie
na barwniki można zaliczyć: obecność czynników utleniających
(ozon, chlor, chlorany(I)), redukujących (ditlenek siarki, cukry re-
dukujące, kwas askorbinowy), obecność jonów metali tworzących
z barwnikami nierozpuszczalne sole, pH środowiska, podwyższona
temperatura, światło oraz zakażenia mikrobiologiczne i związana
z nimi enzymatyczna degradacja barwników.

Charakterystyka
syntetycznych barwników organicznych

Tartrazyna (E 102) jest barwnikiem monoazowym i występuje
w postaci proszku lub granulatu o barwie żółtej i odcieniu po-
marańczowym. Jest ona odporna na działanie światła, tempera-
tury, zasad, kwasów, ditlenku siarki i kwasu askorbinowego, jest
stabilna w pH 3-8. Stosuje się ją dla uzyskania barwy cytrynowej,
a w mieszaninie z błękitem brylantowym FCF – barwy zielonej.
Może być również wykorzystywana w mieszaninie z innymi barw-
nikami dla kształtowania barwy brązowej. Używana jest do barwie-
nia napojów owocowych, galaretek, dżemów, marmolad, owoców
kandyzowanych, owocowych nadzień do ciast i zapraw do jogur-
tów, konserw warzywnych, ketchupu, dressingów, sosów czy ryb
wędzonych. W przemyśle mleczarskim znajduje zastosowanie przy
produkcji lodów, jogurtów deserów i serów twarogowych. Poza
tym jest wykorzystywana w przemyśle piekarskim, cukierniczym
oraz przy produkcji koncentratów spożywczych. Tartrazyna może
powodować reakcje pseudoalergiczne, jak również nietolerancję
u astmatyków i osób z nietolerancją salicylanów (aspiryny) oraz
bezsenność, nadpobudliwość i depresję. Barwnik ten jest także
czynnikiem uwalniającym histaminę, dlatego po jego spożyciu ast-
matycy mogą odczuć wzmożone objawy choroby. Tartrazyna nie
jest zalecana w produkcji żywności przeznaczonej dla dzieci, gdyż
może być odpowiedzialna za wystąpienie syndromu ADHD.

Żółcień chinolinowa (E 104) występuje w postaci proszku

lub granulek o barwie zielonkawożółtej. Jest odporna na działa-
nie światła, kwasów, podwyższonej temperatury i ditlenku siarki,
a wrażliwa na środowisko alkaliczne i kwas benzoesowy. Stosowana
jest dla uzyskania barwy cytrynowej, która w porównaniu z tartra-
zyną ma odcień bardziej zielonkawy. W mieszaninie z barwnika-
mi niebieskimi wykorzystywana jest dla uzyskania barwy zielonej.
Żółcień chinolinową używa się w produkcji napojów, nadzień
cukierniczych, kremów i pianek deserowych, galaretek, dżemów,
marmolad, deserów, gumy do żucia, przetworów rybnych i wódek
gatunkowych.

Żółcień pomarańczowa (E 110) jest barwnikiem mono-

azowym. Służy do uzyskiwania barwy pomarańczowoczerwo-
nej. Jest stabilna w pH 3-8 oraz odporna na działanie kwasów,
zasad, światła i podwyższonej temperatury. Nie jest odporna
na utlenianie, a w obecności kwasu askorbinowego może ule-
gać odbarwieniu. Stosowana jest w produkcji napojów owoco-
wych, kompotów truskawkowych (w mieszaninie z czerwienią
koszenilową), marmolad, galaretek, lodów, sosów, gumy do żu-
cia, konserw i przetworów warzywnych, jogurtów i deserów
mlecznych, słodyczy, pieczywa, wędlin i serków twarogowych
smakowych.

Azorubina (E 122) to barwnik monoazowy o barwie od ciem-

noczerwonej do jasnobrązowej. Jest odporny na działanie kwasów,
zasad, światła i podwyższonej temperatury, stabilny w pH 3-8. Daje
barwę niebieskoczerwoną o tonie podobnym do amarantu.
W mieszaninie z czerwienią koszenilową tworzy barwę malinową,
a z żółcienią pomarańczową – barwę truskawkową. Azorubina
jest stosowana do barwienia napojów, dżemów, galaretek, marmo-
lady, kompotów, owoców kandyzowanych i owocowych nadzień
do ciast, jogurtów, lodów oraz deserów. Jest również użyteczna
w przemyśle piekarskim i cukierniczym oraz przy produkcji kon-
centratów spożywczych.

Amarant (E 123) jest barwnikiem monoazowym o barwie

ciemnoczerwonej, odpornym na działanie światła, podwyższonej
temperatury oraz kwasów. Wrażliwy na ditlenek siarki, w obecno-
ści redukujących cukrów prostych ulega degradacji. Stosowany
jest w przemyśle owocowym mleczarskim oraz przy produkcji
koncentratów i napojów.

25

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

11

/2008

25

Czerwień koszenilowa (E 124) jest barwnikiem monoazowym

o barwie czerwonej. Jest odporna na działanie światła, temperatury
oraz środowiska, o pH w zakresie 3-8. Mniej odporna na działa-
nie zasad. W mieszaninie z E 110 bywa stosowana do uzyskania
barwy truskawkowej i pomidorowej, a z E 122 – barwy malinowej.
Czerwień koszenilową wykorzystuje się w przemyśle owocowym,
mleczarskim, w produkcji przetworów pomidorowych, napojów
bezalkoholowych, kremów i deserów, salami i innych przetworów
mięsnych.

Erytrozyna (E127) jest barwnikiem ksantenowym i występuje

w postaci niebieskoczerwonego proszku lub granulek. Jest stabilna
w środowisku o pH 3-8 i odporna na działanie temperatury, nato-
miast mało odporna na działanie środowiska zasadowego i światła.
Słabo rozpuszcza się w etanolu. W roztworach o pH około 3 tworzy
trudno rozpuszczalny kwas erytrozynowy. Erytrozyna stosowana
jest w przemyśle owocowym (np. do barwienia owoców przezna-
czonych do dekoracji), w przemyśle cukierniczym, koncentratów,
mięsnym i mleczarskim.

Czerwień Allura AC (E 129) to barwnik monoazowy o bar-

wie ciemnoczerwonej. Jest odporny na działanie światła, utlenianie,
podwyższoną temperaturę, stabilny w środowisku o pH 3-8. Czer-
wień Allura AC jest wrażliwa na działanie ditlenku siarki i słabo
rozpuszczalna w etanolu. Stosowana jest w przemyśle koncentratów,
cukierniczym, mleczarskim, mięsnym i napojów.

Błękit patentowy V (E 131) jest barwnikiem trójarylometano-

wym o barwie ciemnoniebieskiej. Jest odporny na działanie światła
i podwyższonej temperatury, natomiast wrażliwy na środowisko
kwaśne i zasadowe oraz na działanie ditlenku siarki. W celu uzyska-
nia barwy zielonej jest stosowany w kompozycjach z barwnikami
żółtymi. Znajduje zastosowanie do barwienia napojów i konserw
warzywnych oraz w przemyśle piekarskim i cukierniczym.

Indygotyna (E 132) to barwnik indygoidowy występujący

w postaci proszku lub granulatu o barwie ciemnoniebieskiej. Indy-
gotyna jest stabilna w środowisku o pH 3-8, mało odporna na pod-
wyższoną temperaturę i wrażliwa na działanie światła, środowiska
zasadowego, kwasu benzoesowego i ditlenku siarki. Szybko ulega
odbarwieniu w obecności związków mających właściwości redu-
kujące. Ze względu na swoją barwę jest stosowana do uzyskiwania
barwy czarnej jagody, a w mieszaninie z tartrazyną – do otrzymy-
wania barwy zielonej. Znajduje zastosowanie w przemyśle owoco-
wym, mleczarskim i cukierniczym.

Błękit brylantowy FCF (E 133) jest barwnikiem triarylome-

tanowym w postaci proszku lub granulek o barwie czerwonofio-
letowej z połyskiem metalicznym. Roztwory błękitu brylantowego,
w zależności od stężenia, dają barwę od żółtej do zielononiebie-
skiej. Jest odporny na działanie temperatury, światła, środowiska
o zróżnicowanym pH i ditlenku siarki. W mieszaninie z tartrazyną
tworzy barwę zieloną, a z amarantem – fioletową. Jest stosowany
w przemyśle owocowo-warzywnym, mleczarskim, w produkcji de-
serów i napojów bezalkoholowych.

Zieleń S (E 142) jest barwnikiem triarylometanowym. Wystę-

puje w postaci proszku lub granulek o barwie ciemnoniebieskiej
lub zielonej. Jest odporna na działanie podwyższonej temperatury
oraz środowiska kwaśnego i zasadowego, natomiast mało odporna
na działanie światła. Znajduje zastosowanie w przemyśle owocowo-
-warzywnym, cukierniczym oraz mleczarskim, a także w produkcji
napojów alkoholowych i bezalkoholowych.

Czerń brylantowa BN, czerń PN (E 151) jest barwnikiem

bisazowym o barwie czarnej. Jej wodne roztwory charakteryzują

się odcieniem niebieskofioletowym. Jest wrażliwa na działanie
podwyższonej temperatury, średnio odporna na działanie światła
i zróżnicowanego pH środowiska. W mieszaninach z barwnikami
czerwonymi jest używana do uzyskiwania barwy czarnej jagody,
natomiast z pomarańczowym – tonów brązowych. Wykorzystuje się
ją w przemyśle cukierniczym i owocowo-warzywnym, w produkcji
wyrobów czekoladopodobnych, sosów i produktów z ikry rybiej.

Brąz FK (E 154) jest mieszaniną sześciu soli sodu (rzadziej

potasu lub wapnia) barwników mono-, di- i triasowych. Występu-
je w postaci czerwonobrązowego proszku lub granulatu, tworząc
roztwory o barwach od żółtobrązowych do czerwonych. Jest wraż-
liwy na działanie światła, ale odporny na podwyższoną tempera-
turę i środowisko o zróżnicowanym pH. Znajduje zastosowanie
w produkcji ryb wędzonych i przetworów rybnych, koncentratów
spożywczych, napojów oraz w przemyśle cukierniczym.

Brąz HT (E 155) jest barwnikiem bisazowym w postaci proszku

lub granulek o barwie czerwonobrązowej. Jest odporny na działa-
nie światła i podwyższonej temperatury, nieco mniej na działanie
kwasów i zasad. Jest nierozpuszczalny w etanolu. Używany jest
w produkcji czekolady i wyrobów czekoladopodobnych, napojów
oraz w przemyśle mleczarskim.

Metody analityczne
stosowane w oznaczaniu
syntetycznych barwników organicznych

Identyfikacja i oznaczanie zawartości barwników syntetycznych
w żywności jest poważnym wyzwaniem dla analityków. Różnorod-
ność struktur chemicznych, mnogość pochodnych oraz obecność
produktów ich degradacji znacznie utrudniają jakościową ocenę oraz
ich ilościowy pomiar. Dodatkowym czynnikiem utrudniającym ana-
lizy, szczególnie ekstrakcję, jest możliwość występowania interakcji
pomiędzy obecnymi w żywności barwnikami a jej naturalnymi skład-
nikami. Ponadto ekstrahowane z próbek substancje barwne mogą
być wrażliwe na działanie tlenu, podwyższonej temperatury, światła,
jonów metali, a także innych katalizatorów, co dodatkowo może
komplikować cały proces analityczny. Większość procedur analitycz-
nych identyfikacji oraz oznaczania zawartości barwników syntetycz-
nych składa się z kilku etapów. Pierwszym etapem jest ekstrakcja,
której poprawność wykonania ma zasadniczy wpływ na cały proces
analityczny i uzyskany rezultat. Następnie ekstrakty są dodatkowo
oczyszczane z substancji interferujących. Ze względu na niewielki
dodatek barwników syntetycznych do produktów spożywczych otrzy-
mane ekstrakty często muszą być zagęszczane. Następnie barwniki
są separowane, identyfikowane i oznaczane ilościowo.

Wielkość i sposób przygotowania próbki do analizy barwników

syntetycznych jest uzależniony od rodzaju produktu. Próbki ciekłe
– takie jak napoje – mogą być analizowane bezpośrednio, jednak
w przypadku napojów gazowanych należy usunąć ditlenek węgla.
Napoje zawierające cząstki stałe (np. pochodzące z owoców) na-
leży najpierw przesączyć lub odwirować. Natomiast w przypadku
napojów alkoholowych należy usunąć zawarty w nich alkohol.
Rozpuszczalne w wodzie próbki stałe lub półstałe (np. napo-
je w proszku, dżemy, cukierki) rozpuszcza się w ciepłej wodzie
i dalej postępuje jak w przypadku napojów. Próbki stałe można
ekstrahować różnymi buforami lub roztworami acetonu, etanolu
lub metanolu. Otrzymane ekstrakty alkalizuje się (np. tetrabora-
nem sodu), a części stałe usuwa na drodze sączenia lub wirowa-
nia. Rozdrobnione próbki stałe można także zmieszać z piaskiem
lub ziemią okrzemkową i umieścić w kolumnie. Następnie lipidy

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

11

/2008

26

i inne substancje rozpuszczalne w tłuszczach wymywa się chloro-
formem, natomiast barwniki obecne w próbce odpowiednią fazą
wodną. Właściwe rozdrobnienie próbki oraz dobór fazy ekstrahu-
jącej powinny zapewnić całkowity odzysk oznaczanych barwników.
Dobre efekty w wielu przypadkach daje roztwór kwasu octowego.
Natomiast w przypadku oznaczania indygotyny i erytrozyny, któ-
re w środowisku kwaśnym mogą ulegać degradacji, jako czynnik
ekstrahujący stosuje się bufor o pH 7.

Ze względu na możliwość występowania trwałych połączeń

pomiędzy barwnikami a naturalnymi składnikami żywności
(głównie białkami i węglowodanami) konieczna może być wstęp-
na hydroliza próbki. W tym celu najczęściej stosowanymi en-
zymami są: amyloglukozydaza, lipaza, pektynaza, celulaza oraz
fosfolipaza. Próbki o dużej zawartości białka można potrakto-
wać acetonem lub etanolem w celu jego wytrącenia. Natomiast
próbki o dużej zawartości tłuszczu należy najpierw odtłuścić
(np. eterem naftowym). W przypadku oznaczania indygoty-
ny, która jest niestabilna w środowisku kwaśnym i zasadowym
oraz mało odporna na podwyższoną temperaturę, rozdrobnio-
ną próbkę ogrzewa się w łaźni wodnej w temperaturze poniżej
60

o

C w atmosferze azotu.

Syntetyczne barwniki organiczne mogą być izolowane z żywno-

ści lub ekstraktów, oczyszczane i zagęszczane na drodze wybarwia-
nia wełny, adsorpcji na różnego rodzaju adsorbentach, ekstrakcji
w odwróconym układzie faz, w układzie par jonowych lub przy
zastosowaniu żywic jonowymiennych. Wybarwianie wełny jest jedną
z najstarszych metod ekstrakcji i oczyszczania barwników spożyw-
czych. Zasada metody opiera się na zjawisku wybarwiania wełny
w środowisku kwaśnym przez barwniki o charakterze kwasowym.
Kawałki odtłuszczonej wełny dodaje się do zakwaszonej próbki
lub ekstraktu i ogrzewa. Następnie zabarwioną wełnę przemywa
się, a barwniki wymywa gorącym roztworem amoniaku. Niektóre
naturalne barwniki również mogą wybarwiać wełnę, jednak nie
są z niej usuwane roztworem amoniaku. W przypadku barwników
zasadowych próbkę należy zalkalizować roztworem amoniaku,
a barwniki z wybarwionej wełny wymywa się roztworem kwasu
octowego. Procedura ta jest jednak czasochłonna i nie znajduje
zastosowania do barwników wrażliwych na kwaśne lub zasadowe
środowisko oraz dla próbek o dużej zawartości białek, tłuszczów
i węglowodanów.

Innym sposobem oczyszczania i zagęszczania syntetycznych barw-

ników organicznych jest zjawisko adsorpcji na żywicy poliamidowej.
W metodzie tej możliwość separacji barwników związana jest z ich
adsorpcją na drodze tworzenia mocnych mostków wodorowych
pomiędzy grupami sulfonowymi barwnika a poliamidem. Proce-
dura taka obejmuje rozpuszczenie ekstraktu w wodzie zakwaszonej
kwasem octowym, dodanie proszku poliamidowego i przeniesienie
całości do kolumny. W celu usunięcia cukrów, kwasów i substancji
aromatycznych złoże przemywa się gorącą wodą. Natomiast za po-
mocą acetonu usuwa się barwniki zasadowe, rozpuszczalne w wo-
dzie karotenoidy i niektóre antocyjany. Zaadsorbowane na złożu
barwniki wymywa się metanolowym roztworem chlorku sodu czy
mieszaniną metanolu lub acetonu z amoniakiem. Procedura ta nie
może być stosowana przy oznaczaniu indygotyny i brązu HT.
Do oczyszczania ekstraktów zawierających barwniki można również
zastosować kolumny wypełnione celulozą oraz roztwory wodno-
alkoholowe niektórych soli. W oczyszczaniu ekstraktów znalazły
również zastosowanie kolumny wypełnione tlenkiem glinu, z któ-
rych barwniki wymywa się roztworem amoniaku.

Kolejną metodą jest ekstrakcja w układzie par jonowych z zasto-

sowaniem np. TBA. Metoda ta może być stosowana w przypadku
barwników anionowych i jest szczególnie polecana przy oznacza-
niu zawartości indygotyny, ze względu na jej wrażliwość na pod-
wyższoną temperaturę i skrajne pH środowiska. W oczyszczaniu
ekstraktów zawierających barwniki spożywcze zastosowanie znala-
zły również żywice jonowymienne (np. Amberlit LA-2 lub XAD-2),
z których oznaczane barwniki wymywa się roztworami butanolu
lub metanolu. Obecnie najczęściej stosowaną metodą oczyszcza-
nia i zagęszczania ekstraktów zawierających barwniki jest ekstrakcja
do fazy stałej przy zastosowaniu odpowiedniego wypełnienia (np.
Sep-Pak C18). W pierwszym etapie złoże przemywa się izopropano-
lem i roztworem kwasu octowego. Zakwaszoną próbkę podaje się
na kolumnę i usuwa cukry oraz substancje aromatyczne. Zawarte
w ekstrakcie barwniki wymywa się roztworami izopropanolu o róż-
nym stężeniu. Zgodnie z procedurą opisaną w standardach AOAC
2,5% roztworem izopropanolu wymywa się amarant i tartrazynę,
13% – czerwień allura, indygotynę i żółcień pomarańczowy, 20%
– błękit brylantowy i zieleń, a 50% – erytrozynę.

Do rozdziału syntetycznych barwników spożywczych stosuje

się głównie metody chromatograficzne i elektroforetyczne. Naj-
starszą techniką, obecnie już rzadko stosowaną, jest chromato-
grafia bibułowa z zastosowaniem wody i butanolu jako najbar-
dziej efektywnych rozpuszczalników. Do rozdziału spożywczych
barwników syntetycznych zaproponowano również inne odmiany
tej techniki: wielowymiarową oraz rotacyjną chromatografię bi-
bułową. W celu identyfikacji poszczególnych barwników wysu-
szony chromatogram napyla się roztworem kwasu solnego oraz

27

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

11

/2008

27

Wzór strukturalny

Nazwa własna

Numer wg systemu

oznaczeń UE

Numer wg systemu

oznaczeń Colour

Index

ADI

(mg/kg m.c.)

tartrazyna

E 102

19140

0-7,5

żółcień chinolinowa

E 104

47005

0-10

żółcień pomarańczowa S

żółcień pomarańczowa FCF

E 110

15985

0-2,5

azorubina, karmoizyna

E 122

14720

0-4

amarant

E 123

16185

0-0,5

czerwień koszenilowa

E 124

16255

0-4

erytrozyna

E 127

45430

0-0,1

czerwień Allura AC

E 129

16035

0-7

błękit patentowy V

E 131

42051

nieustalone

indygotyna, indygokarmina

E 132

73015

0-5

błękit brylantowy FCF

E 133

42090

0-12,5

zieleń S

E142

44090

nieustalone

czerń brylantowa BN

czerń PN

E 151

28440

0-1

brąz FK

E 154

-

nieustalone

brąz HT

E 155

20285

0-1,5

Tabela 1. Syntetyczne barwniki organiczne stosowane do barwienia produktów żywnościowych (ADI – acceptable daily intake, dopuszczalne dzienne pobranie)

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

11

/2008

28

amoniaku i obserwuje zmiany zabarwienia poszczególnych plam.
Inna metoda identyfikacji poszczególnych barwników polega
na wycięciu rozdzielonych na bibule plam i wymyciu poszczegól-
nych barwników za pomocą 60-70% roztworu etanolu; następnie
po zagęszczeniu wyznacza się spektra absorpcyjne w zakresie UV/
Vis. Chromatografia papierowa jest jednak techniką czasochłonną
i charakteryzuje się niską rozdzielczością. Bardziej zaawansowaną
metodą jest chromatografia cienkowarstwowa, charakteryzująca się
lepszą rozdzielczością i krótszym czasem analizy. Można ją wyko-
rzystać do rozdziału wieloskładnikowych mieszanin barwników,
a jej dodatkowa zaleta to niskie koszty. Najczęściej używanymi
złożami w tej metodzie są żel krzemionkowy i celuloza. Opra-
cowano również procedury wykorzystujące tlenek glinu, węglan
wapnia oraz poliamid. Ze względu na istotną zależność jakości
rozdziału od grubości warstwy adsorbentu zaleca się stosowanie
płytek standardowych. Jako rozpuszczalniki najczęściej stosuje się
roztwory etanolu, amoniaku, pirydyny, dimetylosulfotlenku, ace-
tonitrylu lub dioksanu. Do rozdziału syntetycznych barwników
spożywczych dostosowano również wysoko sprawną chromatografię
cienkowarstwową, chromatografię cienkowarstwową w układzie par
jonowych oraz chromatografię cienkowarstwową w odwróconym
układzie faz. Ta ostania technika umożliwiła zastosowanie wysoko
polarnych rozpuszczalników, bez ryzyka wymywania fazy stacjo-
narnej. Dodatkowymi zaletami chromatografii cienkowarstwowej
w odwróconym układzie faz są: skrócenie czasu analizy, lepsza
rozdzielczość, możliwość pominięcia etapu ekstrakcji, zastosowa-
nie znacznie prostszych układów rozpuszczalników i możliwość
separacji mieszanin, które trudno jest rozdzielić innymi metodami
(np. tartrazyna/błękit patentowy V).

Mieszaniny syntetycznych barwników spożywczych mogą być

również rozdzielane na drodze elektroforezy. Dysocjacja grup funk-
cyjnych barwnika powoduje, że cząsteczki posiadają ładunek elek-
tryczny i dzięki temu mogą migrować w polu elektrycznym. W tym
wypadku ładunek elektryczny może być zmieniany na drodze kom-
pleksowania barwników z jonami metali. Jako fazę stacjonarną można
zastosować żel poliakrylamidowy, a jako bufor – dimetyloformamid.
Obecnie najczęściej stosowaną metodą rozdziału mieszanin barw-
ników syntetycznych jest wysokosprawna chromatografia cieczowa,
szczególnie z zastosowaniem kolumn z odwróconym układem faz.
Jako fazy ruchome stosuje się mieszaniny: metanolu, acetonitrylu,
octanu amonu, buforu fosforanowego, kwasu o-fosforowego. Meto-
dą rozdziału syntetycznych barwników spożywczych, która obecnie
stanowi alternatywę dla wysokosprawnej chromatografii cieczowej,
jest elektroforeza kapilarna. Separacja oznaczanych barwników jest
oparta na różnicy w ruchliwości elektroforetycznej, która jest wprost
proporcjonalna do ładunku, a odwrotnie proporcjonalna do wielkości
cząstek. Opracowano również metody wykorzystujące micelarną elek-
trokinetyczną chromatografię kapilarną, gdzie w procesie rozdzielania
stosuje się bufory z dodatkiem związków powierzchniowo-czynnych
o stężeniu, powyżej którego tworzą się micele. Elektroforeza kapilar-
na jako technika rozdziału syntetycznych barwników organicznych
ma dużo zalet: jest metodą uniwersalną, szybką, prostą oraz odpo-
wiednio czułą i selektywną. Stosowane w niej kolumny są trwałe
i wymagają mniejszych objętości rozpuszczalników, co w efekcie
końcowym redukuje czas i koszty analiz.

Identyfikacja i ilościowe oznaczanie zawartości syntetycznych

barwników organicznych może się opierać na bazie różnych me-
tod: od najprostszych, polegających na wywołaniu barwnej reakcji,
do bardzo zaawansowanych, jak spektrometria masowa.

Najprostsza metoda rozdziału barwników na syntetyczne i na-

turalne oparta jest na ich rozpuszczalności. Większość naturalnych
barwników znajdujących się w żywności rozpuszcza się w alkoholu
i w eterze, natomiast syntetyczne barwniki organiczne są rozpusz-
czalne w wodzie. Podstawową metodą identyfikacji syntetycznych
barwników spożywczych jest wywołanie barwnej reakcji pomiędzy
barwnikiem i specyficznym reagentem. W tym celu stosuje się stężo-
ny kwas solny, stężony kwas siarkowy, 10% roztwór wodorotlenku
sodu oraz 12% roztwór amoniaku, a wynik reakcji porównuje się
z odpowiednia tabelą.

Powszechnie stosowaną metodą identyfikacji syntetycznych

barwników spożywczych jest spektrofotometria w świetle widzial-
nym, jednak wymaga ona wykreślania widm absorpcyjnych w kil-
ku rozpuszczalnikach o różnej polarności. Wykorzystać można
również wpływ pH środowiska na kształt widm. Jedna z metodyk
zaleca wykreślanie widm absorpcyjnych analizowanych roztworów
barwnika o różnym pH w zakresie 350-750 nm i następnie porów-
nanie otrzymanych widm z widmami standardów.

Obecnie najbardziej zaawansowaną techniką identyfikacji syn-

tetycznych barwników organicznych jest spektrometria masowa.
W tym przypadku wykorzystywany jest fakt, że sulfonowe grupy
barwników łatwo ulegają dysocjacji w roztworach wodnych, stąd
wytwarzanie jonów [R-(SO

3

)

n

]

n-

jest stosunkowo proste. Najczęst-

szymi metodami jonizacji są: termorozpylanie, elektrorozpylanie
lub jonizacja chemiczna. Ponadto spektrometry masowe łączy się
z technikami stosowanymi w rozdziale barwników spożywczych:
chromatografią i elektroforezą kapilarną. Najprostszym sposo-
bem ilościowego oznaczania zawartości syntetycznych barwni-
ków organicznych są metody miareczkowe wykorzystujące fakt,
że barwniki azowe, triarylometanowe oraz indygoidowe łatwo
ulegają redukcji w obecności chlorku tytanu. Kolejną grupę me-
tod w ilościowej analizie barwników stanowią metody spektrofo-
tometryczne wykorzystujące możliwość barwników do absorpcji
światła. Barwniki żółte wykazują absorpcję w zakresie 400-435 nm,
pomarańczowe – 417-476 nm, a czerwone w zakresie 500-526 nm.
Kształty krzywych absorpcji ściśle jednak zależą od rodzaju za-
stosowanego rozpuszczalnika. Spektrofotometria może być wyko-
rzystana zarówno do identyfikacji, jak i ilościowego oznaczania
poszczególnych barwników po ich rozdziale, a także do analiz
mieszanin barwników. W tym celu należy przeprowadzić proces
derywatyzacji lub zastosować kalibrację wieloczynnikową. Spek-
trofotometria UV-Vis znajduje również szerokie zastosowanie
w połączeniu z chromatograficznymi lub elektroforetycznymi
metodami rozdziału barwników. Wymywane przez eluent z kolum-
ny poszczególne barwniki poddawane są detekcji, co umożliwia
ich jakościową i ilościową analizę. W przypadku rozdzielanych
mieszanin barwników detekcja odbywa się przy co najmniej czte-
rech długościach fali: 400 nm dla barwników żółtych, 475 nm dla
barwników pomarańczowoczerwonych, 525 nm dla barwników
purpurowoczerwonych oraz 600 nm w przypadku niebieskich
i zielonych barwników. Opracowano również procedury identy-
fikacji i ilościowego oznaczania barwników z detekcją w ultrafio-
lecie (254 i 280 nm). Nowocześniejszym sposobem detekcji jest
zastosowanie detektorów z matrycą diodową, umożliwiających
szybkie wykreślanie widm absorpcyjnych barwników rozdziela-
nych w kolumnie chromatograficznej.



Piśmiennictwo dostępne na stronie:
www.laboratorium.elamed.pl.

29

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

11

/2008

29