Высокочувствительное вольтамперометрическое определение синтетических красителей кармуазина, красного очаровательного и синего блестящего при совместном присутствии в пищевых продуктах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Создан вольтамперометрический сенсор на основе углеволоконного планарного электрода, модифицированного нанокомпозитом, для определения синтетических пищевых красителей кармуазина (Кар), красного очаровательного (КО) и синего блестящего (СБ) при совместном присутствии. В состав нанокомпозита входят наночастицы оксида никеля, синтезированные с использованием экстракта из листьев земляники, нанопластины графена и катионное поверхностно-активное вещество цетилтриметиламмония бромид. На модифицированном электроде наблюдается возрастание сигналов красителей и улучшение разрешающей способности. Установлено, что электроокисление красителей протекает необратимо и контролируется поверхностными процессами в случае Кар и СБ и диффузионными явлениями в случае КО. Разработан способ вольтамперометрического определения красителей Кар, КО, СБ при совместном присутствии с помощью разработанного сенсора. Пределы обнаружения Кар, КО и СБ составляют 0.05, 0.08 и 0.15 мкМ соответственно. В выбранных условиях регистрации дифференциально-импульсных сигналов красителей успешно проанализированы реальные образцы (безалкогольные напитки, сироп, зефир) с показателем правильности 95–104 %.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. И. Хамзина

Уральский государственный экономический университет

Email: sny@usue.ru
Россия, Екатеринбург

М. А. Бухаринова

Уральский государственный экономический университет

Email: sny@usue.ru
Россия, Екатеринбург

Н. Ю. Стожко

Уральский государственный экономический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sny@usue.ru
Россия, Екатеринбург

В. Ю. Колотыгина

Уральский государственный экономический университет

Email: sny@usue.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Bişgin A.T. Simultaneous extraction and determination of allura red (E129) and brilliant blue FCF (E133) in foodstuffs by column solid-phase spectrophotometry // J. AOAC Int. 2019. V. 102. № 1. P. 181.
  2. Barciela P., Perez-Vazquez A., Prieto M.A. Azo dyes in the food industry: Features, classification, toxicity, alternatives, and regulation // Food Chem. Toxicol. 2023. V. 178. Article 113935.
  3. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012 “Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств”.
  4. Heidarizadi E., Tabaraki R. Simultaneous spectrophotometric determination of synthetic dyes in food samples after cloud point extraction using multiple response optimizations // Talanta. 2016. V. 148. P. 237.
  5. Deeb A.A., Abuothman M., Hailat M., Abuyaman O., Albizreh R.K. Analyzing the presence of ten synthetic colors in selected food and drink samples using ultra high-performance liquid chromatography diode array detection analysis // Acta Chromatogr. 2024. V. 36. P. 363.
  6. Rukosueva E.A., Aliyarova G.R., Tikhomirova T.I., Apyari V.V., Nesterenko P.N. Simultaneous Determination of Synthetic Food Dyes Using a Single Cartridge for Preconcentration and Separation Followed by Photometric Detection // Int. J. Anal. Chem. 2020. V. 2020. Article 2409075.
  7. Большаков Д.С., Амелин В.Г. Метод капиллярного электрофореза в оценке качества и безопасности продуктов питания // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 7. С. 579. (Bolshakov D.S., Amelin V.G. Capillary electrophoresis in assessing the quality and safety of foods // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. P. 815.
  8. Laptev A.Y., Rozhmanova N.B., Tikhomirova T.I., Lanin S.N., Nesterenko P.N. Adsorption of synthetic dyes under the conditions of capillary zone electrophoresis // Moscow Univ. Chem. Bull. 2021. V. 76. № 2. P. 127.
  9. Sierra-Rosales P., Toledo-Neira C., Squella J.A. Electrochemical determination of food colorants in soft drinks using MWCNT-modified GCEs // Sens. Actuators B. 2017. V. 240. P. 1257.
  10. Darabi R., Shabani-Nooshabadi M., Karimi-Maleh H., Gholami A. The potential of electrochemistry for one-pot and sensitive analysis of patent blue V, tartrazine, acid violet and ponceau 4R in foodstuffs using IL/Cu-BTC MOF modified sensor // Food Chem. 2022. V. 368. Article 130811.
  11. Darabi R., Shabani-Nooshabadia M. NiFe2O4-rGO/ionic liquid modified carbon paste electrode: An amplified electrochemical sensitive sensor for determination of sunset yellow in the presence of tartrazine and allura red // Food Chem. 2021. V. 339. Article 127841.
  12. Ion B.-C., van Staden J.K.F, Georgescu-State R., Comnea-Stancu I.R. An ultrasensitive electrochemical platform based on copper oxide nanoparticles and poly (crystal violet) for the detection of brilliant blue FCF from soft drinks // Food Chem. 2024. V. 437. Article 137751.
  13. Chebotarev A.N., Pliuta K.V., Snigur D.V. Determination of carmoisine onto carbon-paste electrode modified by silica impregnated with cetylpyridinium chloride // ChemistrySelect. 2020. V. 5. P. 3688.
  14. Зиятдинова Г.К., Козлова Е.В., Зиганшина Э.Р., Будников Г.К. Электрохимическое окисление сиреневого альдегида на ПАВ-модифицированном электроде // Уч. записки Казанского ун-та. Серия естеств. науки. 2014. № 4. С. 29.
  15. Stozhko N.Yu., Bukharinova M.A., Khamzina E.I., Tarasov A.V., Sokolkov S.V. Film carbon veil-based electrode modified with Triton X-100 for nitrite determination // Chemosensors. 2020. V. 8. № 3. Article 78.
  16. Ziyatdinova G., Gimadutdinova L., Bychikhina D. Voltammetric sensors based on the mixed metal oxide manoparticles for food dye determination // Eng. Proc. 2024. V. 82. Article 61.
  17. Wang M., Zhao J. A facile method used for simultaneous determination of Ponceau 4R, Allura Red and Tartrazine in alcoholic beverages // J. Electrochem. Soc. 2015. V. 162. № 6. P. H321.
  18. Brainina Kh., Stozhko N., Bukharinova M., Khamzina E., Vidrevich M. Potentiometric method of plant microsuspensions antioxidant activity determination // Food Chem. 2019. V. 278. P. 653.
  19. Akkapinyo C., Subannajui K., Poo-arporn Y., Poo-arporn R.P. Disposable electrochemical sensor for food colorants detection by reduced graphene oxide and methionine film modified screen printed carbon electrode // Molecules. 2021. V. 26. Article 2312.
  20. Nezhad H.M., Shahidi S.A., Bijad M. Fabrication of a nanostructure voltammetric sensor for carmoisine analysis as a food dye additive // Anal. Bioanal. Electrochem. 2018. V. 10. P. 220.
  21. Basavapura Ravikumar S., Prasanna S.B., Shivamurthy S.A., Shadakshari S., Nagaraja B.M., Rajabathar J.R., Al-lohedan H.A., Arokiyaraj S. Individual and simultaneous electrochemical detection of allura red and acid blue 9 in food samples using a novel La2YCrO6 double perovskite decorated on HLNTs as an electrocatalyst // ACS Omega. 2024. V. 9. P. 2568.
  22. Lipskikh O.I., Korotkova E.I., Barek J., Vyskocil V., Saqib M., Khristunova E.P. Simultaneous voltammetric determination of brilliant blue FCF and tartrazine for food quality control // Talanta. 2020. V. 218. Article 121136.
  23. Khan K.A., Shah A., Nisar J. Electrochemical detection and removal of brilliant blue dye via photocatalytic degradation and adsorption using phyto-synthesized nanoparticles // RSC Adv. 2024. V. 14. P. 2504.
  24. Bukharinova M.A., Khamzina E.I., Stozhko N.Yu., Tarasov A.V. Highly sensitive voltammetric determination of Allura Red (E129) food colourant on a planar carbon fiber sensor modified with shungite // Anal. Chim. Acta. 2023. V. 1272. Article 341481.
  25. Laviron E. General expression of the linear potential sweep voltammogram in the case of diffusionless electrochemical systems // J. Electroanal. Chem. 1979, V. 101. P. 19.
  26. Кропачева Т. Н., Елмашев Т.А. Вольтамперометрическое определение кармуазина в напитках с использованием электродов, модифицированных ПАВ // Вестн. Технологического ун-та. 2024. № 8. С. 24.
  27. Sarvestani M.R.J., Doroudi Z.A. Comprehensive review on electroanalytical methodologies for the determination of carmoisine (E122) // Food Anal. Methods. 2022. V. 15. P. 1565.
  28. Ghoreishi S.M., Behpour M., Golestaneh M. Simultaneous voltammetric determination of brilliant blue and tartrazine in real samples at the surface of a multi-walled carbon nanotube paste electrode // Anal. Methods. 2011. V. 3. Article 2842.
  29. Tutunaru B., Tigae C., Spînu C., Prunaru I. Spectrophotometry and electrochemistry of brilliant blue FCF in aqueous solution of NaX // Int. J. Electrochem. Sci. 2017. V. 12. P. 396.
  30. Temerk Y., Ibrahim H., Farhan, N. Square wave adsorptive stripping voltammetric determination of anticancer drug nilutamide in biological fluids using cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide // Anal. Methods. 2015. V. 7. P. 9137.
  31. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd Ed. New York, NY, USA: John Wiley & Sons, 2001. 864 p.
  32. Mohammadi S.Z., Tajik S., Mousazadeh F., Baghadam-Narouei E., Garkani Nejad F. ZnO hollow quasi-spheres modified screen-printed graphite electrode for determination of carmoisine // Micromachines. 2023. V. 14. Article 1433.
  33. Velasco J.G. Determination of standard rate constants for electrochemical irreversible processes from linear sweep voltammograms // Electroanalysis. 1997. V. 9. P. 880.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) Циклические вольтамперограммы, зарегистрированные с использованием немодифицированного (1, 2) и модифицированных углеволоконных электродов (3 – графен/УВЭ, 4 – NiO-графен/УВЭ, 5 – ЦТАБ-NiO-графен/УВЭ), в отсутствие (пунктир) и в присутствии (сплошные линии) эквимолярной смеси 10 мкМ красителей Кар, КО, СБ. (б) Циклические вольтамперограммы, зарегистрированные с помощью углеволоконных электродов, модифицированных смесью графена с наночастицами оксидов различных металлов (1 – ZnO, 2 – Со3О4, 3 – NiO), в присутствии эквимолярной смеси 10 мкМ красителей Кар, КО, СБ. Фон: ФБР рН 7, ν = 25 мВ/с.

Скачать (121KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние содержания NiO в составе композитного модификатора на разность потенциалов окисления (а) красителей Кар и КО (∆Е1), КО и СБ (∆Е2) и их ток (б) на ЦТАБ-NiO-графен/УВЭ.

Скачать (206KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние концентрации ЦТАБ в составе композитного модификатора на разность потенциалов пиков токов окисления (а) красителей Кар и КО (∆Е1), КО и СБ (∆Е2 ) и их ток (б) на ЦТАБ -NiO-графен/УВЭ.

Скачать (225KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) Циклические вольтамперограммы 1.0 мМ K4[Fe(CN)6] в 0.1 М растворе KCl, (б) зависимости I = ƒ (1/t1/2), полученные из соответствующих хроноамперограмм в том же растворе на разных электродах при 0.7 В.

Скачать (154KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние рН фонового раствора на (а) потенциал пиков тока окисления красителей и (б) разность потенциалов ∆Е1 и ∆Е2 между ними.

Скачать (229KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости (а) lg Iп = ƒ (lg ν) и (б) Еп = ƒ (lg ν) для Кар, КО и СБ.

Скачать (153KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Дифференциально-импульсные вольтамперограммы (с коррекцией базовой линии) различных концентраций Кар, КО, СБ при одновременном присутствии в фосфатном буферном растворе с рН 7, ν = 50 мВ/с.

Скачать (95KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025