综述：食品样品中红色素新型前处理方法的趋势

《Journal of Chromatography A》：Trends of Novel Pretreatment Methods for Red Pigments in Food Samples

　　• DESs（低共熔溶剂）为实现分析化学中更绿色的 DLLME（分散液液微萃取）方法提供了可能。• MOFs（金属有机框架）正以其卓越的性能改变 SPE（固相萃取）技术。• MOFs 通过显著提高萃取效率，革新了 SPME（固相微萃取）技术。## 引言红色色素在食品行业中扮演着至关重要的角色。鲜艳的红色色调可以刺激人类大脑，唤起兴奋感，增加食欲，并增强消费者的购买欲望。常用的红色色素大致可分为天然色素和合成色素。天然红色色素，如胭脂红（提取自胭脂虫）和番茄红素（提取自番茄），因其安全性和营养价值而备受青睐（目标红色色素的基本信息汇总于**表 S1**）。另一方面，合成红色色素，包括诱惑红、苋菜红、赤藓红和赤藓红，由于其成本低、着色力强和稳定性好，被广泛用作饮料、糖果和调味料中的着色剂 [1]。然而，合成红色色素，特别是偶氮染料的广泛使用，引发了重大的食品安全担忧。这些化合物可以在人体内代谢产生芳香胺。芳香胺的代谢物对人类健康构成双重威胁：一方面，它们可以与 DNA 和 RNA 结合，潜在地诱导基因突变；另一方面，它们产生活性氧（ROS），攻击 DNA 并造成氧化损伤 [2]。同时，毒理学实验表明，某些红色色素具有致癌性、毒性和致畸效应。由于上述风险，许多国家和地区对食品中红色色素的使用引入了严格的限制 [3]。例如，中国已为胭脂红建立了质量要求和每日允许摄入量（ADI）标准，如国家标准 GB4480.1-2001《食品添加剂 胭脂红》中所规定。同样，欧洲食品安全局（EFSA）重新评估了苋菜红的安全性，将其每日允许摄入量从之前的 0-0.8 mg/kg 体重显著降低至 0.015 mg/kg [4]。准确测定合成和天然红色色素在分析上仍然具有挑战性，因为食品样品的组成和理化性质差异显著。对于合成色素，痕量浓度结合复杂的基质往往导致在萃取和仪器分析过程中产生严重的基质干扰。相比之下，天然色素还受到其内在不稳定性的影响，因为在加工和储存过程中暴露于光、热和 pH 波动可能导致分析前降解。基质组成进一步复杂化了样品制备。饮料中含有大量的糖、有机酸和多酚，可能改变萃取平衡并引入基质效应。果酱和果冻等半固体食品富含果胶和多糖，增加了样品粘度并阻碍传质 [5]。富含蛋白质和脂质的食品，包括肉类和乳制品，带来了额外的挑战，因为共萃取的大分子可以结合目标分析物，在样品前处理过程中占据吸附位点，并在色谱和质谱分析过程中引发严重的基质效应。共萃取的脂质可能抑制分析物在电喷雾电离过程中的电离，而蛋白质可能污染色谱系统，升高背景信号，并展宽色谱峰，从而降低分析灵敏度和定量准确性。在植物来源的食品中，天然存在的色素如花青素、类胡萝卜素、叶绿素和甜菜红素经常与目标着色剂共萃取，增加了背景干扰并降低了分析选择性 [6]。除了食品基质的复杂性外，许多合成芳香染料的化学稳定性进一步复杂化了它们的监测和控制。Yaghoot-Nezhad 等人 [7] 证明，由于这些化合物具有稳定的芳香结构，需要高效的氧化策略进行降解，这突显了其测定相关的分析挑战。因此，为了解决这些挑战并确保食品产品中不存在有害的合成色素以及天然色素的真实性，开发高效提取和灵敏检测上述所有红色着色剂的技术具有重要意义。建立稳健的分析方法不仅对于执行法规合规至关重要，而且对于克服这些技术障碍，从而最大限度地减少这些物质过度使用或非法添加带来的潜在健康风险，并最终保障食品安全和保护公共健康也至关重要。随着日益严格的法规要求和人们对食品安全日益增长的关注，人们投入了大量精力开发用于红色色素的新型前处理和分析方法。然而，在 2020 年之前，关于红色色素前处理和识别的研究大多是在孤立状态下进行的，缺乏统一框架来批判性地评估现有方法。自那时以来，该领域仅发表了两篇专门的综述——Siddiquee 和 Shafwanah [8] 专门关注诱惑红的提取和检测，而 Park 等人 [9] 对食品色素的六种常见前处理技术提供了广泛的总结。尽管这些出版物提供了有价值的总结，但它们仍然主要是描述性的，未能批判性地检查样品制备的不断演变格局——特别是新型材料和先进微萃取格式的整合。这种情况揭示了文献中一个显著且持续存在的空白，强调了需要一篇更全面和前瞻性的综述。随着全球对合成红色色素安全边界的关注不断加剧，以及天然红色色素在清洁标签趋势下应用日益广泛，开发平衡高效率、高灵敏度和环境可持续性的分析方法已成为实现合成着色剂精确监测和天然色素质量保证的关键支柱。在此背景下，新型前处理技术作为有前景的绿色和高效替代品脱颖而出。然而，缺乏一篇专门针对食品中红色色素前处理方法——特别是那些使用新型溶剂和吸附剂的方法——进行批判性评估的系统性综述，这是一个显著的研究空白。本综述旨在通过提供对前处理技术最新进展的批判性综合和比较分析来弥补这一空白，从而为未来食品安全检查中的方法开发和法规合规提供及时的资源。本综述全面概述了从复杂食品基质中提取和纯化红色色素的前处理技术的最新进展。在液相微萃取领域，代表性创新如分散液液微萃取（DLLME）和上浮有机滴液相微萃取固化（SFO-LPME）因其效率和溶剂最小化操作而受到批判性审查。在基于固相的方法中，分散固相萃取（D-SPE）和磁性固相萃取（MSPE）因其操作简便、快速和增强的选择性而受到强调。此外，多种多样的基于吸附剂的技术——包括纤维固相微萃取（fiber-SPME）、搅拌棒吸附萃取（SBSE）、管内固相微萃取（IT-SPME）和薄膜微萃取（TFME）——作为多功能和微型化平台被讨论，以促进高效的样品净化和分析物富集。总的来说，这些方法强调了样品制备范式的转变，朝着更高的效率、减少有机溶剂消耗以及提高与灵敏检测系统的兼容性发展。对这些技术进行了系统比较，强调了它们各自的优势、局限性、适用性和新兴趋势。通过整合当前知识并识别关键研究空白，本综述旨在推进对红色色素提取和纯化的基本理解，同时为下一代前处理策略的开发提供理论和技术基础。## 章节摘要### 食品中红色色素常用的前处理方法对于液体样品中红色色素的分析，液液萃取（LLE）仍然是一种基本且广泛采用的技术。其分离机制依赖于目标分析物在两种不互溶的液相之间——通常是水相样品相和一种不互溶的有机溶剂——的差异分配。通过基于“相似相溶”原理仔细选择萃取溶剂并调整 pH 值或离子强度等参数，LLE 可以被定制为### 液相微萃取LPME 是一种高效且环境友好的现代样品前处理技术。其核心原理涉及使用极少量的萃取溶剂（通常在微升甚至纳升级别）在样品溶液中形成微小液滴、薄膜或中空纤维内的固定相。这使得能够选择性地富集和分离目标分析物。红色色素常用的 LPME 方法包括 DLLME 和 SFO-LPME。最近利用 LPME 的测定### 不同前处理方法的总结因为没有一种前处理策略普遍适用于所有食品基质，方法选择应受样品特性、目标分析物和分析要求的指导。表 4 总结了代表性前处理方法在萃取时间、回收率、溶剂使用量以及实际优缺点方面的比较。### 结论与展望红色色素——包括合成品种如苋菜红和诱惑红，以及天然品种如胭脂红和番茄红素——被广泛应用于食品行业。合成色素会带来健康风险，例如代谢成致癌物和潜在过敏反应；天然色素虽然更安全，但往往稳定性差且容易降解，使得质量控制困难。尽管全球监管限制严格，但传统分析方法缺乏所需的灵敏度### CRediT 作者贡献声明**魏延杰:** 撰写 – 初稿。 **张远:** 撰写 – 初稿。 **王秀:** 撰写 – 回顾与编辑，概念化。 **冯雪松:** 撰写 – 回顾与编辑，概念化。 **刘军:** 撰写 – 回顾与编辑，概念化。## 利益冲突声明作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。魏延杰 | 张远 | 王秀 | 冯雪松 | 刘军