Спектрофотометрическое определение синтетических пищевых красителей E102 и E110 в безалкогольных напитках с применением магнитных наночастиц и хемометрических алгоритмов

Предложен новый способ определения синтетических пищевых красителей (СПК) при совместном присутствии, основанный на их выделении магнитными наночастицами, регистрации спектров поглощения реэкстракта и хемометрической обработке данных. Проведено определение тартразина (E102) и желтого «солнечнозакатного» (E110) в безалкогольных напитках «YES! Fruit» и «Fresh Orange». Красители извлекали из образцов путем твердофазной экстракции магнитными наночастицами Fe₃O₄, модифицированными полиэтиленимином. После реэкстракции красителей раствором щелочи проводили их спектрофотометрическое определение по спектрам поглощения в видимой области. Для определения каждого из красителей с перекрывающимися полосами поглощения использовали хемометрический алгоритм проекции на латентные структуры (ПЛС). Для этого предварительно методом ПЛС построена модель зависимости спектров поглощения от концентрации красителей в их смесях, найдено оптимальное число латентных переменных и оценены характеристики модели. Погрешность определения в проверочном наборе не превышала 6 и 4 % для тартразина и желтого «солнечнозакатного» соответственно. В образце напитка «YES! Fruit» содержание тартразина составило 2,19 ± 0,14 мг/л, желтого «солнечнозакатного» — 5,2 ± 0,6 мг/л в напитке «Fresh Orange» — 2,4 ± 0,2 и 8,5 ± 1,2 мг/л соответственно. Правильность определения подтверждена методом «введено – найдено» и сравнением с результатами референтного метода ВЭЖХ. Показано, что предложенный способ обеспечивает возможность раздельного определения СПК с перекрывающимися полосами поглощения в безалкогольных напитках.

1. Bolotov V. M., Nechaev A. P., Sarafanova L. A. Food colorings: classification, properties, analysis, application. — St. Petersburg: GIORD, 2008. — 240 p. [in Russian].

2. Polyanskikh E. I., Belysheva L. L., Fedorova T. A., et al. Control procedure for synthetic dyes content in food products / Chem. Saf. Sci. 2019. Vol. 3. No. 1. P. 166 – 181 [in Russian]. DOI: 10.25514/chs.2019.1.15013

3. Brynskikh G. T., Mikheeva L. A., Terekhina N. V., Brynskikh V. E. Identification and quantification of food dyes in carbonated drinks / Ulyanovsk. Med. Biol. Zh. 2014. No. 4. P. 72 – 75 [in Russian].

4. Silaev D. V. Shestopalova N. B., Fomina Yu. A., Rusanova T. Yu. Application of chemometric algorithms for spectrophotometric determination of synthetic food colors E110 and E124 / ChemChemTech. 2022. Vol. 65. No. 2. P. 50 – 59 [in Russian]. DOI: 10.6060/ivkkt.20226502.6497

5. Bessonov V. V. Perederyaev O. I., Bogachuk M. N., Malinkin A. D. Food colors in the modern food industry — safety and control / Pisch. Prom. 2012. No. 12. P. 20 – 24 [in Russian].

6. TR CU 029/2012. Safety requirements for food additives, flavorings and technological aids (as amended on September 18, 2014). https://eacgroupcompany.com/en/regulations/trcu029-2012?ysclid=mq4zvt4lza969596932 (accessed May 27, 2026).

7. Stich E. Food color and coloring food: quality, differentiation and regulatory requirements in the European Union and the United States / R. Carle and R. M. Schweiggert, Eds. Handbook on natural pigments in food and beverages. — Cambridge: Woodhead Publishing, 2016. P. 3 – 27.

8. Zhang M., Xu T., Tian T., et al. A composite polymer of polystyrene coated with poly(4-vinylpyridine) as a sorbent for the extraction of synthetic dyes from foodstuffs / Anal. Methods. 2020. Vol. 12. No. 24. P. 3156 – 3163. DOI: 10.1039/d0ay00728e

9. Rukosueva E. A., Aliyarova G. R., Tikhomirova T. I., et al. Simultaneous determination of synthetic food dyes using a single cartridge for preconcentration / Int. J. Anal. Chem. 2020. Vol. 2020. P. 1 – 6. DOI: 10.1155/2020/2409075

10. De Andrade F. I., Florindo Guedes M. I., Pinto Vieira I. G., et al. Determination of synthetic food dyes in commercial soft drinks by TLC and ion-pair HPLC / Food Chem. 2014. Vol. 157. P. 193 – 198. DOI: 10.1016/j.foodchem.2014.01.100

11. Han Q., Sun Y., Shen K., et al. Rapid determination of seven synthetic dyes in casual snacks based on packed-fibers solid-phase extraction coupled with HPLC-DAD / Food Chem. 2021. Vol. 347. 129026. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.129026

12. Dudkina A. A., Saranchina N. V., Volgina T. N., et al. Determination of synthetic dyes E102, E110, E124, E131 in yogurt by solid-phase spectrophotometry / Analit. Kontrol’. 2020. Vol. 24. No. 1. P. 48 – 55 [in Russian]. DOI: 10.15826/analitika.2020.24.1.002

13. Wang X., Chen N., Han Q., et al. Selective separation and determination of the synthetic colorants in beverages by magnetic solid-phase dispersion extraction based on a Fe3O4/reduced graphene oxide nanocomposite followed by high-performance liquid chromatography with diode array detection / J. Sep. Sci. 2015. Vol. 38. P. 2167 – 2173. DOI: 10.1002/jssc.201500014

14. Chai W., Wang H., Zhang G., Ding Y. Preparation of polydopamine-coated magnetic nanoparticles for dispersive solid-phase extraction of water-soluble synthetic colorants in beverage samples with HPLC analysis / Talanta. 2016. Vol. 149. P. 13 – 20. DOI: 10.1016/j.talanta.2015.11.026

15. Arzhanukhina A. I., Andreeva K. O., Kerimova A. M., et al. Comparative adsorption of food azo dyes using magnetite nanoparticles and electrospun nanofibers / Colloid Polym. Sci. 2025. Vol. 303. P. 2361 – 2376. DOI: 10.1007/s00396-025-05492-7

16. Chen H., Deng X., Ding G., Qiao Y. The synthesis, adsorption mechanism and application of polyethyleneimine functionalized magnetic nanoparticles for the analysis of synthetic colorants in candies and beverages / Food Chem. 2019. Vol. 293. No. 1. P. 340 – 347. DOI: 10.1016/j.foodchem.2019.04.111

17. Duman S., Erbas Z., Soylak M. Ultrasound-assisted magnetic solid phase microextraction of patent blue V on magnetic multiwalled carbon nanotubes prior to its spectrophotometric determination / Microchem. J. 2020. Vol. 159. 105468. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105468

18. Smirnova S. V., Lyskovtseva K. A., Pletnev I. V. Extraction and determination of synthetic food dyes using tetraalkylammonium based liquid-liquid extraction / Microchem. J. 2021. Vol. 162. 105833. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105833

19. Salamat Q., Yamini Y., Moradi M., et al. Novel generation of nano-structured supramolecular solvents based on an ionic liquid as a green solvent for microextraction of some synthetic food dyes / New J. Chem. 2018. Vol. 42. No. 23. P. 19252 – 19259. DOI: 10.1039/c8nj03943g

20. Gholami Z., Marhamatizadeh M. H., Yousefinejad S., et al. Vortex-assisted dispersive liquid-liquid microextraction based on hydrophobic deep eutectic solvent for the simultaneous identification of eight synthetic dyes in jellies and drinks using HPLC-PDA / Microchem. J. 2021. Vol. 170. 106671. DOI: 10.1016/j.microc.2021.106671

21. De Souza Santos Cheibub A. M., De Lyra E. S. B., Alves B. J., et al. Development and validation of a multipurpose and multicomponent method for the simultaneous determination of six synthetic dyes in different foodstuffs by HPLC-UV-DAD / Food Chem. 2020. Vol. 323. 126811. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.126811

22. Dubenska L. O., Dmukhailo A. V., Tvorynska S. I., et al. Synthetic food dyes — some aspects of use and methods of determination / Meth. Obj. Chem. Anal. 2020. Vol. 15. No. 1. P. 5 – 20. DOI: 10.17721/moca.2020.5-20

23. Zheng C., Zheng H., Wang Y., et al. Modified magnetic chitosan microparticles as novel superior adsorbents with huge «force field» for capturing food dyes / J. Hazard. Mater. 2019. Vol. 367. P. 492 – 503. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2018.12.120

24. Silaev D. V., Shestopalova N. B., Fomina Yu. A., Rusanova T. Yu. Determination of synthetic food dyes E110 and E124 in the co-presence by Vierordt’s method and derivative spectrophotometry / Izv. Saratov. Univ. Ser. Khimiya Biol. Ékol. 2019. Vol. 19. No. 3. P. 257 – 267 [in Russian]. DOI: 10.18500/1816-9775-2019-19-3-257-267

25. Demirhan B. E., Kara H. E. S., Demirhan B. One-step green aqueous synthesis of blue light emitting copper nanoclusters for quantitative determination of food color Ponceau 4R / J. Photochem. Photobiol., A. 2021. Vol. 417. 113356. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2021.113356

26. Bordagaray A., Garcia-Arrona R., Vidal M., Ostra M. Determination of food colorants in a wide variety of food matrices by microemulsion electrokinetic capillary chromatography. Considerations on the found concentrations and regulated consumption limits / Food Chem. 2018. Vol. 262. P. 129 – 133. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.04.086

27. Sun X. D., Wu H. L., Liu Z., et al. Rapid and sensitive detection of multi-class food additives in beverages for quality control by using HPLC-DAD and chemometrics methods / Food Anal. Methods. 2019. Vol. 12. No. 2. P. 381 – 393. DOI: 10.1007/s12161-018-1370-3

28. Vidal M., Garcia-Arrona R., Bordagaray A., et al. Simultaneous determination of color additives tartrazine and allura red in food products by digital image analysis / Talanta. 2018. Vol. 184. P. 58 – 64. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.02.111

29. Christ-Ribeiro A., Maciel J. V., Bier E. M., et al. Application of electrochemical sensors in the determination of synthetic dyes in foods or beverages and their toxicological effects on human health: a review / Food Anal. Methods. 2022. Vol. 15. No. 9. P. 2394 – 2413. DOI: 10.1007/s12161-022-02282-7

30. Ni Y., Wang Y., Kokot S. Simultaneous kinetic spectrophotometric analysis of five synthetic food colorants with the aid of chemometrics / Talanta. 2009. Vol. 78. P. 432 – 441. DOI: 10.1016/j.talanta.2008.11.035

31. Pomerantsev A. L. Chemometrics in Excel: a tutorial. — Tomsk: Izd. TPU, 2014. — 435 p. [in Russian].

32. Kazimirova K. O., Shtykov S. N. Adsorption and preconcentration of anionic azo dyes on nanomagnetite modified with cationic polyelectrolytes / J. Anal. Chem. 2024. Vol. 79. No. 12. P. 1724 – 1732. DOI: 10.1134/s1061934824701296