高 敏，和 玲，胡 敏，張藝榮，朱 燁

（1.西安交通大學 理學院，陜西 西安 710049；2.西安工程大學 環(huán)境與化學工程學院，陜西 西安 710048；3.西安工業(yè)大學 北方信息工程學院，陜西 西安 710032）

胭脂紅酸[1]是從胭脂蟲紅中精制而成的天然紅色素，其顏色亮紅鮮艷，能溶于水、乙醇和丙二醇.可用作酒、水果漿、冷飲等的著色劑，還可用在化妝品中，或作為畫家的顏料.其分子結(jié)構(gòu)見圖1.

國內(nèi)外學者對胭脂蟲繁養(yǎng)、利用、毒理及其色素的加工、分析等作了研究[2－6].胭脂紅酸采用FCC標準法進行測定[7]，但該法對吸光度控制范圍小，測定精度要求高，分析測定較費時.

圖1 胭脂紅酸結(jié)構(gòu)式Fig.1 The structural formula of carminic acid

材料在使用和儲存過程中，會發(fā)生性能被破壞，以致喪失使用價值的老化現(xiàn)象.曹翠微[8]等用動態(tài)熱機械分析儀測定了硫化膠耐老化性能；陳偉明等[9]采用多頻溫度掃描動態(tài)熱機械方法研究了環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料于蒸餾水中的濕熱老化性能；趙鵬程等[10]采用毛細管電泳分析研究了陽光照射和強光燈照射等老化手段對純藍墨水字跡色痕變化的影響；張曉梅等[11]通過紅外光譜分析對絲織品老化原因及程度進行了研究；林海波等[12]通過顯微共焦拉曼光譜，對一種新型聚合物發(fā)光二極管器件進行了老化研究；陳文利等[13]用超弱化學發(fā)光法測定了不同老化程度水稻種子的活力；張永金[14]等用紫外光譜法研究了纖維上幾種染料在光照、氧化還原煙氣老化過程中的化學結(jié)構(gòu)變化.譚憶秋[15]等用紅外光譜法對熱老化和紫外老化后的5種瀝青進行了對比研究.李變?nèi)A等[16]采用傅里葉變換紅外光譜法，分析了復(fù)配抗紫外光老化劑對提高瀝青抗紫外光老化性能的影響.

但是，文獻中關(guān)于胭脂紅酸的老化研究還鮮有報道.本文利用紫外－可見分光光度法，研究了堿、酸、光、熱以及氧化、還原氣氛等對胭脂紅酸的老化作用.

1 儀器與試劑

1.1 儀器

UV－2550紫外－可見分光光度計（日本島津公司）；101－2型干燥箱 （上海市實驗儀器總廠）；紫外燈 （20W，波長為253.7nm ）.

1.2 試 劑

NaOH、鹽酸（均為分析純，西安化學試劑廠）；胭脂紅酸標準品.

2 方 法

將少許胭脂紅酸標準品溶于分別裝有10%NaOH、鹽酸（V鹽酸／V水＝1∶1）、去離子水溶液的燒杯中，或?qū)⑵浞謩e放置于紫外燈、干燥箱（恒溫85℃）、氧化氣氛或還原氣氛中，用保鮮膜將紫紅色溶液密封防止其揮發(fā)，靜置，每隔一定時間取樣進行紫外掃描，觀察堿、酸、熱、光和氧化氣氛或還原氣氛對胭脂紅酸老化的影響.

3 結(jié)果與討論

3.1 堿對胭脂紅酸老化的影響

在羥基蒽醌的紫外譜圖中，有5個主要吸收帶：分別位于210nm左右，240～260nm，305～389 nm，262～295nm及醌中的C＝O引起的大于400 nm的吸收帶.各吸收帶的峰位置和強度均與母核上取代基的性質(zhì)、數(shù)量及排列方式有關(guān).在胭脂紅酸老化前的吸收曲線上，主要有3個明顯的吸收峰：210nm，260nm～280nm左右和495nm左右的吸收，主要由胭脂紅分子中的苯樣結(jié)構(gòu)和醌樣結(jié)構(gòu)中的C＝O引起.其中，495nm的吸收常作為胭脂紅酸的特征吸收[17].

堿老化前后胭脂紅酸溶液的紫外譜圖見圖2.從圖2可以看出，隨著老化時間的增加，胭脂紅酸在可見光區(qū)處吸收減弱最終消失，這是因為堿中的羥基離子攻擊羰基碳，破壞了其生色團，致使溶液顏色消失.實驗結(jié)果說明：胭脂紅酸耐堿性差.

圖2 堿老化前后胭脂紅酸的紫外光譜Fig.2 The UV spectrum of carminic acid aged by base

3.2 酸對胭脂紅酸老化的影響

在全部實驗過程中，胭脂紅酸溶液并沒有明顯的顏色變化，始終為橙紅色.不同老化時間的胭脂紅酸樣品溶液的紫外譜圖見圖3.由圖3可見：老化1 h與老化17d后的紫外圖譜峰形相同，無明顯的改變.說明胭脂紅酸在酸性條件下很穩(wěn)定.

3.3 熱對胭脂紅酸老化的影響

熱老化實驗過程中，胭脂紅酸水溶液從橙紅色逐漸變?yōu)榉奂t色，樣品老化前后紫外圖譜對比見圖4.與老化前相比（圖4（a）），熱老化時間達到7d時，樣品的吸收圖譜沒有明顯的變化.當老化時間增加到11d和13d時，位于210nm處的吸收峰消失了（圖4（d），（e）），說明胭脂紅酸的結(jié)構(gòu)有了變化.在280nm和480nm左右處吸收峰位置沒有改變而強度明顯增強，說明樣品中的苯樣結(jié)構(gòu)和醌樣結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變.實驗結(jié)果說明：胭脂紅酸的耐熱性較差.

圖3 酸老化前后胭脂紅酸的紫外光譜圖Fig.3 The UV spectrum of carminic acid aged by acid

圖4 熱老化前后胭脂紅酸的紫外光譜圖Fig.4 The UV spectrum of carminic acid aged by heat

3.4 光對胭脂紅酸老化的影響

光對胭脂紅酸老化前后的吸收光譜見圖5.從圖5可看出：胭脂紅酸水溶液在接受紫外光照射的7d內(nèi)，紫外圖譜沒有任何變化.20W的紫外燈光沒有對胭脂紅酸造成影響，說明胭脂紅酸對紫外光有很好的耐受性.

圖5 光老化前后的紫外圖譜Fig.5 The UV spectrum of carminic acid aged by UV－light

3.5 氧化還原氣氛對胭脂紅酸老化的影響

3.5.1 H2S還原氣氛

將樣品置于H2S還原氣氛中30min后，胭脂紅酸溶液顏色沒有明顯變化，但溶液出現(xiàn)混濁.被還原前后胭脂紅酸樣品的吸收光譜見圖6.從圖6可見，實驗前后胭脂紅酸水溶液在可見光區(qū)的吸收峰一直存在，這與溶液顏色的變化一致，說明H2S氣體不影響胭脂紅酸可見光區(qū)的吸收.但在200～250 nm下產(chǎn)生了很多新的吸收峰，說明胭脂紅酸的結(jié)構(gòu)有了改變.還原處理中溶液的渾濁現(xiàn)象，可能是H2S的氧化產(chǎn)物S所致.

3.5.2 NO2氧化氣氛

胭脂紅水溶液在通入NO2氣體的30min內(nèi)，橙紅色溶液顏色逐漸變淺，最終變?yōu)闊o色.通入氧化性氣體前后樣品的紫外光譜圖見圖7.與老化前相比（圖7（a）），老化后的圖譜 （圖7（b））上的吸收峰位置和強度都發(fā)生了改變.可見，在NO2氧化氣氛中，胭脂紅酸是不能穩(wěn)定存在的.胭脂紅酸的結(jié)構(gòu)在NO2氧化氣氛中發(fā)生了怎樣的改變，還需要進一步的實驗檢測和驗證.

圖6 H2S還原老化前后的紫外圖譜Fig.6 The UV spectrum of carminic acid aged by reducing gas

圖7 NO2氧化老化前后的紫外圖譜Fig.7 The UV spectrum of carminic acid aged by oxidizing gas

4 結(jié) 論

胭脂紅酸耐酸、耐紫外光，耐熱性、耐堿性差，并且在氧化、還原氣氛下穩(wěn)定性不好.因此，胭脂紅酸在保存時應(yīng)小心遇熱，避免堿性、氧化及還原性氣氛.

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