8-羟基喹啉作为显色剂在食品添加剂快速筛查中的实践

食品添加剂的合规使用是保障食品安全的关键，但非法添加（如过量使用重金属盐、违规添加非食用化学物质）或滥用（如超范围使用防腐剂、色素）易引发健康风险。快速筛查技术因“操作简便、成本低、检测周期短”的优势，成为食品添加剂监管的重要前置手段。8-羟基喹啉（8-Hydroxyquinoline，简称 8-HQ） 作为一种经典螯合型显色剂，可与多种金属离子（如 Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺）及部分有机化合物形成稳定的有色螯合物，凭借“特异性强、显色反应快速、检出限适配筛查需求”的特性，在食品添加剂（尤其是金属类添加剂、防腐剂）的快速筛查中展现出显著实践价值，为基层监管与企业自检提供高效技术支撑。

一、显色原理与优势：为何适配食品添加剂快速筛查？

8-羟基喹啉的分子结构中含“羟基（-OH）”与“喹啉环”，羟基的氧原子、喹啉环的氮原子可通过配位键与目标物质（主要为金属离子）形成五元或六元螯合环，同时分子内 π-π 共轭体系发生变化，使螯合物呈现特定颜色，这是其作为显色剂的核心原理。相较于其他显色剂（如邻菲啰啉、双硫腙），8-羟基喹啉在食品添加剂快速筛查中具有三大适配优势：

（一）广谱螯合性与高特异性平衡

8-羟基喹啉可与 20余种金属离子发生显色反应，覆盖食品中常见的金属类添加剂或污染物（如作为膨松剂的硫酸铝钾、作为护色剂的硫酸铜、作为营养强化剂的硫酸亚铁），同时对不同离子的显色具有特异性 —— 例如，与 Al³⁺在pH4.0-5.0时形成黄绿色螯合物（最大吸收波长 405nm），与 Fe³⁺在pH8.0-9.0时形成橙红色螯合物（最大吸收波长 510nm），与 Cu²⁺在pH6.0-7.0时形成蓝绿色螯合物（最大吸收波长 620nm）。这种“广谱覆盖+特异性显色”的特性，可通过调节pH值实现多目标物质的同步或分步筛查，避免单一显色剂需多次更换的繁琐操作。

（二）显色反应快速且稳定性高

食品添加剂快速筛查对检测效率要求极高（通常需 30分钟内完成），8-羟基喹啉与金属离子的螯合反应在常温下即可快速进行，反应完全时间仅需 5-10分钟（如检测食品中的铝离子，添加8-羟基喹啉后 10分钟内显色达到稳定）；且形成的螯合物稳定性强，在避光条件下可保持2小时以上颜色不褪色（如 Cu²⁺-8-HQ 螯合物的吸光度变化率＜5%/2h），无需快速连续测定，适配基层实验室或现场筛查的操作节奏。

（三）抗干扰能力适配食品复杂基质

食品基质复杂（含蛋白质、脂肪、碳水化合物、有机酸等），易对显色反应产生干扰（如蛋白质与金属离子结合导致显色不完全）。8-羟基喹啉的螯合能力强（稳定常数 logKf：Al³⁺-8-HQ 为 20.6，Fe³⁺-8-HQ 为 26.3），可竞争性结合金属离子，减少基质中其他成分的干扰；同时，通过简单的前处理（如沉淀蛋白质、调节pH值）即可进一步降低干扰 —— 例如，检测乳制品中的铝离子时，加入三氯乙酸沉淀蛋白质后，8-羟基喹啉仍可与铝离子高效螯合，显色效果不受影响，检出限可达0.5mg/kg，满足 GB 2760《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中铝的限量要求（如小麦粉及其制品中铝残留量≤100mg/kg）。

二、在食品添加剂快速筛查中的实践场景

结合食品添加剂的类型（金属类、有机类）与食品基质特性，8-羟基喹啉的筛查实践主要集中在“金属离子类添加剂筛查”“防腐剂降解产物筛查”两大场景，通过优化前处理与显色条件，实现高效快速检测。

（一）金属离子类食品添加剂的快速筛查

食品中常用的金属离子类添加剂（如铝、铜、铁）的过量使用或违规添加是监管重点，8-羟基喹啉可通过“分步调节pH值+目视比色/便携式光度计检测”实现快速筛查，典型实践案例如下：

1. 食品中铝离子（硫酸铝钾、硫酸铝铵）的筛查

硫酸铝钾（明矾）作为膨松剂常用于油条、粉条、面包等食品，过量摄入铝会导致神经系统损伤，GB 2760明确限制其使用范围与残留量。8-羟基喹啉筛查流程如下：

样品前处理（15 分钟）：取 5.0g 粉碎后的样品（如油条），加入 20mL 硝酸（1+1，体积比），置于沸水浴中消解 30分钟（或用微波消解仪快速消解5分钟），冷却后用氢氧化钠溶液调节pH至 4.0-5.0，加入 5mL 三氯乙酸溶液（100g/L）沉淀蛋白质，离心（4000r/min，5 分钟）取上清液，定容至 50mL；

显色反应（10分钟）：取 5mL 上清液于比色管中，加入 2mL8-羟基喹啉乙醇溶液（10g/L），摇匀后静置 10分钟，若溶液呈现黄绿色，则表明可能含有铝离子；

定性/半定量判断：与铝离子标准比色系列（0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L）对比，通过颜色深浅判断铝含量范围 —— 若颜色深于 1.0mg/L 标准管，需进一步用便携式光度计在 405nm 处测定吸光度，计算铝残留量（筛查检出限0.5mg/kg，可满足限量标准的预警需求）。

该方法已在基层监管中广泛应用，如对早餐店油条的快速抽检，单个样品从处理到出结果可在 30分钟内完成，大幅提升筛查效率。

2. 食品中铜离子（硫酸铜）的筛查

硫酸铜作为护色剂、稳定剂用于果蔬罐头、葡萄酒等食品，过量使用会刺激胃肠道，GB 2760规定其残留量≤5.0mg/kg（以 Cu 计）。8-羟基喹啉筛查流程特点：

前处理简化：液体样品（如葡萄酒）无需消解，直接取 10mL 样品，加入 2mL EDTA-2Na 溶液（50g/L）掩蔽 Fe³⁺、Zn²⁺等干扰离子，用氨水调节pH至 6.0-7.0；固体样品（如果蔬罐头）取 5.0g 匀浆，加入 15mL 盐酸（1+3）浸泡 10分钟，过滤取滤液，调节pH后备用；

显色与判断：加入 1mL8-羟基喹啉溶液，静置5分钟，若出现蓝绿色沉淀或溶液变蓝绿，则提示含铜离子；与标准系列（1.0mg/L、3.0mg/L、5.0mg/L）对比，颜色深于 5.0mg/L 标准管时，判定为疑似超标，需送实验室用原子吸收光谱法确认。

（二）食品防腐剂降解产物的间接筛查

部分有机防腐剂（如尼泊金酯类、山梨酸钾）在食品储存或加工过程中可能降解产生含羟基、羧基的小分子化合物，这些化合物可与8-羟基喹啉通过氢键或电荷作用形成有色复合物，实现间接筛查。典型案例为尼泊金酯类防腐剂（对羟基苯甲酸甲酯、乙酯）的筛查：尼泊金酯类作为防腐剂用于饮料、糕点，过量使用可能引发过敏反应，GB 2760规定其总量≤0.05g/kg。其降解产物对羟基苯甲酸可与8-羟基喹啉在酸性条件下形成浅黄色复合物（最大吸收波长 320nm），筛查流程如下：

样品提取：取 10.0g 样品（如饮料），加入 10mL 乙酸乙酯涡旋提取5分钟，离心取上层有机相，旋转蒸发至近干，用 5mL 乙醇溶解残渣；

显色反应：加入 1mL8-羟基喹啉盐酸溶液（5g/L，pH 2.0），摇匀后静置 8 分钟，若溶液呈浅黄色，表明可能含有尼泊金酯类防腐剂（或其降解产物）；

半定量评估：用便携式紫外光度计在 320nm 处测定吸光度，与对羟基苯甲酸标准系列（10mg/L、20mg/L、50mg/L）对比，计算含量 —— 若对应尼泊金酯总量超过0.05g/kg，判定为疑似超标。

该方法虽为间接筛查，但可快速排查高风险样品，避免因直接检测有机防腐剂需复杂色谱设备的局限，适合现场初步筛查。

三、实践中的关键优化与注意事项

8-羟基喹啉在食品添加剂快速筛查中需结合食品基质特性与目标物质差异，进行关键条件优化，同时规避操作风险，确保筛查准确性：

（一）关键条件优化

pH 值精准调节：pH 值是影响8-羟基喹啉显色的核心因素 —— 如检测 Al³⁺需严格控制pH4.0-5.0（pH＜4.0时螯合不完全，颜色偏浅；pH＞5.0时 Al³⁺易水解生成氢氧化铝沉淀，干扰显色），实践中建议使用pH计或精密pH试纸（精度0.1）调节，避免凭经验判断；

干扰离子掩蔽：食品中的 Fe³⁺、Zn²⁺易与8-羟基喹啉显色，需针对性掩蔽 —— 检测 Cu²⁺时用 EDTA-2Na 掩蔽 Fe³⁺，检测 Al³⁺时用氟化钠掩蔽 Ca²⁺、Mg²⁺，掩蔽剂用量需严格控制（如 EDTA-2Na 浓度过高会与目标离子竞争，导致显色减弱）；

前处理简化与效率平衡：针对不同基质优化前处理 —— 液体样品（饮料、醋）可直接稀释调节 pH，无需消解；高脂肪样品（油炸食品）需先用正己烷脱脂，再进行后续处理，避免油脂影响显色反应（油脂会吸附8-羟基喹啉，导致颜色变浅）。

（二）注意事项

试剂安全性：8-羟基喹啉具有一定毒性（口服 LD50：小鼠约 245mg/kg），操作时需佩戴手套、护目镜，避免直接接触皮肤或吸入；试剂需避光储存（8-羟基喹啉溶液在光照下易氧化变色，影响检测结果），配置后1周内使用；

定性与定量边界：8-羟基喹啉快速筛查以“定性/半定量”为主，无法替代实验室精确检测（如原子吸收、高效液相色谱）—— 若筛查结果为疑似超标，需按标准方法进一步确认，避免误判；

基质空白校正：部分食品基质（如深色果蔬汁、酱油）本身具有颜色，会干扰显色判断，需做基质空白实验（取不含目标添加剂的同类食品，按相同流程处理显色），扣除空白颜色影响。

8-羟基喹啉作为显色剂在食品添加剂快速筛查中的实践，核心价值在于“以低成本、高效率实现高风险指标的初步排查”—— 其广谱螯合性可覆盖金属类添加剂，间接筛查能力拓展至有机防腐剂，适配基层监管、企业自检等场景的需求，尤其在食品生产企业的在线质控（如每批次原料铝含量筛查）、市场监管部门的突击抽检中，可快速缩小风险样品范围，降低后续精确检测的成本。

未来，随着快速检测技术的发展，8-羟基喹啉的应用可进一步优化：通过与纳米材料（如金纳米颗粒）复合，提升显色灵敏度（检出限可降至0.1mg/kg 以下）；开发“试纸条+显色剂”的一体化检测装置，实现无需仪器的目视快速判断（如将8-羟基喹啉固定在试纸条上，样品滴加后通过颜色变化判断结果），进一步推动食品添加剂快速筛查向“现场化、便捷化”升级，为食品安全监管提供更高效的技术支撑。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/