利用新型疏水性深共晶溶剂进行绿色空气辅助液体膜萃取（LLME），用于从食品基质中提取和定量亮绿（Brilliant Green）和罗丹明B（Rhodamine B）

《Food Chemistry》：Green air-assisted LLME using a novel hydrophobic deep eutectic solvent for the extraction and quantification of Brilliant Green and Rhodamine B in food matrices

高效环保的深共晶溶剂萃取法用于食品中合成染料快速检测。摘要：本研究开发了一种新型疏水深共晶溶剂（Aliquat 336与水杨醛1:5摩尔比），结合空气辅助液液微萃取（DES-AA-LLME）技术，实现食品中Brilliant Green（BG）和Rhodamine B（RB）的高效快速富集（5分钟内），检测限分别为8.7和3.6 μg/L，回收率96.00%-99.83%，并通过AGREE、BAGI、GAPI指标验证其环境友好性。

　　

艾哈迈德·A·富达（Ahmed A. Fouda）| A.B. 阿卜杜拉（A.B. Abdallah）| 法蒂·S·阿瓦德（Fathi S. Awad）

埃及曼苏拉大学（Mansoura University）理学院化学系，曼苏拉 35516

摘要

本研究介绍了一种新型疏水性深共晶溶剂（DES），该溶剂由Aliquat 336和水杨醛组成，作为一种高效提取介质，用于快速预浓缩和分光光度法测定食品样品中的亮绿（Brilliant Green, BG）和罗丹明B（Rhodamine B, RB）染料。与传统的亲水性DES相比，这种新型DES具有以下优势：出色的相分离性能，能够有效防止乳化现象，并能从复杂基质中高效提取目标染料。基于这种深共晶溶剂的空气辅助液-液微萃取（DES-AA-LLME）方法经过优化，具有快速（约5分钟）且环保的特点。该方法表现出优异的分析性能，检测限低（BG为8.7 μg L?1，RB为3.6 μg L?1），线性良好，精密度高（RSD < 2.5%）。在实际食品样品中的回收率在96.00%至99.83%之间，证明了该方法在常规检测合成染料方面的准确性和可靠性。

引言

全球人口的快速增长、工业活动的加剧以及气候变化的加速共同导致了淡水质量的恶化，加剧了全球水资源危机。其中，纺织、化妆品、制药和食品加工等行业排放的废水中含有大量合成染料，这些染料具有毒性、持久性，并可能对水生生态系统和人类健康造成危害（Purnama, Dewi, Jannah, Kamaratih, & Hidayati, 2025）。典型的有害染料包括亮绿（BG）和罗丹明B（RB）。

亮绿（BG）和罗丹明B（RB）属于三苯甲烷类和黄酮类合成染料（Sadeghi & Nasehi, 2018）。亮绿因其抗真菌、抗寄生虫和抗菌特性而被广泛使用，尤其是在水产养殖领域（Nandi, Goswami, & Purkait, 2009; Yilmaz & Soylak, 2018）。然而，其致突变性和致癌性引发了严重的安全和环境问题（Coutinho, Santos, Melo, Barreto, & Lemos, 2024）。接触亮绿可能导致严重的眼部损伤、皮肤刺激和胃肠道不适，其在渔业中的非法使用仍是一个公共卫生问题（Mane, Mall, & Srivastava, 2007）。罗丹明B则是一种常用于纺织品和药品的荧光染料，在一些发展中国家也用于食品中，因其鲜艳的颜色和低成本。国际癌症研究机构（IARC）已将罗丹明B列为3类致癌物，美国食品药品监督管理局（FDA）于1983年禁止其在食品中的使用（Wardani, Alahmad, Tabani, & Varanusupakul, 2023）。大量研究表明罗丹明B具有致癌、致突变和神经毒性作用，促使世界卫生组织（WHO）和食品添加剂专家联合委员会（JECFA）等监管机构限制其使用（Essuman, Teye, Dadzie, & Sam-Amoah, 2023）。

通过摄入、皮肤接触或吸入罗丹明B可能导致严重刺激、器官毒性及潜在的长期健康问题（Moheb, El-Wakil, & Awad, 2025）。尽管如此，由于其鲜艳的颜色和低成本，罗丹明B仍在某些地区被非法用作着色剂（Duran, Ozdes, Bulut, Tufekcī, & Soylak, 2011）。鉴于亮绿和罗丹明B的毒性风险，迫切需要开发灵敏、选择性强且准确的分析方法来检测环境、食品、工业和废水样品中的微量染料。这些方法对于有效监测、遵守法规和降低风险至关重要。分析化学家在推进可靠检测策略方面发挥着关键作用。

目前已有多种分析技术用于测定亮绿和罗丹明B，包括紫外-可见光分光光度法（Damirchi, Maliheh, Heidari, Es' haghi, & Chamsaz, 2019; Watanabe, Takizawa, & Honda, 1977）、电化学方法（Manasa, Mascarenhas, Bhakta, & Mekhalif, 2021; Zhu, Wu, Wang, Zhang, & Yuan, 2018）、高效液相色谱法（HPLC）（López-Gutiérrez, Romero-González, Plaza-Bola?os, Martínez-Vidal, & Garrido-Frenich, 2013）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）（Shen et al., 2011）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）（Abdelwahed, Mortada, & Eltabey, 2025）。其中，紫外-可见光分光光度法因操作简便、成本低和良好的分析性能而备受青睐。然而，在实际样品中直接进行分光光度测定时常受基质干扰和染料浓度低的影响，需要样品预处理或预浓缩步骤（Taziki, Shemirani, & Majidi, 2012; Ullah et al., 2022）。

近年来，人们致力于开发替代传统方法的样品制备技术，以克服有毒溶剂的使用、高试剂消耗和选择性不足等问题。固相微萃取（SPME）、液-液微萃取（LLME）、分散液-液微萃取（DLLME）、浊点萃取（CPE）、膜过滤、磁性固相萃取（MSPE）和基于深共晶溶剂的萃取（DES-ME）等技术已成功应用于食品、化妆品和纺织品等复杂基质中染料的分离和预浓缩（Hu, Feng, Cao, Chen, & Li, 2024; Moheb et al., 2025; Mortada, Ghaith, & Abdallah, 2023）。

深共晶溶剂（DES）最初由Abbott等人于2003年提出（Ebrahim Alipanahpour Dil, Ghaedi, & Asfaram, 2017），作为传统溶剂和离子液体（ILs）的环保替代品而受到广泛关注。DES是通过特定摩尔比例结合氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）形成的共晶混合物，其熔点远低于单一组分（Abbott, Capper, Davies, Rasheed, & Tambyrajah, 2003; P?otka-Wasylka, de La Guardia, Andruch, & Vilková, 2020; Smith, Abbott, & Ryder, 2014）。这类溶剂具有低成本、制备简便、无毒、可生物降解、热稳定性高以及粘度可调等优点。与离子液体不同，DES无需复杂的合成或纯化步骤，可实现100%的原子经济性，非常适合可持续分析应用（Abdallah, Amaar, Sayed-Ahmed, Molouk, & Awad, 2025; Mako?, S?upek, & G?bicki, 2020; Qezelje et al., 2025; Shirmahi et al., 2025）。

本研究首次提出了一种新型疏水性深共晶溶剂（DES），由Aliquat 336（HBA）和水杨醛（HBD）以1:5 M的比例组成，用于提取亮绿和罗丹明B。与传统亲水性DES相比，该DES表现出优异的相不相容性、快速相分离能力，并通过疏水作用、氢键结合和静电吸引与目标染料形成强亲和力。预期这种DES能通过这些机制与目标染料相互作用，从而提高提取效率。所开发的DES与空气辅助液-液微萃取（AA-LLME）结合使用，无需使用分散剂或表面活性剂即可实现高效萃取。该方法在短时间内（5分钟）实现高达99.83%的提取效率，同时具有出色的分析性能和低溶剂消耗。此外，还使用三种绿色评估工具（Analytical GREEness (AGREE)指标、Blue Applicability Grade Index (BAGI)和Green Analytical Procedure Index (GAPI)）系统评估了该方法的环境可持续性，证实了其环保性和实用性。总体而言，本研究提供了一种快速、经济且环保的分析方法，适用于复杂食品基质中合成染料的痕量检测，明显优于以往基于DES的提取方法。

材料

亮绿（BG）、罗丹明B（RB）、酒石黄（Tartrazine）、Allura Red和Fast Green染料购自德国达姆施塔特的Merck公司。Aliquat 336（甲基三辛基铵氯化物，C??H??ClN，分子量404.17 g/mol，密度0.884 g/cm3，纯度88%）和水杨醛（2-羟基苯甲醛，C?H?O?，分子量122.123 g/mol，密度1.146 g/cm3，纯度98%）购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich公司。此外还使用了苯甲醛、乙醛、乙醇和37%盐酸（HCl）等试剂。

傅里叶变换红外光谱（FT-IR）

通过FT-IR分析确认了Aliquat 336、水杨醛和深共晶溶剂的形成。Aliquat 336在1467和1379 cm?1处显示出典型的季铵吸收峰（Capozzi, Pye, & Condrate Sr, 1992），以及与烃类相关的振动峰，如–CH?–的扭转振动（724 cm?1）、–CH?的摇摆振动（896 cm?1）和C-H键的伸缩振动（2854和2922 cm?1，Mishra, Rout, Sarangi, & Nathsarma, 2011; Tammer, 2004）。此外，在3366和1628 cm?1处也观察到宽峰。

结论

本研究开发了一种基于新型疏水性深共晶溶剂的绿色高效空气辅助液-液微萃取方法，该溶剂由Aliquat 336（氢键受体）和水杨醛（氢键供体）以1:5 M的比例组成。通过系统优化关键实验参数（如pH值、深共晶溶剂体积、离子强度和涡流时间），实现了亮绿和罗丹明B的有效提取。

作者贡献声明

艾哈迈德·A·富达（Ahmed A. Fouda）： 负责撰写初稿、数据可视化、方法验证、软件应用、资源准备、实验设计、数据分析及概念构建。 A.B. 阿卜杜拉（A.B. Abdallah）： 负责修订与编辑、撰写初稿、方法验证、项目监督、数据管理及概念构建。 法蒂·S·阿瓦德（Fathi S. Awad）： 负责修订与编辑、撰写初稿、数据可视化、方法验证、项目监督、软件应用、资源准备及方法设计。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。