2025年，美国食品药品监督管理局（FDA）继续通过既定的添加剂和公认安全（GRAS）途径对合成染料进行监管。其监管活动基于有针对性的行动，例如提高透明度并应对针对脆弱人群（包括商业制造的婴儿配方奶粉和婴幼儿辅食）的安全问题（FDA，2025年）。欧洲食品安全局（EFSA）在其2025-2027年计划中实施了食品安全框架的系统性现代化，加强了科学要求，提高了透明度，并引入了完全数字化的提交系统，提高了对污染物、致敏性和潜在遗传毒性或致癌风险评估的分析期望（EU，2025年；EFSA，2005年）。由于非法或不安全的染料继续对全球健康构成威胁，这些不同的监管路径突显了强大、灵敏和全面的分析方法的国际重要性，这些方法对于满足日益复杂的美国和欧盟要求以及确保可靠检测禁止使用的染料以支持全球食品安全保护至关重要。
尽管公众意识的提高突显了透明和科学准确的食品标签的迫切需求，但目前关于合成染料披露的做法仍然不一致且往往不足。在许多情况下，成分列表完全省略了染料信息，而其他列表仅标识了批准的染料化合物，但没有明确它们在产品基质中的功能作用。例如，标签可能笼统地说明存在“天然和人工香料”，但却没有披露用于修改或增强视觉特性的具体着色剂。这种缺乏具体性的情况限制了消费者做出知情选择的能力，并引发了人们对未声明摄入合成色素的担忧，尤其是在敏感人群中。
为了建立消费者信任并支持明智的决策，食品标签必须清晰一致地披露合成染料的存在、种类和浓度。从这个角度来看，可靠的分析方法对于识别和定量这些化合物至关重要。对于未经授权的染料，即使是微量浓度也值得关注，这突显了需要具有低检测限的分析技术。
合成食品染料包含广泛的发色团类别，具有不同的酸性和碱性特性，并存在于复杂的食品基质中。这些挑战使得液相色谱（LC）成为主要的分析方法。然而，不同的发色团——如三苯甲烷（Chen & Miao，2010；Jiang等人，2020）、荧光素（Borgerding & Hites，1994；Scalia & Simeoni，2001）、蒽醌（Adlnasab等人，2018；Feng等人，2021）和偶氮染料（Dong等人，2021；Sebaei等人，2019）——需要不同的色谱条件，包括流动相、流速和梯度轮廓的变化。
三苯甲烷染料的发色团源自一个三芳基甲基（三苯基）阳离子，其中三个取代的苯环向中心的带正电碳原子提供电子密度。这种相互作用产生了一个由共振稳定的广泛离域π系统，导致强烈的可见光吸收，主要表现为π→π*跃迁（Hunger等人，2012；Zollinger，2003）。荧光素染料含有一个三环二苯并吡喃结构，其中一个氧原子连接两个芳香环，形成一个刚性且平面的发色团，支持广泛的π共轭。供电子的取代基进一步增强了荧光素核心的电荷分布。由此产生的电子结构使得π→π*和n→π*跃迁效率很高（Duarte & Hillman，1990；Mishra等人，2000）。蒽醌染料源自一个三环蒽结构，在9位和10位上取代了两个共轭羰基。这些羰基作为电子吸引中心，降低了LUMO能量，促进了可见光范围内的π→π*和n→π*跃迁。刚性的芳香-醌系统赋予了这类染料卓越的光化学稳定性（Hunger & Schmidt，2003；Seixas de Melo等人，2006）。偶氮染料的特点是含有一个偶氮键（–N=N–），连接两个芳香环。偶氮基直接贡献于扩展的π系统，并充当电子吸引桥。当供电子和吸电子的取代基位于相对的环上时，发色团支持强烈的分子内电荷转移跃迁。这种可调的共轭作用是偶氮染料结构多样性的基础，使其成为最大的合成着色剂类别（Catino & Farris，2014；Hunger & Schmidt，2003）。
进一步的复杂性来自于取代基的存在，即使在同一发色团类别内也可能需要调整pH值和极性（Hu等人，2020；Park, Cho等人，2024）。此外，食品基质的多样性使得提取和样品制备变得复杂。例如，高脂肪食品可能需要脱脂步骤，而染料的溶解性——无论是脂溶性还是水溶性——决定了基于介质极性的适当提取策略（Park, Lee等人，2024；Tripathi等人，2007）。荧光素染料与关键谷物成分（尤其是富含纤维素的部分）有强烈的相互作用。使用模型纤维素系统的研究表明，如Erythrosine（红色3号）和Rose Bengal等染料通过静电和疏水力的组合容易吸附在纤维素表面。显微镜和表面分析技术显示了不同的染料涂层以及吸引染料阴离子功能的带正电表面基团的存在。这些相互作用在碱性条件下是可逆的，表明染料结合是动态的，并受pH值的影响。疏水贡献来自染料的芳香结构和纤维素上的疏水区域，进一步强化了这些关联（Tabara等人，2011；Tabara等人，2012a）。在复杂的谷物基质中也观察到了类似的行为，其中小麦面粉混合物和面团系统在典型的食品加工条件下支持类似的染料-纤维素相互作用（Tabara等人，2012b）。尽管较少有研究直接探讨与谷物蛋白质的相互作用，但对荧光素染料的生化研究表明，它们可以通过静电、疏水性和潜在的电荷转移机制与蛋白质表面形成非共价关联。这表明谷物蛋白质（如麸质和储存蛋白）也可能参与染料结合（Mizutani，2009；Uesugi等人，2006）。总体而言，证据表明，谷物成分提供了多种途径——包括离子吸引、疏水分配和蛋白质关联——来控制荧光素染质在基于谷物的食品中的保留和行为。
在本文中，我们使用LC-MS/MS方法开发了一种分离和检测酸性和碱性未经授权染料的方法。分析集中在两类经常面向儿童的食品上——硬糖和谷物。这些产品通常具有鲜艳的包装和色彩鲜艳的内容物，因此对染料使用的监管尤为重要。合成染料常用于增强视觉吸引力，但与潜在的健康风险有关，可能会影响儿童的行为（Amchova等人，2015；英国毒性委员会，2007；Oliveria等人，2024；Miller等人，2022）。
主要应用了一系列分析方法来检测糖果和谷物样品中批准的食品染料的存在（Bisgin，2024；Carrera等人，2025；Hameed等人，2022；Stevens等人，2014）。相比之下，只有少数研究调查了未经授权染料的存在（Ragab等人，2025；Dixit等人，2011；Vachirapatama等人，2008；Rahnama等人，2022；Lhotská等人，2018；Alruwaili等人，2025；Lim等人，2020）。在这项工作中，我们开发了一种利用LC-MS/MS高选择性和灵敏度的简化提取程序。该方法应用于从奥兰多地区当地市场采购的糖果和谷物样品，以筛查八种未经授权的染料：Basic Red 1（BR1）、Basic Red 2（BR2）、Basic Red 9（BR9）、Solvent Red 23（SR23）、Acid Violet 17（AV17）、Acid Yellow 3（AY3）、Acid Red 151（AR151）和Red 40（R40）
。它们的分子结构如图1所示。这八种染料具有故意选择的多样性，因其互补的化学结构、电荷类型、溶解行为和光谱特性。它们涵盖了主要的染料类别（阳离子、阴离子和非离子），并涵盖了广泛的发色团（偶氮、三苯甲烷和溶剂染料）。它们的离子状态和溶剂亲和力范围使得该组适用于研究多种环境中的染料相互作用，包括生物、纺织、环境和聚合物系统。此外，这些染料在市场上容易获得，特性明确，化学性质稳定，有利于实验室或工业应用中的可重复性和标准化。总体而言，这组染料提供了合成着色剂广泛行为的紧凑而全面的代表。
尽管在分析的样品中未检测到任何目标染料，但标签信息的一致性不足突显了定期筛查糖果和谷物产品中染料含量的重要性。这些发现进一步强调了有效分析方法不仅对于准确评估饮食风险至关重要，而且对于保护脆弱人群免受多种暴露途径带来的健康危害也至关重要（Azma等人，2021；Azma等人，2023）。
