仪器信息网APP

选仪器、听讲座、看资讯

立即体验

当前位置：仪器社区 >食品检测 > 食品常规理化分析 > 帖子详情

《指示剂6：乙氧基黄叱精色度值的CIE 1976（L，a，b）色空间数字化特征》

hhciq

2016/09/16

私聊

食品常规理化分析

新技术6：乙氧基黄叱精指示剂CIELAB色空间颜色特征

摘要：用CIE 1976（L^*，a^*，b^*）色空间方法对乙氧基黄叱精在不同pH环境进行了测量，发现其变色点有8个，与文献记载有较大差异。用于指示的指标a^*值、b^*值、C^*值、△E1、△E1-V可以作为变色的指标，发现在其在高pH环境有新的颜色变化，拟补了传统资料的不足。

关键词：乙氧基黄叱精，CIE，色度值，数字化

前言
乙氧基黄叱精（Ethoxychrysoidine Hydrochloride）是常用指示剂，分子式C₁₄H₁₆N₄O·HCl，分子量292.77，外观为为深红棕色或黑褐色粉末，在水或乙醇中溶解。pH变色域：pH3.5～ 5.5(红→黄)。

图1. 乙氧基黄叱精的化学结构式

采用CIELAB色空间方法研究乙氧基黄叱精指示剂在不同pH溶液中变色现象的文献未见报道。用色空间方法首次测定了乙氧基黄叱精指示剂的L^*、a^*、b^*等色度值参数，与pH值的对应关系，绘制出乙氧基黄叱精指示剂变色的L^*a^*b^*色空间色度学参数与pH值的关系图，为精确描述乙氧基黄叱精指示剂变色特征奠定了基础。
1. 实验部分
1.1试剂、仪器与测量条件
0.5mol/L H₂SO₄溶液，0.5 mol/L NaOH溶液，乙氧基黄叱精溶液（取乙氧基黄叱精0.1g，加乙醇溶解、定容至 100ml）。分光光度计，色度测量系统（自研）。

1.2 实验内容
1.2.1乙氧基黄叱精指示剂溶液的吸收峰
将乙氧基黄叱精指示剂溶液滴入不同pH值的溶液中，在分光光度计测量其吸收峰，见表1、图2。

图1. 乙氧基黄叱精指示剂在pH环境的吸收曲线

图2显示，乙氧基黄叱精在不同pH值的溶液中的最大吸收峰是不同的。当pH值增加时，吸收峰向短波长方向移动。在pH1、pH2、pH3、pH4、pH5、pH6时，最大吸收峰的波长依次是480nm、480 nm、475 nm、465 nm、450 nm、445 nm。其中在pH3以后至pH6期间变化幅度较大，说明其变色阈值在该范围内激烈变化。pH6以后，即使pH增加，最大吸收峰也是445nm，最大吸收峰保持不变，说明分子结构在pH6以后已经保持稳定，不在变化。

表1. 不同PH环境下乙氧基黄叱精指示剂最大吸收峰的变化

PH 波长	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
445	1.12468	1.43217	1.40751	1.37924	1.23078	0.97832	1.32918	0.93405	1.19237	1.24271	0.94790	1.01212
450	1.21149	1.54126	1.49826	1.43608	1.23844	0.96863	1.31602	0.92405	1.17872	1.22770	0.93672	0.99734
455	1.28742	1.63532	1.57194	1.47602	1.22794	0.94405	1.28232	0.89929	1.14608	1.19324	0.91068	0.96662
460	1.35021	1.71316	1.63171	1.49822	1.19944	0.90360	1.22672	0.86005	1.09437	1.13859	0.86924	0.91964
465	1.40037	1.77633	1.67313	1.50326	1.15367	0.84911	1.15278	0.80715	1.02535	1.06594	0.81449	0.85863
470	1.43642	1.81886	1.69673	1.49047	1.09180	0.78197	1.06144	0.74193	0.94079	0.97700	0.74723	0.78455
475	1.45564	1.84178	1.70080	1.46021	1.01758	0.70602	0.95705	0.66829	0.84553	0.87697	0.67100	0.70267
480	1.45811	1.84207	1.68544	1.41504	0.93498	0.62550	0.84801	0.59095	0.74455	0.77160	0.59140	0.61706

1.2.2乙氧基黄叱精指示剂在不同pH值的色度值测定
在不同pH溶液中，乙氧基黄叱精指示剂的色度值变化见表2。

表2. 乙氧基黄叱精指示剂的色度值变化

PH	L*	a*	b*	体积V
0.0	99.69	-0.049	0.193	99.6889
0.1	100.11	6.872	5.151	100.4787
0.2	89.24	15.975	13.688	91.6870
0.3	85.41	19.814	17.486	89.4094
0.4	78.14	23.107	20.514	84.0297
0.5	71.66	25.710	23.579	79.6994
0.6	70.50	26.820	25.011	79.4685
0.7	84.97	34.769	33.484	97.7211
0.8	84.58	35.572	34.636	98.0757
0.9	83.93	36.321	35.439	98.0762
1.0	83.19	37.680	37.273	98.6364
1.1	82.75	38.359	38.064	98.8353
1.2	82.42	38.907	38.796	99.0546
1.3	82.26	39.278	39.512	99.3499
1.4	81.67	39.497	39.691	99.0195
1.5	81.44	39.774	40.255	99.1708
1.6	81.35	40.009	40.501	99.2936
1.7	81.23	40.230	40.795	99.4020
1.8	81.11	40.379	41.054	99.4763
1.9	81.10	40.526	41.309	99.6326
2.0	81.01	40.602	41.622	99.7140
2.1	80.97	40.641	41.609	99.6936
2.2	80.88	40.698	41.693	99.6779
2.3	80.85	40.708	41.940	99.7650
2.4	80.85	40.741	41.879	99.7505
2.5	80.85	40.712	42.091	99.8320
2.6	80.86	40.683	42.107	99.8304
2.7	80.88	40.660	42.149	99.8532
2.8	80.88	40.555	42.261	99.8640
2.9	80.96	40.515	42.367	99.9514
3.0	81.00	40.385	42.409	99.9525
3.1	81.26	39.874	42.595	100.0403
3.2	81.22	39.991	42.577	100.0456
3.3	81.36	39.656	42.633	100.0511
3.4	81.42	39.533	42.704	100.0787
3.5	81.53	39.329	42.824	100.1379
3.4	81.59	39.208	42.878	100.1638
3.5	81.93	38.464	43.151	100.2673
3.7	81.93	38.440	43.067	100.2261
3.7	82.15	37.989	43.228	100.2986
3.8	82.85	36.356	43.882	100.5571
3.9	83.40	35.157	44.100	100.6777
4.1	84.20	33.320	44.636	100.9571
4.3	88.50	23.191	47.354	103.0190
4.5	91.69	15.594	49.187	105.2112
4.8	94.73	8.277	50.756	107.7905
5.0	96.42	4.150	51.546	109.4090
5.1	98.05	0.170	52.399	111.1734
5.3	98.98	-2.090	52.788	112.2005
5.5	99.86	-4.237	53.337	113.2886
5.7	100.26	-5.226	53.495	113.7611
6.1	100.72	-6.352	53.603	114.2710
6.9	100.90	-6.775	53.706	114.5014
7.1	100.90	-6.756	53.669	114.4810
7.3	100.97	-6.915	53.680	114.5615
7.7	101.04	-7.092	53.755	114.6655
7.9	101.07	-7.118	53.816	114.7281
8.1	101.10	-7.172	53.844	114.7660
8.4	101.12	-7.182	53.778	114.7559
8.6	101.13	-7.189	53.782	114.7662
8.9	101.08	-7.053	53.732	114.6906
9.1	101.12	-7.167	53.743	114.7365
9.4	101.14	-7.204	53.749	114.7586
9.6	101.13	-7.179	53.708	114.7346
9.7	101.15	-7.208	53.723	114.7574
9.8	101.14	-7.217	53.771	114.7759
10.0	101.15	-7.229	53.692	114.7456
10.2	101.16	-7.220	53.727	114.7665
10.3	101.17	-7.235	53.637	114.7333
10.4	101.17	-7.208	53.631	114.7286
10.5	101.18	-7.243	53.628	114.7385
10.7	101.19	-7.273	53.584	114.7328
10.8	101.19	-7.287	53.584	114.7359
10.9	101.20	-7.286	53.540	114.7197
11.0	101.20	-7.336	53.531	114.7164
11.1	101.21	-7.311	53.420	114.6728
11.2	101.22	-7.301	53.279	114.6188
11.3	101.18	-7.334	53.214	114.5541
11.4	101.22	-7.348	53.225	114.5995
11.5	101.24	-7.360	53.063	114.5419
11.6	101.24	-7.380	52.937	114.4839
11.7	101.26	-7.373	52.914	114.4859
11.8	101.24	-7.358	52.952	114.4887
11.9	101.24	-7.430	53.068	114.5460
12.0	101.22	-7.386	53.149	114.5676
12.1	101.00	-7.339	53.267	114.4185
12.2	102.52	-7.426	54.155	116.1813
12.3	102.48	-7.391	54.337	116.2304
12.3	102.45	-7.378	54.408	116.2382
12.4	101.37	-7.420	53.900	115.0440
12.5	102.38	-7.330	54.819	116.3660

1.2.3乙氧基黄叱精指示剂溶液的色度值

反应容器内，用氢氧化钠滴定H₂SO₄溶液，乙氧基黄叱精指示剂浓度保持一定，使容器内的pH至从0.0变化至12.5，记录溶液变化的色度值。数据用CIE色空间处理后，与pH的对应关系作图，见图3～图5。

图3. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（L^*，a^*，b^*）参数（L^*，a^*，b^*、C^*，H^*）—pH曲线

图4. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（△E₁、△E_1-V、△E₂、△E₂_φ、△E₂_α、△E_2-V、△E₃、△E_3-V）参数—pH曲线

图5. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（σ_E、σ_L*、σ_a*、σ_b*、σ_C*、σ_H*）参数—pH曲线

为了清楚的看到各指标的关系，将图3中各相关参数分解为图3-1～图3-4。

图3-1. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（L^*）参数—pH曲线

图3-1的明度值L^*在pH0.5处有比较激烈的下陷，pH4处有明显的上升至pH5.5后，趋于平缓。与资料的pH变色域pH3.5～ 5.5(红→黄)关系不大。只能说明在pH5.5之前，溶液的透明度变化比较大。

图3-2. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（a^*，b^*）参数—pH曲线

图3-2中，pH的初始颜色从pH0到pH1的位置之间，呈明显的红黄色；pH1至pH3之间比较稳定；pH3开始至pH6之间，溶液变化比较激烈，依次为红黄色、黄色、黄色偏蓝；在pH6以后，黄色偏蓝的颜色保持稳定。
溶液的颜色变化，pH3开始至pH6之间，溶液变化比较激烈，红黄色趋向黄色；在图2和表2中，550 nm处是单吸收峰，说明颜色的变化是单色变化。

图3-3. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（C^*，H^*）参数—pH曲线

从图3-3中看出，C^*曲线变化不明显，不能作为颜色突变的指示性指标。

图3-4. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（H^*）参数—pH曲线

从图3-4中看出，曲线变化最大处在pH5.1～pH5.3，该指标可以作为颜色突变的指示性指标。
将图4中各相关参数分解为图4-1～图4-4。

图4-1. 乙氧基黄叱精CIE 1976（L^*，a^*，b^*）参数—pH曲线（△E₁、△E_1-V）

图4-1中，△E₁、△E_1-V无明显的曲线特征。

图4-2. 乙氧基黄叱精CIE 1976（L^*，a^*，b^*）参数—pH曲线（△E₂、△E_2-V）

图4-2中，指标△E₂、△E_2-V在pH4.3处均有突出的峰，说明在此处的颜色有个明显的转变。

图4-3. 乙氧基黄叱精CIE 1976（L^*，a^*，b^*）参数—pH曲线（△E₂_φ、△E₂_α）

图4-3中，△E₂_φ、△E₂_α有几处突出峰，比较明显的在pH8.5、pH11和pH12附近，该变化与颜色的何种指标相关，尚待进一步研究。

图4-4. 乙氧基黄叱精CIE 1976（L^*，a^*，b^*）参数—pH曲线（△E₃、△E_3-V）

图4-4中，△E₃、△E_3-V在pH4开始有变化，特别是△E₃的变化较大，与图4-2中指标△E₂、△E_2-V在pH4.3处均有突出的峰相对应。
将图5中各相关参数分解为图5-1～图5-5。

图5-1. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（σ_E）参数—pH曲线

图5-1中σ_E在pH3.4、pH4.1有突变峰，在pH4.3处突变值pH4.5后，保持值pH10.3不变。该指标与传统的pH变色域pH3.5～pH5.5(红→黄)的起始变色点对应，但人眼观察的pH3.5～pH5.5之间还可能有一次色变没有观察到，开始变黄色的pH是4.5，至于观察到的pH5.5变为黄色，可能是人眼的滞后？的)，可否用该指标标识突变的开始于结束？

图5-2. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（σ_L*、σ_b*）参数—pH曲线

图5-3. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（σ_a*、σ_b*）参数—pH曲线

图5-4. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（σ_C*、σ_H*）参数—pH曲线

图5-5. 乙氧基黄叱精指示剂在不同pH环境的CIE 1976（σ_C*）参数—pH曲线

图5-2的σ_L*、σ_b*、图5-3的σ_a*、σ_b*、图5-4的σ_C*曲线，均在pH3.4附近有明显的突出峰，说明，溶液的变色是从pH3.5开始的。

2 结果与讨论
2.1 乙氧基黄叱精指示剂在pH溶液中的颜色与传统资料不同
从初始到结束，溶液的色度变化比较大。从pH0到pH1呈增加明显的红黄色，pH1至pH3之间颜色比较稳定，pH3至pH6之间溶液依次为红黄色、黄色、黄色偏蓝，在pH6以后黄色偏蓝的颜色保持稳定。颜色的变化是单一化合物分子变化引起的。
2.2 可以作为乙氧基黄叱精指示剂色度变化的色度值指标
色度值指标有a^*、b^*、，单独作为起始变化的σ_L*、σ_b*、σ_a*、σ_b*和σ_C*，H^*可以作为颜色突变终点的指示性指标。
2.3 发现有些变化在传统资料中没有描述
pH3.4、pH4.3、pH5.1、pH5.3、pH8.5、pH11、pH12这几个位置有指标变化比较明显，值得进一步研究。至于测定结果与传统变色范围（pH3.5红～ 5.5黄)不是很好的相符，说明人眼的分辨结果与精确的色空间测定有着差异。
实验说明，用色空间体系描述颜色的变化，是实用而可行的。