王海濤 曲志勇 王 莉 曲 霞

(煙臺(tái)出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 煙臺(tái) 264000)

分子熒光光譜法測(cè)定食品接觸材料中熒光增白劑

王海濤 曲志勇 王 莉 曲 霞

(煙臺(tái)出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 煙臺(tái) 264000)

建立了分子熒光光譜法對(duì)熒光增白劑的定性和定量測(cè)定方法。對(duì)14種熒光增白劑通過(guò)進(jìn)行激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)的掃描確定了其最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)，可結(jié)合進(jìn)行熒光增白劑定性判斷，并以三種常用的二苯乙烯型熒光增白劑VBL、BA、CXT為例，通過(guò)其遷移建立了定量測(cè)定熒光增白劑含量的方法。結(jié)果表明，三種熒光增白劑在0～1.0 μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好(相關(guān)系數(shù)r2>0.999),檢出限均為2.3 μg/g，加標(biāo)回收率均為92.9%～106%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，方法能有效滿足食品接觸材料樣品中熒光增白劑的測(cè)定。

食品接觸材料；熒光增白劑；分子熒光光譜法

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)食品衛(wèi)生和食品安全越來(lái)越重視。食品接觸材料直接與食品接觸，其衛(wèi)生安全性直接關(guān)系到人體健康，原材料的質(zhì)量安全尤為重要。熒光增白劑是一種能吸收紫外光發(fā)出藍(lán)-紫色熒光，達(dá)到增白增艷效果的化學(xué)物質(zhì)，在紙質(zhì)制品、塑料制品、洗滌制品等產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用[1-4]。醫(yī)學(xué)臨床實(shí)驗(yàn)表明，熒光增白劑等熒光類(lèi)物質(zhì)是一種對(duì)人體有害的化學(xué)品，其一旦進(jìn)入人體與蛋白質(zhì)結(jié)合，很難通過(guò)正常代謝排出體外，使用熒光白度超標(biāo)的紙品后，消費(fèi)者身體健康會(huì)受到嚴(yán)重危害。目前，方便面、奶茶等食品用紙杯、紙碗產(chǎn)品一般為雙層淋膜產(chǎn)品(如聚乙烯)，與食品直接接觸的紙材料部分應(yīng)符合“食品包裝用原紙衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”，淋膜材料應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“GB/T 5009.78—2003”以及“GB/T 27741—2011”規(guī)定了紙中熒光增白劑的檢測(cè)方法[5-6]——紫外可見(jiàn)分光光度法和液相色譜法。但兩種方法均有一定的局限，主要有兩點(diǎn)：一是熒光物質(zhì)的定性判斷和定量均需要紫外燈，而紫外燈在長(zhǎng)久的使用會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作者產(chǎn)生一定的傷害，二是方法主要是針對(duì)紙質(zhì)樣品中的熒光增白劑VBL的檢測(cè)，但目前熒光增白劑的種類(lèi)繁多，在紙、塑料等用品中均有添加，因此標(biāo)準(zhǔn)方法具有一定的局限性。分子熒光光度法既可進(jìn)行熒光物質(zhì)的定性檢測(cè)，也能根據(jù)熒光物質(zhì)的類(lèi)別進(jìn)行提取和定量檢測(cè)，方法快速簡(jiǎn)單、安全準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

F-7000型分子熒光光度計(jì)(日本日立公司)；超純水機(jī)(美國(guó)Millipore公司)；UFE600型烘箱(德國(guó)Memmert 公司)。

熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)樣品VBL、CXT、BBU、CB5-K、BA、MST、OB、EBF、ER均購(gòu)置于眉山市青山新星化工科技有限公司；熒光增白劑357、367、378、BBOT、KSN、OB-1均購(gòu)置于阿拉丁試劑(上海)有限公司；甲苯、苯、乙酸(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 分子熒光光度計(jì)儀器條件優(yōu)化

激發(fā)光波長(zhǎng)變化時(shí)，熒光發(fā)射波長(zhǎng)的位置不變，熒光的相對(duì)強(qiáng)度發(fā)生變化，在最佳激發(fā)波長(zhǎng)下的熒光相對(duì)強(qiáng)度最大，經(jīng)過(guò)多次篩選，儀器分析最優(yōu)條件為激發(fā)光狹縫(EX slit)5 nm，發(fā)射光狹縫(EM slit)5 nm，光電倍增管檢測(cè)器電壓(PMT Voltage)400 V。

1.2.2 熒光增白劑的定性測(cè)定

在優(yōu)化的儀器條件下，在350～600 nm的區(qū)域下發(fā)射，不同吸收波長(zhǎng)的熒光增白劑會(huì)有不同的最大發(fā)射波長(zhǎng)，在設(shè)定最大發(fā)射波長(zhǎng)條件下，在200～400 nm的區(qū)域下激發(fā)，不同熒光增白劑會(huì)有不同的最大激發(fā)波長(zhǎng)。

1.2.3 三種熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制

分別準(zhǔn)確稱(chēng)取三種熒光增白劑VBL、BA、CXT各0.1 g(精確至0.000 1 g)于小燒杯中，加入水溶解后，移入100 mL棕色容量瓶中，用水定容至刻度，得到1 000 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，分別用水逐級(jí)稀釋至濃度為0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 μg/mL系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.4 樣品的定量測(cè)定

對(duì)能盛裝液體的，直接加入80 ℃去離子水，在暗處放置2 h，對(duì)不能盛裝液體的，將其剪成5 cm×5 cm的碎片，稱(chēng)取0.050 g樣品，加入50 mL去離子水，在暗處放置2 h，將浸泡液進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 選擇合適的溶劑和溶解方法

經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熒光增白劑VBL、BBU、BA、CXT、CB5-K在常溫及加熱的條件下均能很好地溶于水中，但熒光增白劑OB、EBF、ER、357、367、378、BBOT、KSN、OB-1則在常溫及加熱的條件下可以溶于甲苯溶液中，這可能主要是由熒光增白劑的用途決定的，前者主要用于造紙中，而后者更多的用于塑料制品中，因此，考慮到熒光增白劑熒光強(qiáng)度測(cè)定要求，在定性實(shí)驗(yàn)中對(duì)不同類(lèi)型的熒光增白劑分別選擇水、甲苯溶劑進(jìn)行溶解。

2.2 熒光增白劑定性分析方法的建立

選用一較低的激發(fā)波長(zhǎng)，發(fā)射波長(zhǎng)在350～600 nm范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，可獲取不同熒光增白劑的最大發(fā)射波長(zhǎng)，在最大發(fā)射波長(zhǎng)條件下，設(shè)定激發(fā)波長(zhǎng)200～400 nm范圍進(jìn)行掃描，可獲取不同熒光增白劑的最大激發(fā)波長(zhǎng)。同時(shí)，由于熒光物質(zhì)本身具有固定的吸收區(qū)和發(fā)射區(qū)，并有固定的最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)，因此可以利用該性質(zhì)，建立熒光增白劑定性分析方法，對(duì)不同熒光增白劑進(jìn)行鑒別[7]。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到14種不同熒光增白劑的最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)，具體見(jiàn)圖1、圖2。由圖1、2可知，同種類(lèi)別性質(zhì)的熒光增白劑的最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)有些接近，單獨(dú)采用最大激發(fā)波長(zhǎng)或最大發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)一些熒光增白劑不能很好地進(jìn)行定性鑒別，但是利用最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)組合，大大提高了定性鑒別性能，因此利用熒光增白劑的最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)組合不同，可以很滿意地定性鑒別熒光增白劑的類(lèi)別。

圖1 不同熒光增白劑的最大發(fā)射波長(zhǎng)Figure 1 The maximum emission wavelengths of the fluorescent whitening agents.

2.3 熒光增白劑定量方法的建立

目前國(guó)內(nèi)外熒光增白劑種類(lèi)共幾十種，其中塑料用熒光增白劑十余種，紙用熒光增白劑十余種，一直以來(lái)，紙中熒光增白劑主要是VBL，塑料中添加的主要是OB，但隨著種類(lèi)的研發(fā)，越來(lái)越多的不同品種應(yīng)用于生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用，本實(shí)驗(yàn)主要是以VBL、BA、CXT三種熒光增白劑為例進(jìn)行定量方法實(shí)驗(yàn)。

VBL、BA、CXT三種熒光增白劑屬于雙三嗪氨基二苯乙烯類(lèi)型熒光增白劑，在造紙業(yè)中應(yīng)用的熒光增白劑有80%屬于二苯乙烯型，由圖1、圖2的圖譜我們也發(fā)現(xiàn)這三種熒光增白劑最大激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)基本一致，這主要是因?yàn)檫@三種熒光增白劑都屬于二苯乙烯型，分子中都具有較長(zhǎng)的共軛體系，且都具有供電子基團(tuán)(-OH，-NR等)，影響其熒光特性的部分化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)似[2]，所以本實(shí)驗(yàn)測(cè)量這三種熒光增白劑時(shí)選取305 nm為激發(fā)波長(zhǎng)，442 nm為發(fā)射波長(zhǎng)進(jìn)行定量測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可看出，在濃度0～1.0 μg/mL，VBL、BA、CXT均有良好的線性范圍，三種熒光物質(zhì)的靈敏度(R2)基本一致，因此完全可以以一種熒光物質(zhì)定量代表三種的，由于三種物質(zhì)均為二苯乙烯型熒光增白劑，這也主要是目前標(biāo)準(zhǔn)中僅測(cè)定熒光增白劑VBL含量的原因。

圖2 不同熒光增白劑的最大激發(fā)波長(zhǎng)Figure 2 The maximum excitation wavelengths of the fluorescent whitening agents.

2.3.1 方法檢出限和定量限的測(cè)定

取一不含有熒光增白劑的紙杯樣品0.05 g，加50 mL 80 ℃去離子水浸泡后，測(cè)定浸泡液11次，計(jì)算其熒光強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，用以計(jì)算出方法的檢出限(LOD)和定量限(LQD)，按照IUPAC對(duì)檢出限的規(guī)定，求得樣品中三種熒光增白劑VBL、BA、CX的檢出限均為2.3 μg/g，定量限(n=10)均為7.7 μg/g。

2.3.2 加標(biāo)回收率和精密度實(shí)驗(yàn)

在優(yōu)化的儀器條件下，選取305 nm為激發(fā)波長(zhǎng)，442 nm為發(fā)射波長(zhǎng)，分別取三種不同的食品接觸材料，進(jìn)行VBL加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明，三種物質(zhì)分別在三個(gè)水平的加標(biāo)回收率均在92.9%～105.7%，加標(biāo)濃度測(cè)定值的RSD均小于5%，說(shuō)明方法具有較好的準(zhǔn)確度和良好的精密度。

圖3 熒光增白劑VBL、BA、CXT標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 3 The standard curves of the fluorescent whitening agents (VBL, BA, CXT).

/(mg·L-1)

3 結(jié)論

對(duì)比較有代表性的兩類(lèi)共14種熒光增白劑通過(guò)激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)的掃描確定了其最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)，可進(jìn)行熒光增白劑定性判斷。以三種常見(jiàn)的熒光增白劑VBL、BA、CXT為例，通過(guò)其遷移建立了熒光增白劑含量的定量測(cè)定方法，方法具有較好的加標(biāo)回收率和精密度，能有效滿足食品接觸材料樣品中熒光增白劑含量的測(cè)定，并且有利于實(shí)驗(yàn)人員的身體健康。

[1] 施顯赫,武彥文,侯敏,等.分子光譜技術(shù)在食品安全分析領(lǐng)域的應(yīng)用[J].現(xiàn)代儀器(ModernInstruments),2012,18(3):6-10.

[2] 羅貫中,劉祥,汪曉冬,等.熒光分光光度法測(cè)定生活用紙制品中的熒光增白劑[J].中國(guó)測(cè)試(ChinaMeasurement&Test),2009,35(4):68-70.

[3] 張秀青,邱化玉.熒光增白劑及其在造紙中的應(yīng)用[J].造紙化學(xué)品(PaperChemicals),2007(3):53-55.

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[5] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 5009.78—2003食品包裝用原紙衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

[6] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 27741—2011紙和紙板 可遷移性熒光增白劑的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

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Determination of Fluorescent Whitening Agents in Food ContactMaterials by Molecular Fluorescence Spectrometry

WANG Haitao， QU Zhiyong， WANG Li, QU Xia

(YantaiEntry&ExitEspectionandQuarantineBureau,Yantai,Shandong264000,China)

A qualitative and quantitative method were built for the determination of fluorescent whitening agents in food contact materials by molecular fluorescence spectrometry. The maximum excitation wavelength and the maximum emission wavelength of the fourteen fluorescent whitening agents were measured, and the qualitative results were obtained by the fluorescent spectrum. The quantitative determination method for fluorescent whitening agents was achieved by the analysis of the three common used stilbene-based fluorescent whitening agents (VBL, BA and CXT). The-results showed that the linear range of this method was 0～1.0 μg/mL with a good correlation coefficient (r2>0.999). The detect limit-was 2.3 μg/g with the recovery of 92.9%～106%. The relative standard deviation (RSD) was less than 5%. The proposed method can satisfy effectively the requirement of the determination of fluorescent whitening agents in food contact materials.

food contact material; fluorescent whitening agent; molecular fluorescence spectrometry

2016-01-10

2016-03-10

山東檢驗(yàn)檢疫局科技計(jì)劃項(xiàng)目(SK 201315)資助

王海濤，男，工程師，主要從事有害元素分析研究。E-mail: htwang08@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.02.002

O657.39；TH744.16

A

2095-1035(2016)02-0004-05