周利英,左鵬飛,朱 駿,常云芝,戴 璐
(1.昆山出入境檢驗檢疫局,昆山215300; 2.江蘇出入境檢驗檢疫局,南京210001)
熒光增白劑(FWAs)是一種能夠吸收不可見的紫外光,激發(fā)出可見的藍紫色熒光,增加光的總反射量,達到增白和增艷效果的有機化合物[1]。FWAs發(fā)現(xiàn)于20世紀20年代,由于其良好的增白效果,目前已廣泛應(yīng)用于紙張、紡織品、塑料制品和洗滌劑等領(lǐng)域中。FWAs會通過人體皮膚或口腔的接觸進入人體,在肝臟等主要器官蓄積,加重器官的負擔。大量醫(yī)學試驗證明,F(xiàn)WAs是潛在的致癌因素,會危害人體健康,同時,F(xiàn)WAs對環(huán)境也有潛在的危害[2]。近年來,隨著“藍月亮熒光增白劑事件”[3]和“紙制品被檢出熒光物質(zhì)”[4]等事件的頻發(fā),消費品中是否含有FWAs已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點問題,眾多學者開展了FWAs檢測技術(shù)的研究。本文綜述了近10年間國內(nèi)外FWAs檢測技術(shù)的最新進展,對光譜、色譜、質(zhì)譜等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)應(yīng)用于FWAs檢測的現(xiàn)狀進行了歸納和評述,希望能為FWAs的各項研究工作提供參考。
光譜分析技術(shù)是根據(jù)物質(zhì)的光譜來鑒別和確定物質(zhì)的化學組成和相對含量的一種分析方法,應(yīng)用在FWAs檢測中的有紫外分光光度法和熒光分光光度法。
紫外分光光度法(UV)是利用物質(zhì)分子對波長200~760nm的電磁波的吸收特性建立起來的一種定性和定量分析方法,是目前檢測FWAs的傳統(tǒng)方法之一,在眾多標準中有應(yīng)用。近年來利用該法檢 測FWAs的文獻見表1。
表1 紫外分光光度法檢測熒光增白劑Tab.1 Detection of FWAs by UV
由表1可知:UV的應(yīng)用范圍比較單一,僅應(yīng)用于紙制品中熒光增白劑85(VBL)的檢測。此法設(shè)備簡單、檢測速率較快,但是干擾因素多、靈敏度不高,只能測定FWAs的總量,無法分析具體種類,而且檢測時間應(yīng)盡量縮短,否則光照會使順反異構(gòu)體轉(zhuǎn)化,對結(jié)果有影響。
熒光分光光度法(FL)是利用熒光物質(zhì)經(jīng)紫外光激發(fā)后發(fā)射出熒光來進行定性或定量分析的方法。該法靈敏度高(比UV高2~3個數(shù)量級)、選擇性好,是近年來發(fā)展較為迅速的痕量分析方法,在FWAs檢測中應(yīng)用較多。其應(yīng)用文獻見表2。
表2 熒光分光光度法檢測熒光增白劑Tab.2 Detection of FWAs by FL
由表2可知:研究集中于近3年內(nèi)(2016年6篇、2015年2篇、2014年2篇)檢測1~3種FWAs;涉及紙制品及紙質(zhì)食品包裝材料、塑料及食品接觸塑料、洗滌劑等;前處理方法有水浴浸泡、超聲萃取、微波輔助萃取和直接溶解定容等;熒光分光光度法的激發(fā)波長和發(fā)射波長因種類的不同略有差異;檢出限和測定下限要優(yōu)于UV。
該法操作簡便,靈敏度較UV高,精密度和準確性好,檢出限低,在FWAs的應(yīng)用上更為廣泛。但是在使用該法時,同UV一樣,也要盡量縮短檢測時間。
有一些研究采用了紅外光譜圖像分析技術(shù)[27]以及熒光光譜圖像分析技術(shù)[28]。
色譜分析技術(shù)是一種分離和分析方法,它利用物質(zhì)性質(zhì)(極性、溶解性、離子交換能力等)的不同,當流動相攜帶樣品經(jīng)過固定相時,樣品中各物質(zhì)在兩相中不斷重新分配,從而達到分離和提純的效果。該分析技術(shù)在眾多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,也是目前檢測FWAs的最主要的分析技術(shù)之一。
高效液相色譜法(HPLC)是色譜法的一個重要分支,主要用于檢測沸點高、熱穩(wěn)定性差及相對分子質(zhì)量較大的物質(zhì),是目前技術(shù)相對成熟的一種檢測手段。
HPLC具有多種分離模式,可以選用不同的檢測器進行檢測,表3列出了應(yīng)用HPLC測定FWAs的文獻。
表3 高效液相色譜法檢測熒光增白劑Tab.3 Detection of FWAs by HPLC
表3(續(xù))
由表3可知:研究集中于近4年內(nèi)(2016年8篇、2015年14篇、2014年3篇、2013年4篇),以檢測多種FWAs為主;涉及紙制品和紙質(zhì)食品包裝、塑料和食品接觸材料、紡織制品、食品和食品模擬物、化妝用品;前處理方法以超聲萃取為主,也有采用水浴提取、回流提取和加速溶劑萃取,萃取液的凈化技術(shù)有固相萃取柱凈化和凝膠滲透色譜儀凈化;HPLC分析時檢測器以FLD居多,也有采用DAD和紫外檢測器;報道的檢出限或測定下限都很低。
HPLC是目前FWAs定量檢測的最重要的方法,應(yīng)用最廣泛,具有分離效果好、分析速率快、檢測靈敏度高等優(yōu)點,尤其是以反相色譜柱作為分離模式結(jié)合FLD檢測器進行檢測可以大大降低方法檢出限,但是樣品前處理相對復(fù)雜,對儀器和操作者的要求較高。
超高效液相色譜法(UHPLC)是一種全新的分離技術(shù),借助了HPLC的理論及原理,采用了超高壓輸液泵、高靈敏度檢測器和高效微粒固定相等全新技術(shù),其速率、靈敏度及分離度都要優(yōu)于HPLC。冼燕萍等[63]建立了固相萃取凈化結(jié)合UHPLC同時檢測洗滌用品中4種FWAs的分析方法,樣品用2%(體積分數(shù),下同)甲酸溶液和甲醇的混合液萃取,經(jīng)固相萃取小柱凈化處理,采用反相(RP)色譜柱,以乙酸銨和乙腈為流動相,DAD檢測,方法的測定下限為1.5~15μg·g-1。葉仲力等[64]建立了卷煙濾嘴接裝紙和成型紙中ABP和VBL檢測的UHPLC方法,樣品經(jīng)DMF超聲萃取,采用C18色譜柱,以乙腈和水為流動相,梯度洗脫,F(xiàn)LD檢測,檢出限為0.000 15,0.000 21mg·L-1,測定下限為0.000 42,0.000 56mg·L-1。LIAO 等[65]建立了測定面膜中4種FWAs的UHPLC分析方法,樣品經(jīng)固相萃取,采用DAD檢測,能夠?qū)WAs的反式和順式異構(gòu)體很好的分離,方法的測定下限為0.6~2.8μg·g-1。王天嬌等[66]建立了 UHPLC快速測定紙質(zhì)食品包裝材料中11種FWAs的檢測方法,樣品經(jīng)40%(體積分數(shù))乙腈溶液超聲萃取后,采用ACQUITY UPLC BEH C18柱分離,以乙腈-甲醇混合液和四丁基溴化銨-甲醇混合液為流動相,梯度洗脫,串聯(lián)FLD和DAD進行雙檢測器定性、定量測定,F(xiàn)LD檢出限為0.20~0.28μg·g-1,DAD檢出限為1.4~2.5μg·g-1。UHPLC操作簡便、分離速率快、重復(fù)性好、回收率高,與HPLC相比,減少了溶劑用量、降低了分析成本,是測定紙質(zhì)品中FWAs的有效方法。
超高效合相色譜法(UPC2)是最近提出的一種新的分離技術(shù),結(jié)合了超臨界流體色譜和超高效液相色譜的優(yōu)點,以二氧化碳為主要流動相,以少量有機溶劑為助溶劑,主要應(yīng)用于異構(gòu)體、手性化合物以及聚合物成分的檢測。湯娟等[67]利用UPC2建立了同時測定紡織品中8種FWAs的檢測方法,樣品經(jīng)二甲苯提取、濃縮、定容后,由UPC2進行定性、定量分析,采用 ACQUITY UPC2HSS C18SB 色譜柱,以超臨界二氧化碳-甲醇為流動相,梯度洗脫,8種FWAs的測定下限為0.70~0.95mg·L-1。UPC2分析時間短、試劑用量少、分離效率高、具有綠色環(huán)保等優(yōu)勢。
質(zhì)譜分析技術(shù)是利用電場和磁場分離不同質(zhì)荷比的運動離子,然后進行分析的方法,是物質(zhì)鑒定的最有效方法之一,可以測定相對分子質(zhì)量,確定化學式和鑒定結(jié)構(gòu)。在對FWAs進行檢測時,常常與色譜技術(shù)相結(jié)合。
液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)是以液相色譜(LC)作為分離系統(tǒng)、串聯(lián)質(zhì)譜作為檢測系統(tǒng),結(jié)合了兩者的優(yōu)點,具有其他分析方法無可比擬的靈敏度,對于復(fù)雜化合物的定性定量更為準確。近年來,高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UHPLC-MS/MS)應(yīng)用在FWAs檢測中成為研究熱點,具體見表4。
表4 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測熒光增白劑Tab.4 Detection of FWAs by LC-MS/MS
表4(續(xù))
由表4可知:研究集中在2013年和2014年,以檢測多種FWAs為主;涉及食品接觸塑料、紙質(zhì)食品接觸材料、洗滌用品、食用菌和紡織品;前處理采用超聲萃取、水浴提取和渦旋溶解;分離時采用LC、HPLC和UHPLC技術(shù),經(jīng)流動相梯度洗脫后,在質(zhì)譜的電噴霧電離模式、多反應(yīng)監(jiān)測模式下檢測;檢出限或測定下限要比單純的HPLC低很多。
LC-MS/MS定性準確、靈敏度高,簡化了樣品的前處理過程,結(jié)果準確,適用于復(fù)雜樣品中多種FWAs的同時測定和確證,是目前最有效的分析技術(shù)之一,但是設(shè)備價格昂貴,維護和使用成本很高,普及推廣使用存在困難。
液相色譜-串聯(lián)高分辨飛行時間質(zhì)譜法(LCTriple TOF MS)能精確測定化合物及其碎片離子的分子式和相對分子質(zhì)量,具有高分辨率、高靈敏度和高掃描速率等特點,定性、定量更為精準。SHADKAMI等[77]應(yīng)用 LC-Triple TOF MS分析了紙張中FWAs,用沸水提取,液相色譜分離、飛行時間質(zhì)譜定性表征了多種FWAs。杜志峰等[78]利用LC-Triple TOF MS建立了食品接觸紙包裝材料中7種FWAs的定量檢測方法,樣品經(jīng)三氯甲烷超聲萃取、濃縮,采用 Phenomenex Kinetex C18色譜柱,流動相為甲醇-0.1%甲酸溶液,梯度洗脫,在電噴霧正離子及飛行時間質(zhì)譜(TOF MS)觸發(fā)飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜(TOF MS/MS)的模式下檢測,7種FWAs的檢出限為0.001~0.005μg·g-1。
對FWAs進行檢測的其余儀器分析方法還有核磁共振法[79]、共振光散射光譜法[80]等。
總結(jié)現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在FWAs檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn):這些儀器分析技術(shù)與我國標準中應(yīng)用較多的白度法和紫外光照射法相比,已經(jīng)逐漸占據(jù)重要地位,顯示出不可替代的作用。光譜法設(shè)備易得、操作簡便,但是干擾因素多、靈敏度不高、準確度不夠,而且光照會影響檢測結(jié)果;色譜法分離效果好、分析速率快、檢測靈敏度高,應(yīng)用最為廣泛,尤其是新興的技術(shù);質(zhì)譜法定性準確、靈敏度高,質(zhì)譜與色譜技術(shù)的聯(lián)用是目前最有效的分析技術(shù)之一,但是設(shè)備價格昂貴,維護和使用成本高,普及困難。隨著人們對消費品質(zhì)量要求的提高和對環(huán)境保護意識的增強,對FWAs的樣品前處理和儀器分析技術(shù)的要求也更高。前處理技術(shù)將向快速高效、操作簡便、綠色環(huán)保的方向發(fā)展;儀器分析技術(shù)將向靈敏度高、選擇性好、抗干擾能力強、能更準確地對多種FWAs進行定性、定量檢測的方向發(fā)展。
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