紙制品白亮的“秘密”
——幾種不同日用紙制品中熒光增白劑的檢測(cè)

◆北京市第三十五中學(xué) 戴茗爍 尚 楊 張晶晶 徐嘉晗

隨著“禁塑令”的實(shí)施，在食用級(jí)一次性包裝品“家族”中，紙碗、紙袋的使用越來(lái)越普遍。這類紙包裝品外表白亮，甚至有點(diǎn)刺眼。它們是否會(huì)污染食物？

帶著這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)趯W(xué)校納米化學(xué)實(shí)驗(yàn)室老師的指導(dǎo)下開(kāi)始了探究。首先我們查閱文獻(xiàn)資料，了解紙制品白亮的原因。

原來(lái)，大多數(shù)特別白亮的紙制品中添加了一類能提高產(chǎn)品白亮度的有機(jī)化合物——熒光增白劑。熒光增白劑是一種復(fù)雜的化合物，被人體吸收后不易被分解，可與人體中的蛋白質(zhì)結(jié)合阻礙傷口愈合，有致癌風(fēng)險(xiǎn)。而熒光增白劑廣泛應(yīng)用于食品包裝、面膜、紙質(zhì)用品等，給人們帶來(lái)了健康風(fēng)險(xiǎn)。有效監(jiān)控紙制品中熒光增白劑的含量是相對(duì)有效的控制方法，所以提高熒光增白劑的檢測(cè)精度變得尤為重要。

本研究通過(guò)對(duì)檢測(cè)方法中萃取劑pH值和萃取溫度的篩選，嘗試得到一套最佳的熒光增白劑檢測(cè)方案，為食品安全中食品包裝的熒光增白劑檢測(cè)提供依據(jù)。

一、實(shí)驗(yàn)原理與基本步驟

1.熒光劑的提取

根據(jù)熒光增白劑的性質(zhì)，利用NaOH溶液提取紙制品中的熒光增白劑。

2.提取條件的優(yōu)化步驟

首先，對(duì)用標(biāo)準(zhǔn)熒光增白劑溶液浸泡后的紙樣品進(jìn)行反向提取，根據(jù)提取液的吸光度的大小，確定最佳的pH值提取條件。具體步驟如下。

配制1 mol/L的熒光增白劑溶液，將100 g剪好的1 cm2濾紙碎片放入小燒杯，加入一定體積的1 mol/L的熒光增白劑，充分?jǐn)嚢杌靹蚝笕〕觯诎堤幜栏伞?/p>

利用1 mol/L NaOH溶液分別配制pH值為8、9、10、11、12的NaOH溶液，以pH值為7的去離子水作為對(duì)照。分別取0.4 g晾干的濾紙放入10 mL離心管中，分為6組，每組3管。6組中分別加入10 mLpH值為7、8、9、10、11、12的對(duì)照液、NaOH溶液，用皮筋捆綁后超聲萃取20 min。用注射劑吸取萃取后的溶液，并用0.45μm 濾紙過(guò)濾至石英比色皿中，在350 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值。

超聲溫度的確定方法同上，將測(cè)試條件中的變量改為不同溫度，其他步驟相同。

3.熒光增白劑含量的計(jì)算方法與標(biāo)準(zhǔn)曲線公式

根據(jù)朗伯比爾定律，有機(jī)共軛化合物的吸光度與其濃度呈線性關(guān)系。由于熒光增白劑的標(biāo)準(zhǔn)樣品在350 nm具有最大吸光度，因此配制不同濃度的熒光增白劑溶液并測(cè)試其在350 nm的吸光度，然后擬合公式，得到熒光增白劑濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線公式。標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作方法如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

稱取0.01 g熒光增白劑，并加入一定體積的pH值為12的NaOH溶液，攪拌至全部溶解后，轉(zhuǎn)入100 mL的容量瓶定容。將得到的標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)入燒杯中，分別吸取5 mL、10 mL、15 mL、20 mL的溶液至100 mL容量瓶中，加入pH值為12的NaOH溶液定容，配置成5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L濃度的溶液。

最后，將不同濃度的熒光增白劑放入比色皿中，在350 nm下測(cè)定波長(zhǎng)，并用Excel擬合得到標(biāo)準(zhǔn)曲線公式。

4.熒光增白劑含量的測(cè)定

利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定提取液在350 nm處的吸光度，并將吸光度的值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線公式中，計(jì)算不同紙制品中熒光增白劑的含量。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1.不同pH值提取液對(duì)熒光增白劑檢測(cè)的影響

選取NaOH溶液作為熒光增白劑的提取液。為確認(rèn)NaOH溶液的最佳提取濃度，利用不同濃度的NaOH溶液，首先提取已知濃度的熒光增白劑浸泡過(guò)的濾紙，然后根據(jù)所得提取液的吸光度判斷最佳提取條件。結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同pH值的NaOH溶液（含對(duì)照液）提取的熒光增白劑的吸光度

根據(jù)圖2，溶液的pH值為12時(shí)，提吸光度取出的熒光增白劑的吸光度最高，說(shuō)明其提取出的含量最多。因此我們認(rèn)為，選取pH值為12的NaOH溶液作為指示劑效果最明顯，故選取pH值為12的溶液作為提取液。

2.探究超聲波溫度對(duì)熒光增白劑萃取結(jié)果的影響

為探究超聲波溫度對(duì)熒光增白劑萃取結(jié)果的影響，我們分別取0.4 g晾干的濾紙于10 mL的離心管中，共12支，每三支為一組，分為四組，并加入10 mLpH值為12的NaOH溶液。之后，分別將每組離心管放入室溫（25 ℃）、40 ℃、60 ℃、80 ℃的超聲波浸提20 min。浸提后用注射器吸取，并用0.45 μm的濾紙過(guò)濾至比色皿中，用分光光度計(jì)，在350 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同溫度下，pH值為12的NaOH溶液提取的熒光增白劑溶液的吸光度

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們得出吸光度的數(shù)值隨著溫度升高，先增加后降低。在40 ℃和60 ℃時(shí)的吸光度較高，其中，40 ℃時(shí)的吸光度為0.218，略高于60 ℃時(shí)的吸光度0.216。因此我們認(rèn)為，40 ℃為最佳萃取溫度。

3.不同食品包裝的熒光增白劑檢測(cè)

我們選取了5種食品紙質(zhì)包裝的樣品進(jìn)行檢測(cè)，分別是某快餐品牌雞翅薄紙包裝、某快餐品牌漢堡厚紙包裝、紙質(zhì)吸管、某零食包裝盒以及A4紙。將紙制品（無(wú)印刷）部分剪成塊狀，并稱取0.5 g于50 mL的離心管中，每組3支。具體提取條件是：pH值為12的NaOH溶液10 mL、超聲波溫度40℃、超聲浸提時(shí)間20 min。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。利用上一步驟得出的標(biāo)準(zhǔn)曲線公式，將食品包裝的吸光度A代入公式計(jì)算并得出每個(gè)食品包裝中的熒光增白劑含量(mg/g)。計(jì)算結(jié)果顯示，樣品中某快餐品牌薄紙包裝中的熒光增白劑含量最多，A4紙中的熒光增白劑含量最少。

表1 不同食品包裝的熒光增白劑含量

4.不同紙巾的熒光增白劑檢測(cè)

表2 不同紙巾的熒光增白劑含量

我們選取白色廁紙、黃色廁紙、抽紙、手帕紙四種樣品進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)步驟和條件同上。將每組所得測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算平均值列入表格，計(jì)算結(jié)果表明，手帕紙的熒光增白劑含量最多，白色廁紙的熒光增白劑含量最少。

5.不同樣品在熒光顯微鏡下的觀察結(jié)果

在熒光顯微鏡的藍(lán)色光線下觀察四種樣品，分別為黃色廁紙、手帕紙、A4紙和零食包裝盒。觀察結(jié)果如圖4所示。

圖4 四種樣品在熒光顯微鏡下的觀測(cè)圖

熒光顯微鏡觀測(cè)結(jié)果表明，四種樣品均含熒光增白劑。具體來(lái)說(shuō)，在同種藍(lán)光照射下觀測(cè)時(shí)，樣品顯示的顏色會(huì)隨著其熒光增白劑含量的減少而由黃變綠。

其中，熒光增白劑含量最少的是A4紙，它在熒光顯微鏡下呈亮綠色；熒光增白劑含量最高的是黃色廁紙，在熒光顯微鏡下呈黃色，并且比其他熒光增白劑含量較低的樣品明顯偏黃。該結(jié)果也證明，上述利用分光光度計(jì)的檢測(cè)方式是有效的。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.通過(guò)對(duì)檢驗(yàn)方法中萃取劑pH值和萃取溫度的篩選，我們認(rèn)為pH值為12、溫度為40 ℃是檢測(cè)熒光增白劑的最佳條件。

2.在最佳檢測(cè)條件下，我們得到了標(biāo)準(zhǔn)曲線公式y(tǒng)=0.0039x+0.1445。

3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線公式，我們檢測(cè)了五種食品包裝和四種紙巾中的熒光增白劑含量。結(jié)果顯示，在五種食品包裝中，某快餐品牌雞翅薄紙包裝的熒光增白劑含量最高；在四種紙巾中，手帕紙的熒光增白劑含量最高。

四、實(shí)驗(yàn)建議

1.我們測(cè)得黃色廁紙中的熒光增白劑含量高于白色廁紙。日常生活中，不少商家都將“原漿原色”作為營(yíng)銷噱頭，導(dǎo)致人們普遍認(rèn)為黃色紙制品比白色紙制品更安全。但事實(shí)上，只有符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)的紙制品才是好紙制品，不能簡(jiǎn)單地通過(guò)顏色來(lái)判定紙制品的安全性。

2.根據(jù)提取溫度對(duì)提取效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提取出的熒光增白劑的含量隨溫度升高先增加后降低，在40℃時(shí)提取出的量最高。因此我們建議，盡量減少食品，尤其是高溫中的食品在紙質(zhì)包裝中的時(shí)間。（指導(dǎo)老師：杜春燕）

專家點(diǎn)評(píng)

作者對(duì)熒光增白劑這種在紙巾等物品中常見(jiàn)的添加物進(jìn)行研究，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，嘗試得到一套最佳的熒光增白劑檢測(cè)方案，為食品安全中食品包裝熒光增白劑的檢測(cè)提供依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理清晰，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。

建議在實(shí)驗(yàn)時(shí)注重實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，例如在進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)注明檢測(cè)樣品的品牌，否則在論文發(fā)表后，容易引起人們對(duì)所有品牌的質(zhì)疑和恐慌。

在論文寫(xiě)作過(guò)程中多關(guān)注文獻(xiàn)檢索，例如，并非所有的熒光增白劑都對(duì)人體有害，只有“可遷移性熒光物質(zhì)”才對(duì)人體有危害作用，籠統(tǒng)地認(rèn)為所有的熒光增白劑對(duì)人體都有危害作用是不恰當(dāng)、不科學(xué)的。