分子熒光光譜法測定食品接觸材料中熒光增白劑

王海濤 曲志勇 王 莉 曲 霞

(煙臺出入境檢驗檢疫局，山東 煙臺 264000)

分子熒光光譜法測定食品接觸材料中熒光增白劑

王海濤 曲志勇 王 莉 曲 霞

(煙臺出入境檢驗檢疫局，山東 煙臺 264000)

建立了分子熒光光譜法對熒光增白劑的定性和定量測定方法。對14種熒光增白劑通過進行激發波長和發射波長的掃描確定了其最大激發波長和最大發射波長，可結合進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，通過其遷移建立了定量測定熒光增白劑含量的方法。結果表明，三種熒光增白劑在0～1.0 μg/mL范圍內線性關系良好(相關系數r2>0.999),檢出限均為2.3 μg/g，加標回收率均為92.9%～106%，相對標準偏差均小于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

隨著經濟的發展和生活水平的提高，人們對食品衛生和食品安全越來越重視。食品接觸材料直接與食品接觸，其衛生安全性直接關系到人體健康，原材料的質量安全尤為重要。熒光增白劑是一種能吸收紫外光發出藍-紫色熒光，達到增白增艷效果的化學物質，在紙質制品、塑料制品、洗滌制品等產品中有廣泛的應用[1-4]。醫學臨床實驗表明，熒光增白劑等熒光類物質是一種對人體有害的化學品，其一旦進入人體與蛋白質結合，很難通過正常代謝排出體外，使用熒光白度超標的紙品后，消費者身體健康會受到嚴重危害。目前，方便面、奶茶等食品用紙杯、紙碗產品一般為雙層淋膜產品(如聚乙烯)，與食品直接接觸的紙材料部分應符合“食品包裝用原紙衛生標準”，淋膜材料應符合相應標準。

目前，國家標準“GB/T 5009.78—2003”以及“GB/T 27741—2011”規定了紙中熒光增白劑的檢測方法[5-6]——紫外可見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：一是熒光物質的定性判斷和定量均需要紫外燈，而紫外燈在長久的使用會對實驗操作者產生一定的傷害，二是方法主要是針對紙質樣品中的熒光增白劑VBL的檢測，但目前熒光增白劑的種類繁多，在紙、塑料等用品中均有添加，因此標準方法具有一定的局限性。分子熒光光度法既可進行熒光物質的定性檢測，也能根據熒光物質的類別進行提取和定量檢測，方法快速簡單、安全準確。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

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

熒光增白劑標準樣品VBL、CXT、BBU、CB5-K、BA、MST、OB、EBF、ER均購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均購置于阿拉丁試劑(上海)有限公司；甲苯、苯、乙酸(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 分子熒光光度計儀器條件優化

激發光波長變化時，熒光發射波長的位置不變，熒光的相對強度發生變化，在最佳激發波長下的熒光相對強度最大，經過多次篩選，儀器分析最優條件為激發光狹縫(EX slit)5 nm，發射光狹縫(EM slit)5 nm，光電倍增管檢測器電壓(PMT Voltage)400 V。

1.2.2 熒光增白劑的定性測定

在優化的儀器條件下，在350～600 nm的區域下發射，不同吸收波長的熒光增白劑會有不同的最大發射波長，在設定最大發射波長條件下，在200～400 nm的區域下激發，不同熒光增白劑會有不同的最大激發波長。

1.2.3 三種熒光增白劑標準溶液系列的配制

分別準確稱取三種熒光增白劑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標準儲備溶液，分別用水逐級稀釋至濃度為0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 μg/mL系列標準溶液。

1.2.4 樣品的定量測定

對能盛裝液體的，直接加入80 ℃去離子水，在暗處放置2 h，對不能盛裝液體的，將其剪成5 cm×5 cm的碎片，稱取0.050 g樣品，加入50 mL去離子水，在暗處放置2 h，將浸泡液進行測定。

2 結果與討論

2.1 選擇合適的溶劑和溶解方法

經實驗發現，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度測定要求，在定性實驗中對不同類型的熒光增白劑分別選擇水、甲苯溶劑進行溶解。

2.2 熒光增白劑定性分析方法的建立

選用一較低的激發波長，發射波長在350～600 nm范圍內進行掃描，可獲取不同熒光增白劑的最大發射波長，在最大發射波長條件下，設定激發波長200～400 nm范圍進行掃描，可獲取不同熒光增白劑的最大激發波長。同時，由于熒光物質本身具有固定的吸收區和發射區，并有固定的最大激發波長和最大發射波長，因此可以利用該性質，建立熒光增白劑定性分析方法，對不同熒光增白劑進行鑒別[7]。

通過實驗得到14種不同熒光增白劑的最大激發波長和最大發射波長，具體見圖1、圖2。由圖1、2可知，同種類別性質的熒光增白劑的最大激發波長和最大發射波長有些接近，單獨采用最大激發波長或最大發射波長對一些熒光增白劑不能很好地進行定性鑒別，但是利用最大激發波長和最大發射波長組合，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波長和最大發射波長組合不同，可以很滿意地定性鑒別熒光增白劑的類別。

圖1 不同熒光增白劑的最大發射波長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

目前國內外熒光增白劑種類共幾十種，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，紙中熒光增白劑主要是VBL，塑料中添加的主要是OB，但隨著種類的研發，越來越多的不同品種應用于生產和實際應用，本實驗主要是以VBL、BA、CXT三種熒光增白劑為例進行定量方法實驗。

VBL、BA、CXT三種熒光增白劑屬于雙三嗪氨基二苯乙烯類型熒光增白劑，在造紙業中應用的熒光增白劑有80%屬于二苯乙烯型，由圖1、圖2的圖譜我們也發現這三種熒光增白劑最大激發波長和發射波長基本一致，這主要是因為這三種熒光增白劑都屬于二苯乙烯型，分子中都具有較長的共軛體系，且都具有供電子基團(-OH，-NR等)，影響其熒光特性的部分化學結構類似[2]，所以本實驗測量這三種熒光增白劑時選取305 nm為激發波長，442 nm為發射波長進行定量測定。結果見圖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，三種熒光物質的靈敏度(R2)基本一致，因此完全可以以一種熒光物質定量代表三種的，由于三種物質均為二苯乙烯型熒光增白劑，這也主要是目前標準中僅測定熒光增白劑VBL含量的原因。

圖2 不同熒光增白劑的最大激發波長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，測定浸泡液11次，計算其熒光強度的標準偏差，用以計算出方法的檢出限(LOD)和定量限(LQD)，按照IUPAC對檢出限的規定，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 加標回收率和精密度實驗

在優化的儀器條件下，選取305 nm為激發波長，442 nm為發射波長，分別取三種不同的食品接觸材料，進行VBL加標回收實驗，結果見表1。結果表明，三種物質分別在三個水平的加標回收率均在92.9%～105.7%，加標濃度測定值的RSD均小于5%，說明方法具有較好的準確度和良好的精密度。

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

/(mg·L-1)

3 結論

對比較有代表性的兩類共14種熒光增白劑通過激發波長和發射波長的掃描確定了其最大激發波長和最大發射波長，可進行熒光增白劑定性判斷。以三種常見的熒光增白劑VBL、BA、CXT為例，通過其遷移建立了熒光增白劑含量的定量測定方法，方法具有較好的加標回收率和精密度，能有效滿足食品接觸材料樣品中熒光增白劑含量的測定，并且有利于實驗人員的身體健康。

[1] 施顯赫,武彥文,侯敏,等.分子光譜技術在食品安全分析領域的應用[J].現代儀器(ModernInstruments),2012,18(3):6-10.

[2] 羅貫中,劉祥,汪曉冬,等.熒光分光光度法測定生活用紙制品中的熒光增白劑[J].中國測試(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用[J].造紙化學品(PaperChemicals),2007(3):53-55.

[4] 羅磊,喬輝,吳立峰.影響熒光增白劑在塑料中增白效果因素的研究[J].塑料(Plastics),2006,35(4):89-97.

[5] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 5009.78—2003食品包裝用原紙衛生標準的分析方法[S].北京:中國標準出版社,2003.

[6] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 27741—2011紙和紙板 可遷移性熒光增白劑的測定[S].北京:中國標準出版社,2011.

[7] 譚曜,王群威,許迪明,等.塑料制品中熒光性增白劑定性定量測定方法的建立[J].塑料工業(ChinaPlasticsIndustry),2011,39(6):52-55.

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

山東檢驗檢疫局科技計劃項目(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