熒光增白劑測試方法的現狀及展望

薛 偉，武江紅，李曉婷，姚晨之

（1.中輕日用化學檢驗認證有限公司，山西太原 030001；2.國家洗滌用品質量監督檢驗中心，山西太原 030001；3.山西能源學院，山西晉中 030600）

依據GB/T 6687—2006《染料名詞術語》，熒光增白劑是指在紫外光的照射下可以激發出藍光、紫光，與基質上的黃光互補而具有增白效果的一類無色熒光染料，利用光學上的補色作用使白色或淺色物品（如紡織品、塑料、紙張等）增白、增亮或增艷。熒光增白劑與物品之間不發生化學反應，僅依靠光學作用增強物體白度，利用熒光增強視覺的白度感。能夠發出熒光的天然物質不屬于熒光增白劑。從分子角度上來講，熒光增白劑是指含有芳香環的連續共軛體系，其芳香環上含有一個或多個取代基，取代基的數量及種類對熒光特性有較大影響。在紫外光照射下，結構通常不穩定，可由能量較低的反式結構轉變為能量較高的順式結構，發出熒光；處于高能態的順式結構不再能吸收紫外光轉化為可見光。

據報道，有不法商家為了使產品外觀更加鮮艷亮麗，在產品中添加過量的可遷移性熒光增白劑，部分熒光增白劑難以通過常規生理代謝排出體外，對使用者的健康安全造成潛在威脅。如在菇類產品中添加過量的熒光增白劑可以使其獲得更長的“保鮮期”，長期食用此類食材，熒光增白劑會在體內逐步累積，最終出現副反應。因此，確立熒光增白劑含量的分析測試方法十分必要。熒光增白劑產品含量的測定可有效評判其制備工藝，精確實施產品質量監控，反向促進工藝路線的優化改進。國內外法律法規和標準體系中對熒光增白劑含量的限制均有較明確的規定。例如，1991年美國食藥局發布的15號文件規定，允許在食品接觸用紙以及紙質材料中使用熒光增白劑，在非涂布紙以及紙板中的使用限量約為225.0 mg/kg，在涂布紙和紙板中的使用限量約為112.5 mg/kg。歐盟委員會曾在2009 年頒布1 號技術文件，在附錄中列出了接觸食品的紙以及紙質材料中不得檢出的26 種可遷移性二苯乙烯類熒光增白劑。GB/T 9985—2000《手洗餐具用洗滌劑》規定餐具洗滌劑產品中不應檢出熒光增白劑。然而，上述文件中僅有少數匹配了相應的分析測試方法。紡織行業標準FZ/T 01137—2016《紡織品熒光增白劑的測定》中規定通過高效液相色譜法測定染料索引號85（C.I.85）等9種熒光增白劑。

鑒于目前熒光增白劑分析測試方法的多樣化現狀，本文全面系統地介紹各類產品中熒光增白劑分析測試方法的最新進展，以期進一步加深對現有熒光增白劑分析測試方法的認識，并為熒光增白劑行業的持續健康有序發展提供參考依據。

1 前處理過程［1］

為了得到準確可靠的產品中熒光增白劑檢測結果，尋找一個可以高效、快速的前處理方式非常必要。常見的熒光增白劑前處理方式主要包括超聲振蕩/輔助提取法、加速溶劑提取法、索氏提取法、加熱提取法等。其中，超聲振蕩/輔助提取法是指在超聲波作用下，利用其熱效應、機械效應和空化作用等，大幅加速試樣中有效成分的釋放、擴散和溶解，使其快速進入溶劑，顯著提升提取效率。該方法是試樣前處理中使用頻率很高的方法。

當提取樣品中的熒光增白劑時，溶劑的選擇對提取效率有著至關重要的影響。常見的提取溶劑有甲醇、乙醇、氯仿、乙腈、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）以及水等，溶劑的選擇通常是根據所提取熒光增白劑的溶解性以及含有熒光增白劑產品的性質等共同決定的。

2 檢測方法

2.1 白度法

利用白度儀中的積分球測定試樣的絕對光譜漫反射率，以試樣的白度值作為結果判定其增白效果。例如在制備紙張時，向其中添加熒光增白劑，直接通過白度儀對比添加熒光增白劑前后紙張的白度值，以判定是否存在增白效果。該方法常用于檢驗紙張的增白效果，問題是耗時費力，結果易受操作人員、設備的影響，且對組成較復雜的試樣，結果可靠性有待考究。此外，白度法測定尚無統一的評判標準，該方法僅可作為定性判定，而不能用于測定熒光增白劑的具體種類或含量。

2.2 紫外燈照射法

紫外燈照射法通常是基于熒光增白劑吸收紫外光后發射出具有一定強度的藍紫色熒光，通過肉眼觀測試樣表面亮度或面積變化即可識別。該過程是在避光或暗室下進行的，使用的紫外光照射波長通常為254 nm 或365 nm。該方法操作簡單，方便快捷，對儀器設備要求較低，受人為因素影響較大，僅可定性判定有無熒光增白劑存在，不能判斷熒光增白劑具體種類，更不能測定具體含量。

2.3 共振光散射法

入射光照射到分子表面后發生散射現象，當其波長與分子吸收帶相仿時出現共振現象，增強信號后通過熒光光度計即可定量測定熒光增白劑含量。唐容等［2］通過共振光散射法測定餐巾紙中熒光增白劑VBL，檢出限為0.33 mg/kg，定量限為1.11 mg/kg，線性范圍為0～4.0 mg/L，加標回收率為87.4%～102.2%，相對標準偏差為1.3%～2.9%。該方法操作簡單，靈敏度較高，所使用儀器為普通的熒光光度計，易于實現。然而，其信號通常較弱，測定重復性較差，在熒光增白劑測定中應用較少。

2.4 毛細管電泳法

熒光增白劑中很大一部分為離子型物質，同時結構中帶有連續共軛體系，用毛細管電泳法可以有效分離。分離后的測定需要結合其他方法。由于種種原因，目前尚未大范圍推廣應用。

2.5 紫外分光光度法

利用物質對電磁波（波長范圍200～800 nm）吸收特性所建立的分析方法稱為紫外分光光度法（UV），該方法既可以定性檢測熒光增白劑是否存在，還可以對其進行定量分析，是傳統的熒光增白劑檢測方法。部分實驗通過該方法測定熒光增白劑含量，相關參數以及結果如表1所示。

表1 紫外分光光度法測定熒光增白劑［3-7］

該方法操作簡單、方便快捷，測定結果具有較高的準確度以及較好的重現性，可以用于檢測紡織品、紙制品、塑料等多種產品中的熒光增白劑，熒光增白劑類型則主要局限于VBL。然而，該方法不可測定熒光增白劑的具體種類及含量，僅能夠測定總量；對于較復雜的試樣，比如同時含有熒光增白劑和可吸收紫外線的其他助劑，該方法可能不適用。

2.6 熒光分光光度法

利用物質吸收短波長照射光后可以發射較長波長特征光譜的現象，對物質進行定性、定量分析。物質都有自身的特征熒光激發波長以及發射波長，通常激發波長在350 nm 附近，發射波長在430 nm 附近。經由熒光分光光度法測定熒光增白劑含量的測試條件及結果見表2。

表2 熒光分光光度法測定熒光增白劑［5，8-20］

該方法操作簡單、檢出限低，靈敏度較紫外分光光度法高2～3 級，可以滿足大多數日常檢測的需求，適用于紙制品、洗滌劑等產品中熒光增白劑含量的測定。由于不同熒光增白劑的特征激發波長和發射波長相對接近，該方法不可用于測定熒光增白劑的具體類別，而僅能用于測定總量，且操作需要在較短的時間內完成。此外，如果試樣中含有強熒光性的物質（如苯并芘），那么會對測試結果產生較大影響（使測試結果偏高）。

2.7 薄層色譜法

在流動相流經固定相的過程中，利用各成分對同一吸附劑吸附能力的不同，使流動相中的物質連續處于“吸附-脫附”的動態平衡狀態，最終達到分離各組分的目的。溶劑提取試樣后通過薄層色譜板進行分離，通過對比待測試樣與標準樣品在薄層色譜板的斑點位置、大小、熒光強度等，進而判斷是否含有熒光增白劑。該方法操作過程繁瑣，定性定量的準確度較低，使用頻率較低。

2.8 高效液相色譜法

高效液相色譜法（HPLC）利用物質溶解性、極性、離子交換能力等特性的不同，含有試樣的流動相流經色譜柱中的固定相時發生復雜的分配過程，最終達到分離提純試樣的目的。該方法主要適用于熱穩定性較差、沸點較高、相對分子質量大的物質，是色譜分析技術中相對較為成熟的一種方法。高效液相色譜法在熒光增白劑的檢測中應用較為廣泛，可以選擇不同的檢測器、流動相等儀器條件，同時達到理想的測試結果，表3列舉了相關文獻結果。

表3 高效液相色譜法測定熒光增白劑［21-70］

續表3

續表3

高效液相色譜法可以根據待測試樣的不同選擇合適的前處理方式（超聲、加熱、溶解等）、色譜柱（多為C18 柱）、檢測器（UVD、DAD 或FLD）以及流動相（甲醇、乙腈、水、四氫呋喃等）等儀器參數，具有定量精確度高、分離效果理想、檢測靈敏度高、分析速度快、檢出限低的特點，是目前最主要的熒光增白劑定量分析方法，適用于紙制品、紡織品、洗滌用品以及食品接觸材料等多類產品中熒光增白劑含量的測定。但是，復雜的前處理過程、相對昂貴的儀器以及需要配備專業的人員是當下發展的瓶頸。

2.9 液相色譜-質譜聯用法

質譜法常用來進行定性分析，但不能用來分析復雜的有機化合物，而且在進行定量分析時，需要經過一系列分離純化操作，過程相當繁瑣。而色譜法能夠有效分離分析有機化合物，特別適合定量分析，但是不易進行定性分析。兩者結合可以對復雜化合物進行有效的定性定量分析，使樣品前處理更加簡便，分析的化合物種類更全面，具有高效、快速、高靈敏度的特點。在熒光增白劑含量測定中，該技術已經進行了一定探索（見表4）。

液相色譜-質譜聯用技術的質譜條件可以選擇電噴霧離子源的正離子或負離子模式，過程監控常選擇多反應監測模式。該方法準確度高，能精準定性分析含多種熒光增白劑的復雜試樣，是效果較出色的分析方法，適用于塑料、紙制品、紡織品、食品接觸材料、洗滌用品等產品中熒光增白劑含量的測定。然而，該方法使用的設備價格昂貴，使用成本不菲。此外，儀器需要由專業人士維護，對操作人員的專業技能有較高要求，現階段難以大范圍推廣應用。

3 展望

熒光增白劑的檢測方法眾多，紫外燈照射法和高效液相色譜法分別是定性分析和定量檢測的主要方法。與標準體系中常用的紫外燈照射法相比，光譜法和色譜法的儀器定量分析法大有取而代之之勢。光譜法所用設備簡單，易于操作，耗時較短，但是測定精度有限，重現性較差，影響因素較多；色譜法檢測靈敏度高，重復性好，但是設備昂貴，維護成本較高。鑒于熒光增白劑種類繁多，產品結構較為相似，未來分析測試在以下方面仍需發展：（1）同時高效定量測定多種不同的熒光增白劑；（2）如何針對復雜的樣品建立合適的前處理方法，精確提取熒光增白劑，便于后續快捷高效分析；（3）主流的高效液相色譜法耗時較長，在保證精確程度的前提下，發展快速測定方法對推廣應用意義重大，尤其是現場檢測；（4）大型儀器測定熒光增白劑精度較高，然而設備昂貴、維護費用較高，如何在保證高精確程度的情況下大幅度減少設備購置、維護費用，依然是不小的挑戰；（5）分析測試所用液相色譜儀、液相色譜-質譜聯用儀等儀器尺寸龐大，減小其尺寸，便于搬運攜帶，是未來熒光增白劑檢測發展的重要方向；（6）熒光增白劑的分析測試有多種方法，各有利弊，持續研發更加全面均衡的測試方法任重道遠。