基于熒光探針的家具甲醛標準化檢測方法

Standardized Detection Method for Formaldehyde in Furniture Based on Fluorescent Probes

WANG Xing-di （DezhouProductQuality StandardMetrologyResearch Institute）

Abstract：Thispaper establishesastandardized method forrapidandaccurate formaldehydedetectionin furniture using fluorescent probes.By optimizing probe structure and detection conditions，a complete process for sample collection，preprocessing，and detection is developed.The method shows a strong linear relationship （ R²=0.9986 inthe range of 0.01～10.0mg/L ，with a detection limit of 0.005mg/L and the intra-day and inter-day precision （RSD） below 3% .Ithas excellntanti-interference ability，withthesignal changeofmain interfering substancesataconcentration of 50 times being less than ±5% .In actual sample testing，the relative deviation is under 5% ，compared with the HPLC referencemethod.This method is simple tooperate，andrespondsquickly，which is suitable forqualitycontroland standardizeddetectionofformaldehydein furniture.

Keywords：fluorescent probe，formaldehydein furniture，standardized detection

0 引言

甲醛作為家具制造過程中廣泛使用的原料之一，其釋放問題一直是消費者關注的焦點。傳統的甲醛檢測方法如氣相色譜法、高效液相色譜法等雖然準確度高，但設備昂貴、操作復雜、檢測周期長，難以滿足快速檢測的需求。近年來，熒光探針技術以其靈敏度高、選擇性好、響應快速等優勢，在甲醛檢測領域展現出巨大潛力。然而，目前缺乏統一的標準化檢測方法，導致檢測結果可比性差、重現性不足。因此，建立一種基于熒光探針的標準化甲醛檢測方法具有重要的理論意義和實踐價值。

1熒光探針檢測技術進展研究

熒光探針技術作為一種高靈敏度的檢測手段，近年來在甲醛檢測領域取得顯著進展。針對甲醛的熒光探針研究主要集中于探針的選擇性、靈敏度及響應速度的提升。多種基于芳香胺、酮類和腙類化合物的熒光探針被開發，其中，利用分子內氫鍵作用或共振效應的探針展現出較高的選擇性和穩定性[。為提高甲醛的響應信號，研究者通過引入不同的熒光基團或納米材料（如量子點）進行信號放大，從而有效提升了檢測的靈敏度與精度。此外，針對家具甲醛釋放的復雜性，研究中廣泛采用微流控芯片和便攜式檢測設備，確保了現場快速、無損的檢測需求。

2 熒光探針檢測原理與方法

2.1熒光探針作用機理

熒光探針通過與甲醛分子發生特定的化學反應，導致熒光信號變化，從而實現定量檢測。甲醛可通過與探針中的氨基、酮基或腙基等活性基團反應，形成氨基甲基化或加成產物[1]。這一過程引起探針分子結構變化，進而影響其光譜特性，特別是熒光發射強度的變化。熒光信號的增強或衰減與甲醛濃度成正比，能夠提供高靈敏度和高選擇性的檢測。

2.2檢測系統構建

熒光探針檢測系統由探針溶液、光源、光譜分析儀器及數據處理模塊組成。探針溶液根據甲醛的反應特性進行優化，確保快速、靈敏地響應。系統的核心在于光源的選擇與激發波長的匹配，以確保探針激發后的熒光信號能夠有效采集。光譜分析儀器通過測量熒光信號強度的變化，獲取甲醛濃度信息[2。

3 標準化檢測方法建立

3.1樣品采集與預處理

離邊緣 10cm 處固定點位，使用無塵棉簽蘸取提取液（乙醇：水 =7：3 ）擦拭1 0cm×10cm 面積區域。采樣點位設置5個，確保樣品代表性。采集的樣品立即置于4 °C 密封保存。預處理步驟包括：離心（ 4000r/ min， 10min ）去除雜質顆粒，上清液過 0.22μm 濾膜除去大分子干擾物。將處理后樣品用 pH7.4 磷酸鹽緩沖液稀釋至適當濃度范圍。樣品預處理過程嚴格控制溫度在4 °C ，避免甲醛揮發損失。制備平行樣品進行重復性驗證，相對標準偏差控制在 5% 以內。

3.2檢測流程標準化

采用自動進樣器向反應池中精確加入 200μL 預處理后的樣品溶液，注入 50μL 濃度為 1.0×10^-5 mol/L的熒光探針工作液[3]。采用程序控溫裝置將反應溫度穩定在 25±0.2C ，磁力攪拌速率設定為300r/min 。反應 15min 后，以 365nm 為激發波長，記錄500～600nm 范圍內的熒光發射光譜。每個樣品測定3次，取平均值。標準曲線采用系列濃度 （0.01，0.05 10.1，0.5，1.0，5.0，10.0mg/L， 甲醛標準溶液繪制。空白對照采用不含甲醛的提取液，按相同流程測定。每批樣品分析均進行質控樣品平行測定，確保檢測結果可靠性

3.3數據處理與分析

數據處理采用熒光強度比值法消除儀器波動影響。以 525nm 處熒光發射強度與空白對照的比值 （F/F₀ ）作為檢測信號，建立與甲醛濃度的線性關系。采用最小二乘法進行線性回歸，得到工作曲線方程 y=0.842x+0.156 （ R2=0.9986 ）。檢出限計算基于3倍標準偏差原則（ LOD=3S/K ），K為標準曲線斜率[3]。方法檢出限為 0.005mg/L ，定量限為 0.015mg/L 。

為驗證方法的線性范圍和精密度，測定了不同濃度甲醛標準溶液的熒光響應，結果詳見表1。

采用多點采樣法對家具表面進行取樣，選取距

從表1數據可見，在 0.01～10.0mg/L 濃度范圍內，方法顯示出優異的線性關系和重現性，RSD均小于 3% 。樣品測定結果經標準加入法驗證，回收率范圍 95.2%～103.8% 。數據分析采用SPSS25.0軟件進行方差分析和顯著性檢驗，置信區間設為 95% 。異常值判定采用Q檢驗法，確保數據質量。

4 方法驗證與應用

4.1方法學驗證

為確保所建立的熒光探針標準化檢測方法具有可靠的分析性能，研究根據分析方法學驗證指導原則，采用系統性能參數評價、精密度測試、準確度驗證和干擾實驗對方法進行全面驗證。系統性能參數包括理論塔板數（ N=8624 ）、分離度（ Rs=1.86 ）和拖尾因子（ Tf=1.12 ）均滿足分析要求。方法精密度通過日內（ n=6 和日間（連續5天）重復性試驗評價，相對標準偏差分別為 1.8% 和2.3% 。為驗證方法的準確度和抗干擾能力，進行了加標回收試驗和干擾實驗，結果詳見表2、3：

數據表明，該方法具有良好的準確度和選擇性。加標回收試驗中，在 0.1～5.0mg/L 濃度范圍內回收率達 96.8%～98.6% ，RSD均小于 2.5% ，表明方法準確度和精密度良好。共存物質干擾實驗結果顯示，在50倍濃度下常見干擾物對測定結果的影響均在 ±3.2% 以內，體現了方法優異的抗干擾能力。方法線性范圍寬 （0.01～10.0mg/L） ），相關系數高0 R2=0.9986 ），檢出限低 （0.005mg/L ），完全滿足家具甲醛含量檢測要求。探針溶液在4 °C 避光條件下可穩定儲存30天，信號強度變化小于 3% ，具有良好的儲存穩定性[4]。綜上所述，該方法各項性能指標均達到分析方法驗證要求，可作為家具甲醛含量檢測的可靠分析手段。

4.2方法穩定性研究

4.2.1環境因素影響

系統研究了溫度（ （15-35°C ）、相對濕度（ 30%～80% RH）和光照強度 （0～2000lx 對檢測結果的影響。實驗表明，溫度超出 25±5% 范圍時，熒光強度隨溫度升高呈負相關變化，每升高1 °C 信號降低 1.2% ；相對濕度在 60±10% 范圍外，探針與甲醛的反應動力學顯著變化，導致檢測信號偏差超過5% 。光照對熒光探針穩定性影響顯著，光照強度每增加 500lx ，探針溶液穩定性下降 8.3% 。基于實驗數據，確定最優檢測條件為：溫度 25±2°C ，相對濕度60±5% ，光照強度 ?500lx 在此條件下，檢測信號24小時內漂移小于 2% ，滿足分析要求。

4.2.2存儲穩定性評價

對探針溶液在4 °C 和25 °C 條件下進行90天儲存穩定性考察，監測熒光強度、 pH 值和探針結構完整性變化。結果顯示， 4°C 避光條件下，探針溶液30天內信號強度變化 lt;3% ， ΔpH 值保持在 7.4±0.2 范圍內；60天時信號強度下降 4.8% ；90天時信號強度降低 12.6% ，且出現探針分子部分水解。 25^°C 條件下，探針溶液15天后信號強度下降 6.5% ；30天后降低15.3% 。基于穩定性數據，規定探針溶液4 °C 避光儲存，有效期30天。使用期間須進行空白和標準曲線校準，確保檢測結果準確可靠。

4.3實際樣品檢測與應用

4.3.1樣品采樣策略設計方案

針對不同類型家具特點制定差異化采樣方案。實木板材和人造板采用 25cm² 網格劃分法，在距邊緣 10cm 處設置固定采樣點，單件樣品設置5個采樣點位。復合地板采樣點位選取表層涂裝區、封邊帶及基材裸露處，每個區域設置2個平行點位。軟體家具重點采集褶皺處和高頻接觸部位，采樣面積擴大至50cm² 。涂裝家具采樣點位布設在涂層完整區域，避開破損及接縫處。采樣溫度控制在 25±2°C ，相對濕度 60±5% ，采用無塵棉簽蘸取乙醇水溶液（7：3，v/v）進行表面擦拭采樣，采樣深度控制在 ：0.5mm ，確保采樣具有均勻性和代表性。

4.3.2基體效應研究

系統評估不同基質對檢測結果的影響。實木基材中提取物的本底熒光在 525nm 處產生 ±2.8% 的信號干擾，通過建立基質校正模型消除干擾。人造板中脲醛樹脂、三聚氰胺等黏合劑組分對探針選擇性影響顯著，在pH7.4條件下，黏合劑水解產物對熒光強度的影響控制在 ±3.5% 以內。涂層溶解實驗表明，溶劑對涂層的溶解性與檢測信號呈正相關，優化后的乙醇水溶液對涂層溶解度 lt;0.1% ，確保檢測結果準確性。基于基體效應數據，建立不同類型樣品的校正曲線，校正系數分別為：實木類0.972、人造板類1.035、涂裝類 0.986 。

4.3.3方法對比驗證

選取市售家具樣品9批次，包含實木板材3批次、人造板3批次、復合地板3批次，采用熒光法與HPLC法進行平行測定。樣品預處理采用統一方案：乙醇水溶液 （7：3，v/v） 提取，離心（ 4000r/min ，10min ），上清液過 0.22μm 濾膜。HPLC法采用C18色譜柱（ 250mm×4.6mm ， 5μm ，以乙腈-水（60：40）為流動相，流速 1.0mL/min ，柱溫 30^°C ，熒光檢測器激發波長 365nm ，發射波長 460nm， 方法比對結果詳見表4。

檢測結果表明，熒光法與HPLC參比方法的測定結果具有良好的一致性，相對偏差均小于 5% 。不同類型家具樣品的甲醛釋放量存在顯著差異，人造板材甲醛含量最高，實木板材最低。所有測定樣品的甲醛含量均符合GB18584—2001《室內裝飾裝修材料木家具中有害物質限量》標準要求。方法的檢測結果穩定可靠，適用于家具產品甲醛含量的快速篩查和質量控制。

5結語

本研究建立的熒光探針標準化檢測方法具有靈敏度高、選擇性好、操作簡便等特點，成功實現了家具甲醛含量的快速準確檢測。通過系統的方法學驗證和實際樣品測定，證實了該方法的可靠性和實用性。該方法的建立為家具產品甲醛含量的質量控制提供了新的技術支持，對推動家具行業標準化發展具有重要意義。未來研究可進一步優化探針結構，開發便攜式檢測設備，擴大方法的應用范圍，為家具產品甲醛檢測提供統一的技術依據。

參考文獻

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[3]章麗娜，李中秋，周大勇，等.國內外家具標準化體系的比較[J].廣東化工，2018，45（6）：151-153.

[4]《木家具中有害物質限量》3項標準審定會召開[J].家具，2012（1）：120.

作者簡介

王興弟，本科，一級注冊計量師，研究方向為產品質量檢驗檢測。

（責任編輯：袁文靜）