液相色谱－串联质谱法分析爆米花桶水浸泡液中的荧光增白剂

刘 峻 李 军 李建中 秦紫明

(上海市质量监督检验技术研究院，上海，200233)

对于荧光增白剂［1-4］的快速检测和定性定量是纸质包装材料检验中的热点。目前研究较多的有白度法、荧光检测法和液相色谱法等。但目前还没有一种方法被制定成为标准，因此对如何检测食品包装用纸中是否含有荧光增白剂、荧光增白剂的迁移性能、添加荧光增白剂的种类、确定荧光增白剂含量等的研究仍然非常有必要。

目前已经发现的荧光增白剂有近千种，先后投放市场的商品牌号有百余个，它们分属于15 种基本化学结构类型。用于造纸工业的荧光增白剂的主要品种其化学结构类型属双三臻氨基二苯乙烯类型。该类型荧光增白剂的适用范围很广，除用于造纸工业外还用于纺织印染、洗涤剂、涂料、感光材料等领域。目前市场上使用较广泛的双三臻氨基二苯乙烯类荧光物质主要有荧光增白剂VBL、APC、APH、SPP。荧光增白剂常含有苯、萘、唑、噻吩等基团［5］。荧光增白剂被添加到诸如爆米花桶等食品包装纸中会被饮料或食品富含的油脂溶解，从而进入人体，因此我国禁止与食品接触的纸张中含荧光增白剂。

国内对于纸张中荧光增白剂的检测主要根据GB11680—1989 食品包装用原纸卫生标准，标准中规定:纸中最大荧光面积不得大于5 mm2。虽然限定条件不同，但其共同的判断方法都是参照GB/T 5009.78—2003 食品包装用原纸卫生标准的分析方法进行检测。就是将试样置于波长为254 nm 和365 nm 的紫外光下观察纸张中的最大荧光面积。该方法仅凭借检验员肉眼观察，无法定量地评定荧光增白剂，且检测中受人为因素、环境因素的影响较大，易造成判断的差异［6-7］。

最新制定的荧光增白剂产品标准HG/T 3703—2009 荧光增白剂OB-1 (C. I. 荧光增白剂393)，采用液相色谱法对于荧光增白剂进行判定，这是一个非常有效的定性定量的方法，但是由于荧光增白剂种类多，有些荧光增白剂结构相同很难通过极性分离的方法实现定性定量。

发达国家在对于食品接触材料的检测中越来越重视模拟实际使用环境以测试有害物质的迁移情况。纸张中荧光增白剂迁移检测方法主要有台湾省标准CNS 11820—2007 纸制品之可迁移性荧光物质试验法、欧盟标准EN648—2006 与食品接触的纸和纸板-荧光增白剂牢度的测定，其主要区别见表1。

荧光增白剂迁移量的检测方法正在被越来越多的国家接受和使用，但是这些方法仍然无法定性迁移出的荧光增白剂的种类［8-13］。

本实验主要使用液相色谱-串联质谱(LC-MS)的方法测试了近期上海地区流通领域的爆米花桶中荧光增白剂的种类和含量，通过这一方法可以准确而有效地检测判断荧光增白剂种类并能测试极低含量的荧光增白剂迁移情况，为荧光增白剂监管和分析提供了一种新的方法。

2 实 验

2.1 仪器与试剂

安捷伦1260 色谱仪串接安捷伦6460 三重四极杆质谱仪。

荧光增白剂VBL、APC、APH、SPP 标准物质(传化集团提供，纯度大于95%);分子结构式见表2［14-17］。

2.2 实验方法

2.2.1 样品荧光增白物质的提取

采用液相色谱-串联质谱法测定按照GB11680—1989 判定为不合格的8 组含有荧光的爆米花桶中的荧光增白剂。样品处理:将样品剪至1 cm ×1 cm 大小，称取1 g 剪碎后的样品 (精确至0.1 mg)于100 mL磨口锥形瓶中，用100 mL 去离子水常温浸泡48 h，浸泡液经0.5 μm 水性滤膜过滤后用于测定，每个样品测试2 次取平均值。

2.2.2 液相色谱-串联质谱测试条件

(1)色谱条件 流动相:A (水)，B (甲醇);流量采用梯度流量，流量设置见表3。C18-色谱柱:2.1 mm (内径) ×100 mm ，填料粒径2.7 μm。进样量:20 μL。柱温箱温度:40℃。流速:0.3 mL/min。

(2)质谱条件 离子源:ESI 源。碰撞气:氮气。离子喷射电压:4000 V。温度:325℃。气体流量:6 L/min。雾化器压力:0.3 MPa。扫描模式:质谱多反应监测(MRM)扫描。

2.2.3 荧光增白剂标准溶液

准确称取VBL、APC、APH、SPP 4 种荧光增白剂各5 mg，将4 种荧光增白剂倒入小烧杯中，加入水溶解后移入100 mL 棕色容量瓶中定容至刻度，此溶液为50 mg/L 的混合标准储备液，将标准溶液通过两次稀释的方法配置成浓度10 ～1000 ng/mL 的溶液。

表1 CNS 11820—2007 与EN648—2006 间的主要区别

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表3 液相色谱梯度流量条件

使用式(1)计算含有荧光的爆米花桶中可迁移荧光增白剂含量。

式中，ω 为可迁移荧光增白剂迁移量，mg/kg;b为溶液中可迁移荧光增白剂含量，ng/mL;V 为浸泡溶液量，mL;m 为样品质量，g;F 为溶液稀释倍数。

3 结果与讨论

3.1 特征离子与保留时间

通过对液相色谱-串联质谱仪的碰撞能和毛细管电压等参数进行优化，确认了4 种荧光增白剂的保留时间见图1，特征子离子见表4。

虽然由图1 可知，4 种化合物通过色谱柱分离的方法并未能彻底分离，APC 和SPP 的保留时间差异仅为0.03 min，但是由于其具有不同的特征离子碎片，因此可以通过多反应监测的方法将这两种化合物有效地分离和表征，见图2［12-13］。

表4 4 种荧光增白剂的离子质荷比和保留时间

表5 4 种荧光增白剂线性方程和信噪比

表6 爆米花桶中APC 含量的测定

表7 4#样品重复性检测结果及相对标准偏差

3.2 线性与检出限

在确认特征子离子后，在一定浓度范围内测试样品浓度值x 与信号强度y 之间的线性关系，见表5。由表5 可知，VBL 和APC 在10 ～1000 ng/mL 浓度范围内，SPP 和APH 在10 ～200 ng/mL 浓度范围内，测试样品浓度值x 与信号强度y 之间的线性相关性都高于0.9950，成线性关系。

仪器的检测低限计算如式(2)所示，C 代表配制标准溶液浓度，为10 ng/mL;S =10，代表仪器的检测低限以10 倍噪声计算;R 表示浓度为10 ng/mL标准溶液下测得的信噪比。按标准条件进样量，测得各标准物质的信噪比(S/N)，见表5。

3.3 样品分析

在完成线性分析的基础上，对8 组含有荧光的爆米花桶进行了检测分析，结果见表6。通过检测证明这8 种含有荧光的样品中的荧光增白剂都是APC，也就是荧光增白剂220，未检出其他荧光增白剂。

通过换算可以发现，虽然通过肉眼观察的方式各个爆米花桶荧光增白剂含量都不合格，但是各个爆米花桶中的荧光增白剂可迁移量还是有差别的，其可迁移量从0.7 mg/kg 到23.2 mg/kg不等。

3.4 精密度与回收率

为分析测试的精密度，称取6 份4#样品，使用去离子水，常温下浸泡48 h后进行分析测定，所得重复性数据如表7所示。由表7 可知，样品6 次分析测定相对标准偏差(RSD)小于10%，能满足检测分析的要求。

分别对1#和4#样品进行加标回收率实验，结果见表8 和表9。两组样品不同浓度的加标回收率在84.0% ～96.7%之间。这表明本方法具有较高的准确度和精密度［5］。

4 结 论

4.1 以荧光增白剂VBL、APC、SPP、APH为标准物质，结合液相色谱-串联质谱法(LC-MS)检测纸张中的荧光增白剂的迁移。结果证明4 种荧光增白剂浓度与信号强度之间具有很好的线性对应的关系，VBL、APC 在10 ～1000 ng/mL 浓度范围内，SPP、APH 在10 ～200 ng/mL 浓度范围内，线性相关性R2高于0.9950，4 种荧光增白剂检出限都低于10 ng/mL。

表8 1#样品的加标回收率

表9 4#样品的加标回收率

4.2 通过使用液相色谱-串联质谱仪分别对8 种含有荧光的爆米花桶检测发现，爆米花桶的水浸泡液中确实存在荧光增白剂，且都是荧光增白剂APC，其可迁移量从0. 7 mg/kg 到23. 2 mg/kg 不等，样品6 次分析测定相对标准偏差 (RSD)小于10%，加标回收率在84. 0% ～96. 7%之间。由此认为对于纸张中荧光增白剂可迁移量的测试和分析，液相色谱-串联质谱法是一个可以准确定性定量的方法。

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