分子荧光光谱法测定食品接触材料中荧光增白剂

王海涛 曲志勇 王 莉 曲 霞

(烟台出入境检验检疫局，山东 烟台 264000)

分子荧光光谱法测定食品接触材料中荧光增白剂

王海涛 曲志勇 王 莉 曲 霞

(烟台出入境检验检疫局，山东 烟台 264000)

建立了分子荧光光谱法对荧光增白剂的定性和定量测定方法。对14种荧光增白剂通过进行激发波长和发射波长的扫描确定了其最大激发波长和最大发射波长，可结合进行荧光增白剂定性判断，并以三种常用的二苯乙烯型荧光增白剂VBL、BA、CXT为例，通过其迁移建立了定量测定荧光增白剂含量的方法。结果表明，三种荧光增白剂在0～1.0 μg/mL范围内线性关系良好(相关系数r2>0.999),检出限均为2.3 μg/g，加标回收率均为92.9%～106%，相对标准偏差均小于5%，方法能有效满足食品接触材料样品中荧光增白剂的测定。

食品接触材料；荧光增白剂；分子荧光光谱法

0 前言

随着经济的发展和生活水平的提高，人们对食品卫生和食品安全越来越重视。食品接触材料直接与食品接触，其卫生安全性直接关系到人体健康，原材料的质量安全尤为重要。荧光增白剂是一种能吸收紫外光发出蓝-紫色荧光，达到增白增艳效果的化学物质，在纸质制品、塑料制品、洗涤制品等产品中有广泛的应用[1-4]。医学临床实验表明，荧光增白剂等荧光类物质是一种对人体有害的化学品，其一旦进入人体与蛋白质结合，很难通过正常代谢排出体外，使用荧光白度超标的纸品后，消费者身体健康会受到严重危害。目前，方便面、奶茶等食品用纸杯、纸碗产品一般为双层淋膜产品(如聚乙烯)，与食品直接接触的纸材料部分应符合“食品包装用原纸卫生标准”，淋膜材料应符合相应标准。

目前，国家标准“GB/T 5009.78—2003”以及“GB/T 27741—2011”规定了纸中荧光增白剂的检测方法[5-6]——紫外可见分光光度法和液相色谱法。但两种方法均有一定的局限，主要有两点：一是荧光物质的定性判断和定量均需要紫外灯，而紫外灯在长久的使用会对实验操作者产生一定的伤害，二是方法主要是针对纸质样品中的荧光增白剂VBL的检测，但目前荧光增白剂的种类繁多，在纸、塑料等用品中均有添加，因此标准方法具有一定的局限性。分子荧光光度法既可进行荧光物质的定性检测，也能根据荧光物质的类别进行提取和定量检测，方法快速简单、安全准确。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-7000型分子荧光光度计(日本日立公司)；超纯水机(美国Millipore公司)；UFE600型烘箱(德国Memmert 公司)。

荧光增白剂标准样品VBL、CXT、BBU、CB5-K、BA、MST、OB、EBF、ER均购置于眉山市青山新星化工科技有限公司；荧光增白剂357、367、378、BBOT、KSN、OB-1均购置于阿拉丁试剂(上海)有限公司；甲苯、苯、乙酸(国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 分子荧光光度计仪器条件优化

激发光波长变化时，荧光发射波长的位置不变，荧光的相对强度发生变化，在最佳激发波长下的荧光相对强度最大，经过多次筛选，仪器分析最优条件为激发光狭缝(EX slit)5 nm，发射光狭缝(EM slit)5 nm，光电倍增管检测器电压(PMT Voltage)400 V。

1.2.2 荧光增白剂的定性测定

在优化的仪器条件下，在350～600 nm的区域下发射，不同吸收波长的荧光增白剂会有不同的最大发射波长，在设定最大发射波长条件下，在200～400 nm的区域下激发，不同荧光增白剂会有不同的最大激发波长。

1.2.3 三种荧光增白剂标准溶液系列的配制

分别准确称取三种荧光增白剂VBL、BA、CXT各0.1 g(精确至0.000 1 g)于小烧杯中，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标准储备溶液，分别用水逐级稀释至浓度为0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 μg/mL系列标准溶液。

1.2.4 样品的定量测定

对能盛装液体的，直接加入80 ℃去离子水，在暗处放置2 h，对不能盛装液体的，将其剪成5 cm×5 cm的碎片，称取0.050 g样品，加入50 mL去离子水，在暗处放置2 h，将浸泡液进行测定。

2 结果与讨论

2.1 选择合适的溶剂和溶解方法

经实验发现，荧光增白剂VBL、BBU、BA、CXT、CB5-K在常温及加热的条件下均能很好地溶于水中，但荧光增白剂OB、EBF、ER、357、367、378、BBOT、KSN、OB-1则在常温及加热的条件下可以溶于甲苯溶液中，这可能主要是由荧光增白剂的用途决定的，前者主要用于造纸中，而后者更多的用于塑料制品中，因此，考虑到荧光增白剂荧光强度测定要求，在定性实验中对不同类型的荧光增白剂分别选择水、甲苯溶剂进行溶解。

2.2 荧光增白剂定性分析方法的建立

选用一较低的激发波长，发射波长在350～600 nm范围内进行扫描，可获取不同荧光增白剂的最大发射波长，在最大发射波长条件下，设定激发波长200～400 nm范围进行扫描，可获取不同荧光增白剂的最大激发波长。同时，由于荧光物质本身具有固定的吸收区和发射区，并有固定的最大激发波长和最大发射波长，因此可以利用该性质，建立荧光增白剂定性分析方法，对不同荧光增白剂进行鉴别[7]。

通过实验得到14种不同荧光增白剂的最大激发波长和最大发射波长，具体见图1、图2。由图1、2可知，同种类别性质的荧光增白剂的最大激发波长和最大发射波长有些接近，单独采用最大激发波长或最大发射波长对一些荧光增白剂不能很好地进行定性鉴别，但是利用最大激发波长和最大发射波长组合，大大提高了定性鉴别性能，因此利用荧光增白剂的最大激发波长和最大发射波长组合不同，可以很满意地定性鉴别荧光增白剂的类别。

图1 不同荧光增白剂的最大发射波长Figure 1 The maximum emission wavelengths of the fluorescent whitening agents.

2.3 荧光增白剂定量方法的建立

目前国内外荧光增白剂种类共几十种，其中塑料用荧光增白剂十余种，纸用荧光增白剂十余种，一直以来，纸中荧光增白剂主要是VBL，塑料中添加的主要是OB，但随着种类的研发，越来越多的不同品种应用于生产和实际应用，本实验主要是以VBL、BA、CXT三种荧光增白剂为例进行定量方法实验。

VBL、BA、CXT三种荧光增白剂属于双三嗪氨基二苯乙烯类型荧光增白剂，在造纸业中应用的荧光增白剂有80%属于二苯乙烯型，由图1、图2的图谱我们也发现这三种荧光增白剂最大激发波长和发射波长基本一致，这主要是因为这三种荧光增白剂都属于二苯乙烯型，分子中都具有较长的共轭体系，且都具有供电子基团(-OH，-NR等)，影响其荧光特性的部分化学结构类似[2]，所以本实验测量这三种荧光增白剂时选取305 nm为激发波长，442 nm为发射波长进行定量测定。结果见图3。由图3可看出，在浓度0～1.0 μg/mL，VBL、BA、CXT均有良好的线性范围，三种荧光物质的灵敏度(R2)基本一致，因此完全可以以一种荧光物质定量代表三种的，由于三种物质均为二苯乙烯型荧光增白剂，这也主要是目前标准中仅测定荧光增白剂VBL含量的原因。

图2 不同荧光增白剂的最大激发波长Figure 2 The maximum excitation wavelengths of the fluorescent whitening agents.

2.3.1 方法检出限和定量限的测定

取一不含有荧光增白剂的纸杯样品0.05 g，加50 mL 80 ℃去离子水浸泡后，测定浸泡液11次，计算其荧光强度的标准偏差，用以计算出方法的检出限(LOD)和定量限(LQD)，按照IUPAC对检出限的规定，求得样品中三种荧光增白剂VBL、BA、CX的检出限均为2.3 μg/g，定量限(n=10)均为7.7 μg/g。

2.3.2 加标回收率和精密度实验

在优化的仪器条件下，选取305 nm为激发波长，442 nm为发射波长，分别取三种不同的食品接触材料，进行VBL加标回收实验，结果见表1。结果表明，三种物质分别在三个水平的加标回收率均在92.9%～105.7%，加标浓度测定值的RSD均小于5%，说明方法具有较好的准确度和良好的精密度。

图3 荧光增白剂VBL、BA、CXT标准曲线Figure 3 The standard curves of the fluorescent whitening agents (VBL, BA, CXT).

/(mg·L-1)

3 结论

对比较有代表性的两类共14种荧光增白剂通过激发波长和发射波长的扫描确定了其最大激发波长和最大发射波长，可进行荧光增白剂定性判断。以三种常见的荧光增白剂VBL、BA、CXT为例，通过其迁移建立了荧光增白剂含量的定量测定方法，方法具有较好的加标回收率和精密度，能有效满足食品接触材料样品中荧光增白剂含量的测定，并且有利于实验人员的身体健康。

[1] 施显赫,武彦文,侯敏,等.分子光谱技术在食品安全分析领域的应用[J].现代仪器(ModernInstruments),2012,18(3):6-10.

[2] 罗贯中,刘祥,汪晓冬,等.荧光分光光度法测定生活用纸制品中的荧光增白剂[J].中国测试(ChinaMeasurement&Test),2009,35(4):68-70.

[3] 张秀青,邱化玉.荧光增白剂及其在造纸中的应用[J].造纸化学品(PaperChemicals),2007(3):53-55.

[4] 罗磊,乔辉,吴立峰.影响荧光增白剂在塑料中增白效果因素的研究[J].塑料(Plastics),2006,35(4):89-97.

[5] 中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.78—2003食品包装用原纸卫生标准的分析方法[S].北京:中国标准出版社,2003.

[6] 中国国家标准化管理委员会.GB/T 27741—2011纸和纸板 可迁移性荧光增白剂的测定[S].北京:中国标准出版社,2011.

[7] 谭曜,王群威,许迪明,等.塑料制品中荧光性增白剂定性定量测定方法的建立[J].塑料工业(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

山东检验检疫局科技计划项目(SK 201315)资助

王海涛，男，工程师，主要从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