纸制品白亮的“秘密”——几种不同日用纸制品中荧光增白剂的检测

◆北京市第三十五中学 戴茗烁 尚 杨 张晶晶 徐嘉晗

随着“禁塑令”的实施，在食用级一次性包装品“家族”中，纸碗、纸袋的使用越来越普遍。这类纸包装品外表白亮，甚至有点刺眼。它们是否会污染食物？

带着这个问题，我们在学校纳米化学实验室老师的指导下开始了探究。首先我们查阅文献资料，了解纸制品白亮的原因。

原来，大多数特别白亮的纸制品中添加了一类能提高产品白亮度的有机化合物——荧光增白剂。荧光增白剂是一种复杂的化合物，被人体吸收后不易被分解，可与人体中的蛋白质结合阻碍伤口愈合，有致癌风险。而荧光增白剂广泛应用于食品包装、面膜、纸质用品等，给人们带来了健康风险。有效监控纸制品中荧光增白剂的含量是相对有效的控制方法，所以提高荧光增白剂的检测精度变得尤为重要。

本研究通过对检测方法中萃取剂pH值和萃取温度的筛选，尝试得到一套最佳的荧光增白剂检测方案，为食品安全中食品包装的荧光增白剂检测提供依据。

一、实验原理与基本步骤

1.荧光剂的提取

根据荧光增白剂的性质，利用NaOH溶液提取纸制品中的荧光增白剂。

2.提取条件的优化步骤

首先，对用标准荧光增白剂溶液浸泡后的纸样品进行反向提取，根据提取液的吸光度的大小，确定最佳的pH值提取条件。具体步骤如下。

配制1 mol/L的荧光增白剂溶液，将100 g剪好的1 cm2滤纸碎片放入小烧杯，加入一定体积的1 mol/L的荧光增白剂，充分搅拌混匀后取出，在暗处晾干。

利用1 mol/L NaOH溶液分别配制pH值为8、9、10、11、12的NaOH溶液，以pH值为7的去离子水作为对照。分别取0.4 g晾干的滤纸放入10 mL离心管中，分为6组，每组3管。6组中分别加入10 mLpH值为7、8、9、10、11、12的对照液、NaOH溶液，用皮筋捆绑后超声萃取20 min。用注射剂吸取萃取后的溶液，并用0.45μm 滤纸过滤至石英比色皿中，在350 nm波长处测定吸光值。

超声温度的确定方法同上，将测试条件中的变量改为不同温度，其他步骤相同。

3.荧光增白剂含量的计算方法与标准曲线公式

根据朗伯比尔定律，有机共轭化合物的吸光度与其浓度呈线性关系。由于荧光增白剂的标准样品在350 nm具有最大吸光度，因此配制不同浓度的荧光增白剂溶液并测试其在350 nm的吸光度，然后拟合公式，得到荧光增白剂浓度与吸光度的标准曲线公式。标准曲线的制作方法如图1所示。

图1 标准曲线

称取0.01 g荧光增白剂，并加入一定体积的pH值为12的NaOH溶液，搅拌至全部溶解后，转入100 mL的容量瓶定容。将得到的标准溶液转入烧杯中，分别吸取5 mL、10 mL、15 mL、20 mL的溶液至100 mL容量瓶中，加入pH值为12的NaOH溶液定容，配置成5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L浓度的溶液。

最后，将不同浓度的荧光增白剂放入比色皿中，在350 nm下测定波长，并用Excel拟合得到标准曲线公式。

4.荧光增白剂含量的测定

利用紫外可见分光光度计测定提取液在350 nm处的吸光度，并将吸光度的值代入标准曲线公式中，计算不同纸制品中荧光增白剂的含量。

二、实验结果与讨论

1.不同pH值提取液对荧光增白剂检测的影响

选取NaOH溶液作为荧光增白剂的提取液。为确认NaOH溶液的最佳提取浓度，利用不同浓度的NaOH溶液，首先提取已知浓度的荧光增白剂浸泡过的滤纸，然后根据所得提取液的吸光度判断最佳提取条件。结果如图2所示。

图2 不同pH值的NaOH溶液（含对照液）提取的荧光增白剂的吸光度

根据图2，溶液的pH值为12时，提吸光度取出的荧光增白剂的吸光度最高，说明其提取出的含量最多。因此我们认为，选取pH值为12的NaOH溶液作为指示剂效果最明显，故选取pH值为12的溶液作为提取液。

2.探究超声波温度对荧光增白剂萃取结果的影响

为探究超声波温度对荧光增白剂萃取结果的影响，我们分别取0.4 g晾干的滤纸于10 mL的离心管中，共12支，每三支为一组，分为四组，并加入10 mLpH值为12的NaOH溶液。之后，分别将每组离心管放入室温（25 ℃）、40 ℃、60 ℃、80 ℃的超声波浸提20 min。浸提后用注射器吸取，并用0.45 μm的滤纸过滤至比色皿中，用分光光度计，在350 nm波长处测定吸光值，所得实验结果如图3所示。

图3 不同温度下，pH值为12的NaOH溶液提取的荧光增白剂溶液的吸光度

根据实验结果，我们得出吸光度的数值随着温度升高，先增加后降低。在40 ℃和60 ℃时的吸光度较高，其中，40 ℃时的吸光度为0.218，略高于60 ℃时的吸光度0.216。因此我们认为，40 ℃为最佳萃取温度。

3.不同食品包装的荧光增白剂检测

我们选取了5种食品纸质包装的样品进行检测，分别是某快餐品牌鸡翅薄纸包装、某快餐品牌汉堡厚纸包装、纸质吸管、某零食包装盒以及A4纸。将纸制品（无印刷）部分剪成块状，并称取0.5 g于50 mL的离心管中，每组3支。具体提取条件是：pH值为12的NaOH溶液10 mL、超声波温度40℃、超声浸提时间20 min。

实验结果如表1所示。利用上一步骤得出的标准曲线公式，将食品包装的吸光度A代入公式计算并得出每个食品包装中的荧光增白剂含量(mg/g)。计算结果显示，样品中某快餐品牌薄纸包装中的荧光增白剂含量最多，A4纸中的荧光增白剂含量最少。

表1 不同食品包装的荧光增白剂含量

4.不同纸巾的荧光增白剂检测

表2 不同纸巾的荧光增白剂含量

我们选取白色厕纸、黄色厕纸、抽纸、手帕纸四种样品进行检测。实验步骤和条件同上。将每组所得测试数据计算平均值列入表格，计算结果表明，手帕纸的荧光增白剂含量最多，白色厕纸的荧光增白剂含量最少。

5.不同样品在荧光显微镜下的观察结果

在荧光显微镜的蓝色光线下观察四种样品，分别为黄色厕纸、手帕纸、A4纸和零食包装盒。观察结果如图4所示。

图4 四种样品在荧光显微镜下的观测图

荧光显微镜观测结果表明，四种样品均含荧光增白剂。具体来说，在同种蓝光照射下观测时，样品显示的颜色会随着其荧光增白剂含量的减少而由黄变绿。

其中，荧光增白剂含量最少的是A4纸，它在荧光显微镜下呈亮绿色；荧光增白剂含量最高的是黄色厕纸，在荧光显微镜下呈黄色，并且比其他荧光增白剂含量较低的样品明显偏黄。该结果也证明，上述利用分光光度计的检测方式是有效的。

三、实验结论

1.通过对检验方法中萃取剂pH值和萃取温度的筛选，我们认为pH值为12、温度为40 ℃是检测荧光增白剂的最佳条件。

2.在最佳检测条件下，我们得到了标准曲线公式y=0.0039x+0.1445。

3.根据标准曲线公式，我们检测了五种食品包装和四种纸巾中的荧光增白剂含量。结果显示，在五种食品包装中，某快餐品牌鸡翅薄纸包装的荧光增白剂含量最高；在四种纸巾中，手帕纸的荧光增白剂含量最高。

四、实验建议

1.我们测得黄色厕纸中的荧光增白剂含量高于白色厕纸。日常生活中，不少商家都将“原浆原色”作为营销噱头，导致人们普遍认为黄色纸制品比白色纸制品更安全。但事实上，只有符合国家安全标准的纸制品才是好纸制品，不能简单地通过颜色来判定纸制品的安全性。

2.根据提取温度对提取效果的实验结果，提取出的荧光增白剂的含量随温度升高先增加后降低，在40℃时提取出的量最高。因此我们建议，尽量减少食品，尤其是高温中的食品在纸质包装中的时间。（指导老师：杜春燕）

专家点评

作者对荧光增白剂这种在纸巾等物品中常见的添加物进行研究，通过设计实验，尝试得到一套最佳的荧光增白剂检测方案，为食品安全中食品包装荧光增白剂的检测提供依据。本实验设计原理清晰，实验数据可靠。

建议在实验时注重实验的科学性，例如在进行检测实验时注明检测样品的品牌，否则在论文发表后，容易引起人们对所有品牌的质疑和恐慌。

在论文写作过程中多关注文献检索，例如，并非所有的荧光增白剂都对人体有害，只有“可迁移性荧光物质”才对人体有危害作用，笼统地认为所有的荧光增白剂对人体都有危害作用是不恰当、不科学的。