荧光增白剂测试方法的现状及展望

薛 伟，武江红，李晓婷，姚晨之

（1.中轻日用化学检验认证有限公司，山西太原 030001；2.国家洗涤用品质量监督检验中心，山西太原 030001；3.山西能源学院，山西晋中 030600）

依据GB/T 6687—2006《染料名词术语》，荧光增白剂是指在紫外光的照射下可以激发出蓝光、紫光，与基质上的黄光互补而具有增白效果的一类无色荧光染料，利用光学上的补色作用使白色或浅色物品（如纺织品、塑料、纸张等）增白、增亮或增艳。荧光增白剂与物品之间不发生化学反应，仅依靠光学作用增强物体白度，利用荧光增强视觉的白度感。能够发出荧光的天然物质不属于荧光增白剂。从分子角度上来讲，荧光增白剂是指含有芳香环的连续共轭体系，其芳香环上含有一个或多个取代基，取代基的数量及种类对荧光特性有较大影响。在紫外光照射下，结构通常不稳定，可由能量较低的反式结构转变为能量较高的顺式结构，发出荧光；处于高能态的顺式结构不再能吸收紫外光转化为可见光。

据报道，有不法商家为了使产品外观更加鲜艳亮丽，在产品中添加过量的可迁移性荧光增白剂，部分荧光增白剂难以通过常规生理代谢排出体外，对使用者的健康安全造成潜在威胁。如在菇类产品中添加过量的荧光增白剂可以使其获得更长的“保鲜期”，长期食用此类食材，荧光增白剂会在体内逐步累积，最终出现副反应。因此，确立荧光增白剂含量的分析测试方法十分必要。荧光增白剂产品含量的测定可有效评判其制备工艺，精确实施产品质量监控，反向促进工艺路线的优化改进。国内外法律法规和标准体系中对荧光增白剂含量的限制均有较明确的规定。例如，1991年美国食药局发布的15号文件规定，允许在食品接触用纸以及纸质材料中使用荧光增白剂，在非涂布纸以及纸板中的使用限量约为225.0 mg/kg，在涂布纸和纸板中的使用限量约为112.5 mg/kg。欧盟委员会曾在2009 年颁布1 号技术文件，在附录中列出了接触食品的纸以及纸质材料中不得检出的26 种可迁移性二苯乙烯类荧光增白剂。GB/T 9985—2000《手洗餐具用洗涤剂》规定餐具洗涤剂产品中不应检出荧光增白剂。然而，上述文件中仅有少数匹配了相应的分析测试方法。纺织行业标准FZ/T 01137—2016《纺织品荧光增白剂的测定》中规定通过高效液相色谱法测定染料索引号85（C.I.85）等9种荧光增白剂。

鉴于目前荧光增白剂分析测试方法的多样化现状，本文全面系统地介绍各类产品中荧光增白剂分析测试方法的最新进展，以期进一步加深对现有荧光增白剂分析测试方法的认识，并为荧光增白剂行业的持续健康有序发展提供参考依据。

1 前处理过程［1］

为了得到准确可靠的产品中荧光增白剂检测结果，寻找一个可以高效、快速的前处理方式非常必要。常见的荧光增白剂前处理方式主要包括超声振荡/辅助提取法、加速溶剂提取法、索氏提取法、加热提取法等。其中，超声振荡/辅助提取法是指在超声波作用下，利用其热效应、机械效应和空化作用等，大幅加速试样中有效成分的释放、扩散和溶解，使其快速进入溶剂，显著提升提取效率。该方法是试样前处理中使用频率很高的方法。

当提取样品中的荧光增白剂时，溶剂的选择对提取效率有着至关重要的影响。常见的提取溶剂有甲醇、乙醇、氯仿、乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）以及水等，溶剂的选择通常是根据所提取荧光增白剂的溶解性以及含有荧光增白剂产品的性质等共同决定的。

2 检测方法

2.1 白度法

利用白度仪中的积分球测定试样的绝对光谱漫反射率，以试样的白度值作为结果判定其增白效果。例如在制备纸张时，向其中添加荧光增白剂，直接通过白度仪对比添加荧光增白剂前后纸张的白度值，以判定是否存在增白效果。该方法常用于检验纸张的增白效果，问题是耗时费力，结果易受操作人员、设备的影响，且对组成较复杂的试样，结果可靠性有待考究。此外，白度法测定尚无统一的评判标准，该方法仅可作为定性判定，而不能用于测定荧光增白剂的具体种类或含量。

2.2 紫外灯照射法

紫外灯照射法通常是基于荧光增白剂吸收紫外光后发射出具有一定强度的蓝紫色荧光，通过肉眼观测试样表面亮度或面积变化即可识别。该过程是在避光或暗室下进行的，使用的紫外光照射波长通常为254 nm 或365 nm。该方法操作简单，方便快捷，对仪器设备要求较低，受人为因素影响较大，仅可定性判定有无荧光增白剂存在，不能判断荧光增白剂具体种类，更不能测定具体含量。

2.3 共振光散射法

入射光照射到分子表面后发生散射现象，当其波长与分子吸收带相仿时出现共振现象，增强信号后通过荧光光度计即可定量测定荧光增白剂含量。唐容等［2］通过共振光散射法测定餐巾纸中荧光增白剂VBL，检出限为0.33 mg/kg，定量限为1.11 mg/kg，线性范围为0～4.0 mg/L，加标回收率为87.4%～102.2%，相对标准偏差为1.3%～2.9%。该方法操作简单，灵敏度较高，所使用仪器为普通的荧光光度计，易于实现。然而，其信号通常较弱，测定重复性较差，在荧光增白剂测定中应用较少。

2.4 毛细管电泳法

荧光增白剂中很大一部分为离子型物质，同时结构中带有连续共轭体系，用毛细管电泳法可以有效分离。分离后的测定需要结合其他方法。由于种种原因，目前尚未大范围推广应用。

2.5 紫外分光光度法

利用物质对电磁波（波长范围200～800 nm）吸收特性所建立的分析方法称为紫外分光光度法（UV），该方法既可以定性检测荧光增白剂是否存在，还可以对其进行定量分析，是传统的荧光增白剂检测方法。部分实验通过该方法测定荧光增白剂含量，相关参数以及结果如表1所示。

表1 紫外分光光度法测定荧光增白剂［3-7］

该方法操作简单、方便快捷，测定结果具有较高的准确度以及较好的重现性，可以用于检测纺织品、纸制品、塑料等多种产品中的荧光增白剂，荧光增白剂类型则主要局限于VBL。然而，该方法不可测定荧光增白剂的具体种类及含量，仅能够测定总量；对于较复杂的试样，比如同时含有荧光增白剂和可吸收紫外线的其他助剂，该方法可能不适用。

2.6 荧光分光光度法

利用物质吸收短波长照射光后可以发射较长波长特征光谱的现象，对物质进行定性、定量分析。物质都有自身的特征荧光激发波长以及发射波长，通常激发波长在350 nm 附近，发射波长在430 nm 附近。经由荧光分光光度法测定荧光增白剂含量的测试条件及结果见表2。

表2 荧光分光光度法测定荧光增白剂［5，8-20］

该方法操作简单、检出限低，灵敏度较紫外分光光度法高2～3 级，可以满足大多数日常检测的需求，适用于纸制品、洗涤剂等产品中荧光增白剂含量的测定。由于不同荧光增白剂的特征激发波长和发射波长相对接近，该方法不可用于测定荧光增白剂的具体类别，而仅能用于测定总量，且操作需要在较短的时间内完成。此外，如果试样中含有强荧光性的物质（如苯并芘），那么会对测试结果产生较大影响（使测试结果偏高）。

2.7 薄层色谱法

在流动相流经固定相的过程中，利用各成分对同一吸附剂吸附能力的不同，使流动相中的物质连续处于“吸附-脱附”的动态平衡状态，最终达到分离各组分的目的。溶剂提取试样后通过薄层色谱板进行分离，通过对比待测试样与标准样品在薄层色谱板的斑点位置、大小、荧光强度等，进而判断是否含有荧光增白剂。该方法操作过程繁琐，定性定量的准确度较低，使用频率较低。

2.8 高效液相色谱法

高效液相色谱法（HPLC）利用物质溶解性、极性、离子交换能力等特性的不同，含有试样的流动相流经色谱柱中的固定相时发生复杂的分配过程，最终达到分离提纯试样的目的。该方法主要适用于热稳定性较差、沸点较高、相对分子质量大的物质，是色谱分析技术中相对较为成熟的一种方法。高效液相色谱法在荧光增白剂的检测中应用较为广泛，可以选择不同的检测器、流动相等仪器条件，同时达到理想的测试结果，表3列举了相关文献结果。

表3 高效液相色谱法测定荧光增白剂［21-70］

续表3

续表3

高效液相色谱法可以根据待测试样的不同选择合适的前处理方式（超声、加热、溶解等）、色谱柱（多为C18 柱）、检测器（UVD、DAD 或FLD）以及流动相（甲醇、乙腈、水、四氢呋喃等）等仪器参数，具有定量精确度高、分离效果理想、检测灵敏度高、分析速度快、检出限低的特点，是目前最主要的荧光增白剂定量分析方法，适用于纸制品、纺织品、洗涤用品以及食品接触材料等多类产品中荧光增白剂含量的测定。但是，复杂的前处理过程、相对昂贵的仪器以及需要配备专业的人员是当下发展的瓶颈。

2.9 液相色谱-质谱联用法

质谱法常用来进行定性分析，但不能用来分析复杂的有机化合物，而且在进行定量分析时，需要经过一系列分离纯化操作，过程相当繁琐。而色谱法能够有效分离分析有机化合物，特别适合定量分析，但是不易进行定性分析。两者结合可以对复杂化合物进行有效的定性定量分析，使样品前处理更加简便，分析的化合物种类更全面，具有高效、快速、高灵敏度的特点。在荧光增白剂含量测定中，该技术已经进行了一定探索（见表4）。

液相色谱-质谱联用技术的质谱条件可以选择电喷雾离子源的正离子或负离子模式，过程监控常选择多反应监测模式。该方法准确度高，能精准定性分析含多种荧光增白剂的复杂试样，是效果较出色的分析方法，适用于塑料、纸制品、纺织品、食品接触材料、洗涤用品等产品中荧光增白剂含量的测定。然而，该方法使用的设备价格昂贵，使用成本不菲。此外，仪器需要由专业人士维护，对操作人员的专业技能有较高要求，现阶段难以大范围推广应用。

3 展望

荧光增白剂的检测方法众多，紫外灯照射法和高效液相色谱法分别是定性分析和定量检测的主要方法。与标准体系中常用的紫外灯照射法相比，光谱法和色谱法的仪器定量分析法大有取而代之之势。光谱法所用设备简单，易于操作，耗时较短，但是测定精度有限，重现性较差，影响因素较多；色谱法检测灵敏度高，重复性好，但是设备昂贵，维护成本较高。鉴于荧光增白剂种类繁多，产品结构较为相似，未来分析测试在以下方面仍需发展：（1）同时高效定量测定多种不同的荧光增白剂；（2）如何针对复杂的样品建立合适的前处理方法，精确提取荧光增白剂，便于后续快捷高效分析；（3）主流的高效液相色谱法耗时较长，在保证精确程度的前提下，发展快速测定方法对推广应用意义重大，尤其是现场检测；（4）大型仪器测定荧光增白剂精度较高，然而设备昂贵、维护费用较高，如何在保证高精确程度的情况下大幅度减少设备购置、维护费用，依然是不小的挑战；（5）分析测试所用液相色谱仪、液相色谱-质谱联用仪等仪器尺寸庞大，减小其尺寸，便于搬运携带，是未来荧光增白剂检测发展的重要方向；（6）荧光增白剂的分析测试有多种方法，各有利弊，持续研发更加全面均衡的测试方法任重道远。