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高效液相色譜-熒光檢測法測定食品接觸材料塑料制品中熒光增白劑

食品安全是關系到國計民生的重大問題。近幾
年,由食品接觸性材料相繼引發的食品安全問題讓
人擔憂。世界各國特别是美國、歐盟、日本等發達國
家的分析與研究結果表明,與食品接觸的器皿、餐廚
具和包裝容器以及包裝材料中有害元素、有害物質
已經成為食品污染的重要來源之一。熒光增白劑
( fluorescent whitening agents,FWAs) 是一種熒光染
料,或稱為白色染料,是一種能吸收不可見的紫外光
( 波長 300 ~ 400 nm) 、再激發出可見的藍色或藍紫
            [1,2]
色熒光( 波長 420 ~ 480 nm) 的複雜有機化合物    
它的特性是能激發入射光線産生熒光,使所染物質
獲得類似螢石的閃閃發光的效應,使肉眼看到的物
質很白,達到增白的效果。FWAs 廣泛應用在紡織、
造紙、洗滌劑、塑料、顔料和油漆等方面。一旦與人
體中的蛋白質相結合,就很難通過正常代謝排出體
外。同時,FWAs 會極大削弱免疫力及傷口愈合能
力,一旦在人體中蓄積過量,除了對肝髒等重要器官
造成嚴重危害之外,還會誘發細胞癌變,是潛在的緻
  [3] 。國家衛生标準也已明确規定: 食品
癌因素之一  
包裝用原紙、餐具洗滌劑、食品工具設備用洗滌劑與
          [4]
洗滌消毒劑中均不得檢出熒光性物質    
            。4 4'-  
[2-( 鄰氰苯基) 乙烯基]苯 ( 1,4-bis ( 4-cyanostyryl)
benzene,C. I. 199) 、1,4-雙( 2-苯并惡唑) 萘 ( 1,4-
bis ( 2-benzoxazolyl) naphthalene,C. I. 367) 、4,4'-雙
( 2-甲氧苯乙烯基) 聯苯( 4,4'-bis ( 2-methoxystyryl)
biphenyl,C. I. 378 ) 和 2,5-雙 ( 5-叔丁基-2-苯并惡
唑基) 噻吩 ( 2,5-thiophenediylbis ( 5-tert-butyl-1,3-
benzoxazole) ,C. I. 184) 4 種熒光增白劑( 結構式見
     
圖 1) 常用于塑料及塑料制品,均具有很好的增白效
果。一些廠家惡意添加一種或多種以增強塑料的增
 
白效果。塑料作為日常生活中常用的食品接觸材
 
料,一旦與食品直接接觸,污染到食品上,會對食用
者的健康造成嚴重危害。因此,從消費者健康安全
 
出發,研究和制定相應的食品接觸材料中上述 4 種
熒光增白劑的定性定量測定方法都有着重要的現實
 
意義。              
               
熒光增白劑的分析方法一般有分子熒光光度
[5]     [6] [7] 和高效液
           
、紫外分光光度法   、薄層色譜法  
    [8 - 10] 。薄層色譜法操作複雜,且
相色譜( HPLC) 法    
                 
隻能半定性定量。紫外分光光度法和分子熒光光度
法隻能測定熒光增白劑的總量,而不能定性。HPLC法自動化程度高,操作簡便,可很好地對熒光增白劑
進行定性定量分析,但 HPLC 同時測定食品接觸材
 
 
       
料塑料制品中多種熒光增白劑的方法未見報道。本
文建立了同時測定食品接觸材料塑料制品( 食品包
裝袋) 中 4 種熒光增白劑的 HPLC 方法,可以為食品
接觸材料塑料制品( 食品包裝袋) 中熒光增白劑的
殘留監控提供重要的依據。  
  實驗部分    
1      
       
1. 1 儀器、試劑與材料  
     
  Agilent 1200 高效液相色譜儀( 美國 Agilent 公
   
司) ,配備熒光檢測器及色譜工作站; 多功能微量化
樣品處理儀( 長沙中訊電子工程研究所) ; KQ-250E
 
超聲波振蕩器 ( 江蘇省昆山市超聲波儀器廠 ) ;
CP2250 分析天平( 感量: 0. 000 1 g,德國 Sartorius 公
 
司) 。甲醇、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋
 
喃均為色譜純( 德國 Merck) ; 乙酸铵為 Acros 色譜
純試劑,熒光增白劑 C. I. 199( 純度 95%) 、C. I. 367
 
( 純度 90%) 、C. I. 378 ( 純度 98%) 、C. I. 184 ( 純度
   
  ) ;  
     
98% 均購自上海梯希愛化成工業發展有限公司  
為超純水( 美國 Millipore 超純水儀制備) 。實驗用
食品接觸材料塑料制品( 食品包裝袋) 均購于湖南
長沙市超市。自制陽性塑料樣品是委托送檢的食品包裝公司,在原料中加入已知含量熒光增白劑,制備成厚度在 0. 1 ~ 0. 45 mm 之間的塑料薄膜。
1. 2 标準溶液配制
 
準确稱取熒光增白劑标準品 10. 0 mg,用三氯甲烷定容** 10 mL,配成 1. 0 g /L 的标準儲備溶液,于 4 ℃ 冷藏避光保存。根據需要,将标準儲備液稀釋成适當濃度的标準工作溶液。
1. 3 樣品前處理
 
選取代表性樣品,剪成小于 5 mm × 5 mm 的碎片,混勻後從中稱取 1. 0 g( 精确** 0. 1 mg) 于 50 mL 具塞錐形瓶中,加入 20 mL 三氯甲烷,超聲萃取 30 min,萃取溫度 40 ℃ 。将萃取液轉移** 50 mL 離心管中,離心,取上清液過 0. 45 μm 有機濾膜,供液相色譜儀測定。
1. 4 液相色譜條件
 
色譜柱: Eclipse XDB-C18 色譜柱 ( 250 mm × 4. 6 mm,5 μm) ; 流動相為 A: 5 mmol /L 乙酸铵溶液,B: 乙腈; 線性梯度洗脫程序: 0 min ( 20% A + 80% B) ,5 min ( 5% A + 95% B) ,10 min ( 100%
 
B) ,20 min ( 5% A + 95% B) ,22 min ( 20% A + 80% B) ; 流速: 0. 5 mL /min; 柱溫: 30 ℃ ; 進樣量: 10 μL。激發波長: 350 nm; 發射波長: 430 nm。
 
2 結果與讨論
 
2. 1  流動相的選擇
 
高效液相色譜中常使用的有機流動相主要是甲醇、乙腈和四氫呋喃。經實驗證明,使用甲醇和四氫呋喃作為有機流動相對熒光增白劑進行檢測時,4種熒光增白劑的色譜峰不能完全基線分離; 用純乙腈作為流動相時,可以使色譜峰完全基線分離,但色譜峰拖尾嚴重,無法滿足精确分析的要求。考察了不同的梯度條件,結果表明在 1. 4 節中所述流動相組成及梯度條件下可獲得**佳的分離效果。4 種熒光增白劑混合标準溶液的分離色譜圖見圖 2。
2. 2 提取條件的選擇
 
2. 2. 1 提取溶劑
 
超聲提取耗時短,所需試劑量小,故本文采用超聲提取法。為獲得較好的提取效果,考察了 N,N-二
 
甲基甲酰胺( DMF) 、四氫呋喃( THF) 、甲醇、三氯甲烷等對自制陽性塑料樣品中熒光增白劑的提取效果。在相同的提取條件下( 室溫下超聲 30 min,提取劑用量 20 mL) 采用不同溶劑提取出的熒光增白劑的回收率結果如圖 3 所示。可以看出三氯甲烷和
 
DMF 的提取效果較好,但 DMF 作提取溶劑時,峰形不好,故選用三氯甲烷為提取溶劑。
2. 2. 2 提取時間和溫度
 

準确稱取自制陽性塑料樣品 5 份( 1. 0 g / 份) ,均加入 20 mL 三氯甲烷,于 40 ℃ 溫度下,考察了超聲提取時間( 10、20、30、40、60 min) 對熒光增白劑回收率的影響,結果見圖 4。實驗結果表明,回收率開始增加趨勢顯著,20 min 後基本保持不變。為節約時間,選擇 30 min 為提取時間。
 
在保持樣品 1. 0 g、三氯甲烷 20 mL 和萃取時間
 
30 min 不變的條件下,分别于 30、40、50 和 60 ℃ 下
 
超聲萃取,結果見圖 5。從圖 5 可以看出,增白劑的提取效率幾乎不随提取溫度的變化而變化,相比之下,40 ℃ 下的提取效率較高。
2. 2. 3 提取溶劑體積
 
在樣品量不變的條件下考察了不同提取溶劑體積( 10、20、30、40、50 mL) 對同一加标樣品中熒光增白劑提取效果的影響,實驗結果見圖 6。從圖 6 中可見,提取溶劑體積為 20、30、40、50 mL 時熒光增白劑的回收率均較高,且無顯著差異。考慮到增加提
取試劑用量會降低方法的靈敏度,且大量的有機溶劑的使用不利于環境保護,還會增加檢測成本,故選取提取溶劑體積為 20 mL。
2. 3 工作曲線和檢出限
 
為減少基質幹擾,本實驗中采用基質标準曲線法繪制标準曲線。取經檢測不含 4 種熒光增白劑的塑料食品包裝袋樣品作為基質樣品,按照 1. 3 節對樣品進行前處理,用樣品提取液配制一系列質量濃
度在 0. 01 ~ 50 mg /L 範圍的基質标準工作溶液。以目标物的峰面積為縱坐标 y,待測物的質量濃度為橫坐标 x 進行線性回歸。其線性範圍、線性方程、相關系數、檢出限( 信噪比( S /N) = 3) 、定量限( S /N = 10) 見表 1。結果表明,4 種熒光增白劑的線性關系良好,相關系數均不小于 0. 991。
2. 4 方法回收率和精密度
 
采用在空白塑料食品包裝袋樣品中添加标準溶液的方法,進行添加回收率重複試驗,3 個濃度水平分别為 0. 1、1、10 mg /L,每個濃度水平進行 6 次重複試驗,連續 6 天重複操作,其日内和日間的平均回收率和相對标準偏差( RSD) 見表 2。從表 2 中可以看出,4 種熒光增白劑的加标回收率在 85. 3% ~ 101. 6% 之間,回收率好; RSD 為 2. 0% ~ 8. 9%,精密度符合方法學要求,可用于食品接觸材料塑料制品 ( 食品包裝袋) 中熒光增白劑 C. I. 199,C. I. 367, C. I. 378,C. I. 184 的檢測。
2. 5 實際樣品分析
 
應用所建立的方法對 10 種市場上常見的食品接觸材料塑料制品( 食品包裝袋) 進行檢測,均檢出熒光增白劑 C. I. 184,測定值在檢出限和定量限之間,說明這種熒光增白劑常用于食品接觸材料塑料制品中,應引起有關部門的重視。

 
      表 1 目标物的線性關系與檢出限、定量限    
    Table 1 Linear relationships,limits of detection ( LOD,S /N = 3) and limits of  
      quantification ( LOQ,S /N = 10) of the analytes    
           
Analyte Linear range / ( mg /L) Linear equation Correlation coefficient ( r2 ) LOD / ( mg /L) LOQ / ( mg /L)
C. I. 199 0. 05 - 10 y = 40697x - 38630 0. 991 0. 3 1. 0
C. I. 367 0. 02 - 20 y = 58429x + 41931 0. 998 0. 1 0. 4
C. I. 378 0. 01 - 50 y = 73117x + 15440 0. 999 0. 05 0. 2
C. I. 184 0. 02 - 20 y = 14106x + 23501 0. 992 0. 14 0. 5


  表 2 空白樣品中目标物在 3 個添加水平下的日内和
    日間準确度和精密度( n = 6)      
  Table 2 Intra-and inter-day accuracy and precision
      of the analytes spiked in the blank sample at
      three different levels ( n = 6)      
           
    Spiked / Intra-day assay Inter-day assay
Analyte              
Recovery / RSD / Recovery / RSD /
( mg /L)
    % %   % %
         
                   
C. I. 199 0 . 1 85 . 3 2. 0 100 . 3 6. 3
    1   90. 0 4. 5 99. 2 2. 4
    10   86. 3 5. 8 92. 5 4. 8
C. I. 367 0 . 1 97 . 5 5. 9 88 . 5 6. 1
    1   101 . 5 3. 7 87 . 4 4. 6
    10   89. 9 2. 1 86. 4 7. 5
C. I. 378 0 . 1 88 . 9 2. 4 89 . 4 6. 6
    1   96. 1 4. 5 92. 1 8. 9
    10   101 . 6 3. 6 90 . 4 7. 1
C. I. 184 0 . 1 97 . 1 6. 8 95 . 3 6. 6
    1   88 . 9 5. 9 100 . 1 5. 3
    10   94. 6 4. 5 98. 7 2. 9
                     
 
3 結論
 
本文建立了食品接觸材料塑料制品( 食品包裝袋) 中 4 種熒光增白劑同時測定的高效液相色譜法,該方法具有前處理簡單、靈敏、準确等優點,方法

的重現性和線性關系均能滿足定量分析要求。由于塑料制品在日常生活中應用廣泛,直接影響消費者的健康安全。為此,必須加強熒光增白劑的檢驗監
 
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