高效液相色谱-荧光检测法测定食品接触材料塑料制品中荧光增白剂

食品安全是关系到**计民生的重大问题。近几
年,由食品接触性材料相继引发的食品安全问题让
人担忧。**各**特别是美**、欧盟、日本等发达**
家的分析与研究结果表明,与食品接触的器皿、餐厨
具和包装容器以及包装材料中有害元素、有害物质
已经成为食品污染的重要来源之一。荧光增白剂
( fluorescent whitening agents,FWAs) 是一种荧光染
料,或称为白色染料,是一种能吸收不可见的紫外光
( 波长 300 ~ 400 nm) 、再激发出可见的蓝色或蓝紫
            [1,2]
色荧光( 波长 420 ~ 480 nm) 的复杂有机化合物    
它的特性是能激发入射光线产生荧光,使所染物质
获得类似萤石的闪闪发光的效应,使肉眼看到的物
质很白,达到增白的效果。FWAs 广泛应用在纺织、
造纸、洗涤剂、塑料、颜料和油漆等方面。一旦与人
体中的蛋白质相结合,就很难通过正常代谢排出体
外。同时,FWAs 会极大削弱**力及伤口愈合能
力,一旦在人体中蓄积过量,除了对肝脏等重要器官
造成严重危害之外,还会诱发细胞癌变,是潜在的致
  [3] 。**家卫生标准也已明确规定: 食品
癌因素之一  
包装用原纸、餐具洗涤剂、食品工具设备用洗涤剂与
          [4]
洗涤消毒剂中均不得检出荧光性物质    
            。4 4'-  
[2-( 邻氰苯基) 乙烯基]苯 ( 1,4-bis ( 4-cyanostyryl)
benzene,C. I. 199) 、1,4-双( 2-苯并恶唑) 萘 ( 1,4-
bis ( 2-benzoxazolyl) naphthalene,C. I. 367) 、4,4'-双
( 2-甲氧苯乙烯基) 联苯( 4,4'-bis ( 2-methoxystyryl)
biphenyl,C. I. 378 ) 和 2,5-双 ( 5-叔丁基-2-苯并恶
唑基) 噻吩 ( 2,5-thiophenediylbis ( 5-tert-butyl-1,3-
benzoxazole) ,C. I. 184) 4 种荧光增白剂( 结构式见
     
图 1) 常用于塑料及塑料制品,均具有很好的增白效
果。一些厂家恶意添加一种或多种以增强塑料的增
 
白效果。塑料作为日常生活中常用的食品接触材
 
料,一旦与食品直接接触,污染到食品上,会对食用
者的健康造成严重危害。因此,从消费者健康安全
 
出发,研究和制定相应的食品接触材料中上述 4 种
荧光增白剂的定性定量测定方法都有着重要的现实
 
意义。              
               
荧光增白剂的分析方法一般有分子荧光光度
[5]     [6] [7] 和高效液
           
、紫外分光光度法   、薄层色谱法  
    [8 - 10] 。薄层色谱法操作复杂,且
相色谱( HPLC) 法    
                 
只能半定性定量。紫外分光光度法和分子荧光光度
法只能测定荧光增白剂的总量,而不能定性。HPLC法自动化程度高,操作简便,可很好地对荧光增白剂
进行定性定量分析,但 HPLC 同时测定食品接触材
 
 
       
料塑料制品中多种荧光增白剂的方法未见报道。本
文建立了同时测定食品接触材料塑料制品( 食品包
装袋) 中 4 种荧光增白剂的 HPLC 方法,可以为食品
接触材料塑料制品( 食品包装袋) 中荧光增白剂的
残留监控提供重要的依据。  
  实验部分    
1      
       
1. 1 仪器、试剂与材料  
     
  Agilent 1200 高效液相色谱仪( 美** Agilent 公
   
司) ,配备荧光检测器及色谱工作站; 多功能微量化
样品处理仪( 长沙中讯电子工程研究所) ; KQ-250E
 
超声波振荡器 ( 江苏省昆山市超声波仪器厂 ) ;
CP2250 分析天平( 感量: 0. 000 1 g,德** Sartorius 公
 
司) 。甲醇、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋
 
喃均为色谱纯( 德** Merck) ; 乙酸铵为 Acros 色谱
纯试剂,荧光增白剂 C. I. 199( 纯度 95%) 、C. I. 367
 
( 纯度 90%) 、C. I. 378 ( 纯度 98%) 、C. I. 184 ( 纯度
   
  ) ;  
     
98% 均购自上海梯希爱化成工业发展有限公司  
为超纯水( 美** Millipore 超纯水仪制备) 。实验用
食品接触材料塑料制品( 食品包装袋) 均购于湖南
长沙市超市。自制阳性塑料样品是委托送检的食品包装公司,在原料中加入已知含量荧光增白剂,制备成厚度在 0. 1 ~ 0. 45 mm 之间的塑料薄膜。
1. 2 标准溶液配制
 
准确称取荧光增白剂标准品 10. 0 mg,用三氯甲烷定容** 10 mL,配成 1. 0 g /L 的标准储备溶液,于 4 ℃ 冷藏避光保存。根据需要,将标准储备液稀释成适当浓度的标准工作溶液。
1. 3 样品前处理
 
选取代表性样品,剪成小于 5 mm × 5 mm 的碎片,混匀后从中称取 1. 0 g( **** 0. 1 mg) 于 50 mL 具塞锥形瓶中,加入 20 mL 三氯甲烷,超声萃取 30 min,萃取温度 40 ℃ 。将萃取液转移** 50 mL 离心管中,离心,取上清液过 0. 45 μm 有机滤膜,供液相色谱仪测定。
1. 4 液相色谱条件
 
色谱柱: Eclipse XDB-C18 色谱柱 ( 250 mm × 4. 6 mm,5 μm) ; 流动相为 A: 5 mmol /L 乙酸铵溶液,B: 乙腈; 线性梯度洗脱程序: 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; 柱温: 30 ℃ ; 进样量: 10 μL。激发波长: 350 nm; 发射波长: 430 nm。
 
2 结果与讨论
 
2. 1  流动相的选择
 
高效液相色谱中常使用的有机流动相主要是甲醇、乙腈和四氢呋喃。经实验证明,使用甲醇和四氢呋喃作为有机流动相对荧光增白剂进行检测时,4种荧光增白剂的色谱峰不能完全基线分离; 用纯乙腈作为流动相时,可以使色谱峰完全基线分离,但色谱峰拖尾严重,无法满足**分析的要求。考察了不同的梯度条件,结果表明在 1. 4 节中所述流动相组成及梯度条件下可获得**佳的分离效果。4 种荧光增白剂混合标准溶液的分离色谱图见图 2。
2. 2 提取条件的选择
 
2. 2. 1 提取溶剂
 
超声提取耗时短,所需试剂量小,故本文采用超声提取法。为获得较好的提取效果,考察了 N,N-二
 
甲基甲酰胺( DMF) 、四氢呋喃( THF) 、甲醇、三氯甲烷等对自制阳性塑料样品中荧光增白剂的提取效果。在相同的提取条件下( 室温下超声 30 min,提取剂用量 20 mL) 采用不同溶剂提取出的荧光增白剂的回收率结果如图 3 所示。可以看出三氯甲烷和
 
DMF 的提取效果较好,但 DMF 作提取溶剂时,峰形不好,故选用三氯甲烷为提取溶剂。
2. 2. 2 提取时间和温度
 

准确称取自制阳性塑料样品 5 份( 1. 0 g / 份) ,均加入 20 mL 三氯甲烷,于 40 ℃ 温度下,考察了超声提取时间( 10、20、30、40、60 min) 对荧光增白剂回收率的影响,结果见图 4。实验结果表明,回收率开始增加趋势显著,20 min 后基本保持不变。为节约时间,选择 30 min 为提取时间。
 
在保持样品 1. 0 g、三氯甲烷 20 mL 和萃取时间
 
30 min 不变的条件下,分别于 30、40、50 和 60 ℃ 下
 
超声萃取,结果见图 5。从图 5 可以看出,增白剂的提取效率几乎不随提取温度的变化而变化,相比之下,40 ℃ 下的提取效率较高。
2. 2. 3 提取溶剂体积
 
在样品量不变的条件下考察了不同提取溶剂体积( 10、20、30、40、50 mL) 对同一加标样品中荧光增白剂提取效果的影响,实验结果见图 6。从图 6 中可见,提取溶剂体积为 20、30、40、50 mL 时荧光增白剂的回收率均较高,且无显著差异。考虑到增加提
取试剂用量会降低方法的灵敏度,且大量的有机溶剂的使用不利于环境保护,还会增加检测成本,故选取提取溶剂体积为 20 mL。
2. 3 工作曲线和检出限
 
为减少基质干扰,本实验中采用基质标准曲线法绘制标准曲线。取经检测不含 4 种荧光增白剂的塑料食品包装袋样品作为基质样品,按照 1. 3 节对样品进行前处理,用样品提取液配制一系列质量浓
度在 0. 01 ~ 50 mg /L 范围的基质标准工作溶液。以目标物的峰面积为纵坐标 y,待测物的质量浓度为横坐标 x 进行线性回归。其线性范围、线性方程、相关系数、检出限( 信噪比( S /N) = 3) 、定量限( S /N = 10) 见表 1。结果表明,4 种荧光增白剂的线性关系良好,相关系数均不小于 0. 991。
2. 4 方法回收率和精密度
 
采用在空白塑料食品包装袋样品中添加标准溶液的方法,进行添加回收率重复试验,3 个浓度水平分别为 0. 1、1、10 mg /L,每个浓度水平进行 6 次重复试验,连续 6 天重复操作,其日内和日间的平均回收率和相对标准偏差( RSD) 见表 2。从表 2 中可以看出,4 种荧光增白剂的加标回收率在 85. 3% ~ 101. 6% 之间,回收率好; RSD 为 2. 0% ~ 8. 9%,精密度符合方法学要求,可用于食品接触材料塑料制品 ( 食品包装袋) 中荧光增白剂 C. I. 199,C. I. 367, C. I. 378,C. I. 184 的检测。
2. 5 实际样品分析
 
应用所建立的方法对 10 种市场上常见的食品接触材料塑料制品( 食品包装袋) 进行检测,均检出荧光增白剂 C. I. 184,测定值在检出限和定量限之间,说明这种荧光增白剂常用于食品接触材料塑料制品中,应引起有关部门的重视。

 
      表 1 目标物的线性关系与检出限、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 空白样品中目标物在 3 个添加水平下的日内和
    日间准确度和精密度( 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 结论
 
本文建立了食品接触材料塑料制品( 食品包装袋) 中 4 种荧光增白剂同时测定的高效液相色谱法,该方法具有前处理简单、灵敏、准确等优点,方法

的重现性和线性关系均能满足定量分析要求。由于塑料制品在日常生活中应用广泛,直接影响消费者的健康安全。为此,**加强荧光增白剂的检验监
 
管工作。