液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法分析爆米花桶水浸泡液中的熒光增白劑

劉 峻 李 軍 李建中 秦紫明

(上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海，200233)

對于熒光增白劑［1-4］的快速檢測和定性定量是紙質(zhì)包裝材料檢驗中的熱點。目前研究較多的有白度法、熒光檢測法和液相色譜法等。但目前還沒有一種方法被制定成為標(biāo)準(zhǔn)，因此對如何檢測食品包裝用紙中是否含有熒光增白劑、熒光增白劑的遷移性能、添加熒光增白劑的種類、確定熒光增白劑含量等的研究仍然非常有必要。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的熒光增白劑有近千種，先后投放市場的商品牌號有百余個，它們分屬于15 種基本化學(xué)結(jié)構(gòu)類型。用于造紙工業(yè)的熒光增白劑的主要品種其化學(xué)結(jié)構(gòu)類型屬雙三臻氨基二苯乙烯類型。該類型熒光增白劑的適用范圍很廣，除用于造紙工業(yè)外還用于紡織印染、洗滌劑、涂料、感光材料等領(lǐng)域。目前市場上使用較廣泛的雙三臻氨基二苯乙烯類熒光物質(zhì)主要有熒光增白劑VBL、APC、APH、SPP。熒光增白劑常含有苯、萘、唑、噻吩等基團(tuán)［5］。熒光增白劑被添加到諸如爆米花桶等食品包裝紙中會被飲料或食品富含的油脂溶解，從而進(jìn)入人體，因此我國禁止與食品接觸的紙張中含熒光增白劑。

國內(nèi)對于紙張中熒光增白劑的檢測主要根據(jù)GB11680—1989 食品包裝用原紙衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:紙中最大熒光面積不得大于5 mm2。雖然限定條件不同，但其共同的判斷方法都是參照GB/T 5009.78—2003 食品包裝用原紙衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法進(jìn)行檢測。就是將試樣置于波長為254 nm 和365 nm 的紫外光下觀察紙張中的最大熒光面積。該方法僅憑借檢驗員肉眼觀察，無法定量地評定熒光增白劑，且檢測中受人為因素、環(huán)境因素的影響較大，易造成判斷的差異［6-7］。

最新制定的熒光增白劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)HG/T 3703—2009 熒光增白劑OB-1 (C. I. 熒光增白劑393)，采用液相色譜法對于熒光增白劑進(jìn)行判定，這是一個非常有效的定性定量的方法，但是由于熒光增白劑種類多，有些熒光增白劑結(jié)構(gòu)相同很難通過極性分離的方法實現(xiàn)定性定量。

發(fā)達(dá)國家在對于食品接觸材料的檢測中越來越重視模擬實際使用環(huán)境以測試有害物質(zhì)的遷移情況。紙張中熒光增白劑遷移檢測方法主要有臺灣省標(biāo)準(zhǔn)CNS 11820—2007 紙制品之可遷移性熒光物質(zhì)試驗法、歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN648—2006 與食品接觸的紙和紙板-熒光增白劑牢度的測定，其主要區(qū)別見表1。

熒光增白劑遷移量的檢測方法正在被越來越多的國家接受和使用，但是這些方法仍然無法定性遷移出的熒光增白劑的種類［8-13］。

本實驗主要使用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS)的方法測試了近期上海地區(qū)流通領(lǐng)域的爆米花桶中熒光增白劑的種類和含量，通過這一方法可以準(zhǔn)確而有效地檢測判斷熒光增白劑種類并能測試極低含量的熒光增白劑遷移情況，為熒光增白劑監(jiān)管和分析提供了一種新的方法。

2 實 驗

2.1 儀器與試劑

安捷倫1260 色譜儀串接安捷倫6460 三重四極桿質(zhì)譜儀。

熒光增白劑VBL、APC、APH、SPP 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(傳化集團(tuán)提供，純度大于95%);分子結(jié)構(gòu)式見表2［14-17］。

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品熒光增白物質(zhì)的提取

采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定按照GB11680—1989 判定為不合格的8 組含有熒光的爆米花桶中的熒光增白劑。樣品處理:將樣品剪至1 cm ×1 cm 大小，稱取1 g 剪碎后的樣品 (精確至0.1 mg)于100 mL磨口錐形瓶中，用100 mL 去離子水常溫浸泡48 h，浸泡液經(jīng)0.5 μm 水性濾膜過濾后用于測定，每個樣品測試2 次取平均值。

2.2.2 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測試條件

(1)色譜條件 流動相:A (水)，B (甲醇);流量采用梯度流量，流量設(shè)置見表3。C18-色譜柱:2.1 mm (內(nèi)徑) ×100 mm ，填料粒徑2.7 μm。進(jìn)樣量:20 μL。柱溫箱溫度:40℃。流速:0.3 mL/min。

(2)質(zhì)譜條件 離子源:ESI 源。碰撞氣:氮氣。離子噴射電壓:4000 V。溫度:325℃。氣體流量:6 L/min。霧化器壓力:0.3 MPa。掃描模式:質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)掃描。

2.2.3 熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液

準(zhǔn)確稱取VBL、APC、APH、SPP 4 種熒光增白劑各5 mg，將4 種熒光增白劑倒入小燒杯中，加入水溶解后移入100 mL 棕色容量瓶中定容至刻度，此溶液為50 mg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，將標(biāo)準(zhǔn)溶液通過兩次稀釋的方法配置成濃度10 ～1000 ng/mL 的溶液。

表1 CNS 11820—2007 與EN648—2006 間的主要區(qū)別

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表3 液相色譜梯度流量條件

使用式(1)計算含有熒光的爆米花桶中可遷移熒光增白劑含量。

式中，ω 為可遷移熒光增白劑遷移量，mg/kg;b為溶液中可遷移熒光增白劑含量，ng/mL;V 為浸泡溶液量，mL;m 為樣品質(zhì)量，g;F 為溶液稀釋倍數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 特征離子與保留時間

通過對液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀的碰撞能和毛細(xì)管電壓等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確認(rèn)了4 種熒光增白劑的保留時間見圖1，特征子離子見表4。

雖然由圖1 可知，4 種化合物通過色譜柱分離的方法并未能徹底分離，APC 和SPP 的保留時間差異僅為0.03 min，但是由于其具有不同的特征離子碎片，因此可以通過多反應(yīng)監(jiān)測的方法將這兩種化合物有效地分離和表征，見圖2［12-13］。

表4 4 種熒光增白劑的離子質(zhì)荷比和保留時間

表5 4 種熒光增白劑線性方程和信噪比

表6 爆米花桶中APC 含量的測定

表7 4#樣品重復(fù)性檢測結(jié)果及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

3.2 線性與檢出限

在確認(rèn)特征子離子后，在一定濃度范圍內(nèi)測試樣品濃度值x 與信號強度y 之間的線性關(guān)系，見表5。由表5 可知，VBL 和APC 在10 ～1000 ng/mL 濃度范圍內(nèi)，SPP 和APH 在10 ～200 ng/mL 濃度范圍內(nèi)，測試樣品濃度值x 與信號強度y 之間的線性相關(guān)性都高于0.9950，成線性關(guān)系。

儀器的檢測低限計算如式(2)所示，C 代表配制標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，為10 ng/mL;S =10，代表儀器的檢測低限以10 倍噪聲計算;R 表示濃度為10 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液下測得的信噪比。按標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)樣量，測得各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的信噪比(S/N)，見表5。

3.3 樣品分析

在完成線性分析的基礎(chǔ)上，對8 組含有熒光的爆米花桶進(jìn)行了檢測分析，結(jié)果見表6。通過檢測證明這8 種含有熒光的樣品中的熒光增白劑都是APC，也就是熒光增白劑220，未檢出其他熒光增白劑。

通過換算可以發(fā)現(xiàn)，雖然通過肉眼觀察的方式各個爆米花桶熒光增白劑含量都不合格，但是各個爆米花桶中的熒光增白劑可遷移量還是有差別的，其可遷移量從0.7 mg/kg 到23.2 mg/kg不等。

3.4 精密度與回收率

為分析測試的精密度，稱取6 份4#樣品，使用去離子水，常溫下浸泡48 h后進(jìn)行分析測定，所得重復(fù)性數(shù)據(jù)如表7所示。由表7 可知，樣品6 次分析測定相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于10%，能滿足檢測分析的要求。

分別對1#和4#樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，結(jié)果見表8 和表9。兩組樣品不同濃度的加標(biāo)回收率在84.0% ～96.7%之間。這表明本方法具有較高的準(zhǔn)確度和精密度［5］。

4 結(jié) 論

4.1 以熒光增白劑VBL、APC、SPP、APH為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS)檢測紙張中的熒光增白劑的遷移。結(jié)果證明4 種熒光增白劑濃度與信號強度之間具有很好的線性對應(yīng)的關(guān)系，VBL、APC 在10 ～1000 ng/mL 濃度范圍內(nèi)，SPP、APH 在10 ～200 ng/mL 濃度范圍內(nèi)，線性相關(guān)性R2高于0.9950，4 種熒光增白劑檢出限都低于10 ng/mL。

表8 1#樣品的加標(biāo)回收率

表9 4#樣品的加標(biāo)回收率

4.2 通過使用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀分別對8 種含有熒光的爆米花桶檢測發(fā)現(xiàn)，爆米花桶的水浸泡液中確實存在熒光增白劑，且都是熒光增白劑APC，其可遷移量從0. 7 mg/kg 到23. 2 mg/kg 不等，樣品6 次分析測定相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)小于10%，加標(biāo)回收率在84. 0% ～96. 7%之間。由此認(rèn)為對于紙張中熒光增白劑可遷移量的測試和分析，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法是一個可以準(zhǔn)確定性定量的方法。

［1］ Zhu Yongqiang. The variety of paper brightening agent and its utilization［J］. Shanghai Paper，2004，36(5):52.朱勇強. 造紙增白劑的種類與應(yīng)用［J］. 上海造紙，2004，36(5):52.

［2］ 沈永嘉. 許 煦. 熒光增白劑的毒性［J］. 化工科技市場，2002，(8):5.

［3］ 許牡丹，毛根年. 食品安全與分析檢測［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［4］ Zhou Yinghong，Guo Renhong. Analysis and limitation requirement of toxic and harmful substances in paper product［J］. Paper Science ＆Technology，2005，24(4):34.周穎紅，郭仁宏. 紙制品中有毒有害物質(zhì)分析及限量要求［J］.造紙科學(xué)與技術(shù)，2005，24(4):34.

［5］ 許牡丹，毛根年. 食品安全與分析檢測［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003:2571.

［6］ HUANG Xiu-ling，YANG Ru-nan，WANG Xiao-min . Current Progress of Paper Based Food Packaging［J］. China Pulp ＆ Paper，2003，22(12):47.黃秀玲，楊汝男，王曉敏. 紙制食品包裝的新進(jìn)展［J］. 中國造紙，2003，22(12):47.

［7］ 景 文. 食品包裝的衛(wèi)生性探討［J］. 中國包裝，2007，(5):14.

［8］ 史海根，秦文勇. 食品包裝材料中熒光性物質(zhì)檢測［J］. 浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)，1999(10):24.

［9］ CHENG Yi，CHENG De-wen. Distyryl benzene fluorescent brighteners［J］.Textile auxiliaries，2006，22(2):15.程 藝，程德文. 二苯乙烯基苯類熒光增白劑［J］. 印染助劑，2006，22(2):15.

［10］ 惠嵐峰. 紙漿中熒光的研究進(jìn)展［J］. 天津造紙，2006，(1):20.

［11］ HAO Xiao-xiu，YANG Shu-hui. Determination of Paper Relative Fluorescent Strength［J］. China Pulp ＆ Paper，2007，26(8):24.郝曉秀，楊淑蕙. 紙張相對熒光強度的測定［J］. 中國造紙，2007，26(8):24.

［12］ 高 野. 淺談熒光增白劑在造紙工業(yè)中的使用以及其檢測方法的探討［J］. 中國科技信息，2005，(8):10.

［13］ GUO Ren-hong，ZHOU Ying-hong. Rapid Test of Migration Property of FWA Containing in Tissue Paper［J］. China Pulp ＆ Paper，2007，26(10):33.郭仁宏，周穎紅. 紙巾紙中熒光增白劑遷移性快速檢測方法的研究［J］. 中國造紙，2007，26(10):33.

［14］ LIU Jun，XU Zhen-hna，YAN Hui，et al. Comparative Analysis of Fluorescence Intensity and Fluorescent Migration in Paper［J］. China Pulp ＆ Paper，2011，30(4):18.劉 峻，徐振華，閆 輝，等. 紙張中熒光物質(zhì)檢測方法的對比［J］. 中國造紙，2011，30(4):18.

［15］ MA Qiang，BAI Hua，WANG Chao，et al. Simultaneous Determination of 16 Carcinogenic and Allergenous Dyestuffs in Toys by Ultra Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry［J］.Chinese Journal Of Analytical Chemistry，2010，38(1):51.馬 強，白 樺，王 超，等. 超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定玩具中的16 種致癌和致敏染料［J］. 分析化學(xué)，2010，38(1):51.

［16］ WANG Tian-jiao，LIN Qin-bao，LI Bo. Determination of Phenols in Food Packaging Paper by Ultra Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry［J］. Journal of Instrumental Analysis，2012，29(12):1153.王天嬌，林勤保，宋 歡，等. 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定食品包裝紙中的酚類化合物［J］. 分析測試學(xué)報，2012，29(12):1153.

［17］ 肖錦平，竹百均，許夕峰，等. 熒光增白劑在造紙工業(yè)中的應(yīng)用及市場展望［C］//2007(第七屆)中國造紙化學(xué)品開發(fā)應(yīng)用國際技術(shù)交流會論文集，2007.