CN103604764A

CN103604764A - 食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法

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Publication number: CN103604764A
Application number: CN201310564412.3A
Authority: CN
Inventors: 刘荣琴; 康牧旭; 周刚; 焦宁; 刘智聪; 郭喜强; 池春山; 刘乐平
Original assignee: Xingtai Products Quality Supervising And Checking Institute
Current assignee: Xingtai Products Quality Supervising And Checking Institute
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公开了一种食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，包括下述步骤：（1）配制不同浓度的荧光增白剂标准溶液；（2）制备荧光增白剂浓度与吸光度之间的标准曲线；（3）提取荧光增白剂；（4）将步骤（3）的滤液置于1cm石英比色皿中，采用紫外分光光度计在350nm下测定吸光度，同时进行空白实验；根据步骤（2）得到的标准曲线计算得到纸张样品或食品样品中荧光增白剂的含量。本发明采用紫外分光光度法实现食品及其纸质包装中的荧光增白剂检测，实验仪器简单，操作方便，具有可定量分析、检出限低、重复性好等优点，适合于微量及痕量组分的测定。

Description

食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法

技术领域

本发明涉及食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法。

背景技术

荧光增白剂是一类吸收紫外光、发射出蓝色或紫蓝色光的荧光物质。作为荧光增白剂，其分子都具有由π电子形成的平面共轭体系，结构如图1。此类结构的化合物吸收紫外线（300—400 nm）后，电子从基态激发到活泼态，在极短时间内又回到基态，可放出波长为420—450 nm的荧光。荧光增白剂之所以有增白作用，原因是吸附有荧光增白剂的物质不仅能将照射在物体上的可见光发射出来，而且还将不可见的紫外光转为可见光反射出来，增加了物体对光的反射率。荧光增白剂的另一个增白原因可借助光学中互补色原理说明。研究发现，白色这种复合色的变黄是由于从被照射物体上反射的光线中蓝色波段光线相对强度的缺损而形成的。因而早期人们使用某些蓝色对物品上蓝以掩盖其泛黄，但引起物品亮度下降，在视觉上产生了暗淡的感觉。荧光增白剂发出蓝色或蓝紫色的荧光，正好补其缺损，而恢复了物品的白色。

荧光增白剂是一种结构中既有苯基又有磺酸基的有机化合物。据报道，荧光增白剂一旦与人体中的蛋白质结合，就很难通过正常代谢排出体外。同时，荧光剂会极大削弱免疫力及伤口愈合能力，一旦在人体中积蓄过量，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，是潜在致癌因素之一。对于在一般的纸制品中添加荧光增白剂国家并无严格限制，但是在食品包装纸及生活用纸中禁用荧光增白剂已有相关规定并成为社会共识，我国《食品用纸包装、容器等制品生产许可实施细则》明确规定生产过程中不得使用荧光增白剂。如今，许多国家和地区的检测机构已经将荧光性物质列为这些纸种的检测项目。

荧光增白剂的分析方法一般有分子荧光光度法、紫外分光光度法、薄层层析法和高效液相色谱法。

薄层层析法操作复杂，且只能半定性定量。荧光分光光度法利用荧光增白剂的荧光光谱进行分析，具有实验简便，检测限低的优点。罗冠中等[1]、潘可亮等[2]分别对荧光增白剂的荧光分光光度法进行了报道。Wei-Chuan Shu等[3]使用离子对液相色谱方法分析了洗涤剂和地表水中荧光增白剂的含量。Hsin-Chang Chen等[4]使用离子色谱—质谱联用技术测定了纸巾，卫生纸，婴儿服装以及环境水中荧光增白剂的含量。因为液相色谱法具有十分强大的分离能力，可以实现操作的自动化，操作简便，可很好地对荧光增白剂进行定性定量分析。2000年，董仲生等报道了测定荧光增白剂CXT强度的紫外分光光度法。

现行国家标准、行业标准、地方标准以及相应法规只提出了简单的定性测量要求和检测方法，无定量要求和检测方法。中华人民共和国国家标准 GB 11680-89 《食品包装用原纸卫生标准》、中华人民共和国国家标准 GB 3561-89 《食品包装用原纸卫生标准的分析方法》均提出了在紫外灯下检查荧光增白剂的定性方法。中华人民共和国国家标准GB/T 5009.78-2003《食品包装用原纸卫生标准的分析方法》作为代替GB 3561-1989《食品包装用原纸卫生标准的分析方法》的新标准，对于荧光检测方法未作任何修改。中华人民共和国轻工行业标准QB 2294-2006《纸杯》、中华人民共和国农业行业标准 NY/T 1257-2006《食用菌中荧光物质的检测》中提及的荧光增白剂的检测方法与上述国标方法基本一致。2007年，国家质量监督检验检疫总局印发了《食品用纸包装、容器等制品生产许可实施细则》，实施细则涵盖2类21个产品。细则对于多种产品都提出荧光性物质检测应为合格的要求。此实施细则的颁布，体现了我国对于食品包装安全性要求的提高，体现了我国对食品用纸包装、容器等制品中荧光增白剂检测项目的重视。四川省地方标准 DB51/T 907-2009《食用菌中荧光增白剂检测规程》、河北省地方标准 DB 13/T 1114-2009 《小面粉中荧光增白剂的测定》规定的检测方法也与上述国标的检测方法没有本质的区别。

发明内容

本发明提供一种食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，采用紫外分光光度法实现食品及其纸质包装中的荧光增白剂检测，实验仪器简单，操作方便、快捷，具有可定量分析、检出限低、重复性好、能满足使用要求等优点，适合于微量及痕量组分的测定。

本发明所采取的技术方案是：

一种食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，包括下述步骤：

（1）配制不同浓度的荧光增白剂标准溶液：准确称取0.01g荧光增白剂，加入碱性溶液，搅拌至全部溶解，转入100 mL容量瓶中定容，得到荧光增白剂标准储备液；将标准储备液以pH值为8.5-9.5的碱性溶液稀释至不同浓度即可；所述碱性溶液的pH值为8.5-9.5；

（2）制备标准曲线：采用紫外分光光度计在350nm下对步骤（1）中配制的不同浓度的标准溶液进行检测，做出荧光增白剂浓度与吸光度之间的标准曲线；

（3）提取荧光增白剂；取纸张样品或食品样品1.0-2.0g，剪碎并置于烧杯中，加入20-30mL碱性溶液，室温、暗处、超声萃取20-30min，过滤；所述碱性溶液的pH值为8.5-9.5；

（4）荧光增白剂含量测定：将步骤（3）的滤液置于1 cm石英比色皿中，采用紫外分光光度计在350nm下测定吸光度，同时进行空白实验；根据步骤（2）得到的标准曲线计算得到纸张样品或食品样品中荧光增白剂的含量。

优选的，步骤（1）中标准溶液使用的标准品采用VBL荧光增白剂、CXT荧光增白剂、31#荧光增白剂、BA荧光增白剂和BBU荧光增白剂中的一种或几种。

优选的，碱性溶液为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠的水溶液。

优选的，步骤（3）中将纸张样品剪成1-1.5cm²的碎片，将食品样品切成1-1.5 cm³的小块。

优选的，步骤（1）中荧光增白剂标准溶液的浓度为：5mg/ L、10mg/ L、20 mg/ L、40 mg/ L、80 mg/ L。

食品及其纸质包装中荧光增白剂为VBL荧光增白剂、CXT荧光增白剂、31#荧光增白剂、BA荧光增白剂和BBU荧光增白剂，以上荧光增白剂均为二苯乙烯型荧光增白剂，结构与性质相似，具有相似的紫外吸收，因此同时对多种共存的荧光增白剂进行测定具有理论依据。

不同浓度的荧光增白剂标准溶液的配制方法为：准确称取0.01g荧光增白剂，加入pH值为8.5-9.5的碱性溶液，搅拌至全部溶解，转入100 mL容量瓶中定容，得到荧光增白剂标准储备液；将标准储备液以pH值为8.5-9.5的碱性溶液稀释至不同浓度。

纸张样品或食品样品中荧光增白剂的含量计算方法为：由实际测量的滤液的吸光度减去空白，然后从标准曲线上查到滤液中荧光增白剂的浓度，则纸张样品或食品样品中荧光增白剂的含量=（滤液中荧光增白剂的浓度×滤液的体积）/纸张样品或食品样品的质量。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明采用紫外分光光度法实现食品及其纸质包装中的荧光增白剂检测，实验仪器简单，操作方便，具有可定量分析、检出限低、重复性好等优点，适合于微量及痕量组分的测定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是实施例1中荧光增白剂浓度与吸光度之间的标准曲线图；

图2为pH值对提取效果的影响；

图3温度对提取效果的影响；

图4提取时间对提取效果的影响；

图5不同荧光增白剂吸收光谱；

图6光照对荧光增白剂VBL稳定性的影响；

图7光照对荧光增白剂31#稳定性的影响；

图8光照对荧光增白剂BBU稳定性的影响；

图9 pH值对测定的影响。

具体实施方式

下述实施例中，食品包装来自市场，食品购买于市场，品种为金针菇、杏鲍菇、白玉菇、蟹味菇、茶树菇、海鲜菇和秀珍菇等。

实施例1

（1）荧光增白剂标准溶液的配制方法为：准确称取0.01gVBL荧光增白剂，加入pH值为8.5-9.5的碱性溶液溶解，搅拌至全部溶解，转入100 mL容量瓶中定容，得到荧光增白剂标准储备液，浓度为100 mg/L。将储备液准确以pH值为8.5-9.5的碱性溶液稀释至5mg/ L、10mg/ L、20 mg/ L、40 mg/ L、80 mg/ L。

（2）制备标准曲线：采用紫外分光光度计在350nm下对上述标准溶液进行检测，做出荧光增白剂浓度与吸光度之间的标准曲线图（见图1）；

（3）提取荧光增白剂；取挂面包装纸样品1.0g，剪成1-1.5cm²的碎片并置于烧杯中，加入20mL碱性溶液，室温、暗处、超声萃取20min，过滤；

（4）荧光增白剂含量测定：将步骤（3）的滤液置于1 cm石英比色皿中，采用紫外分光光度计在350nm下测定吸光度，减去空白的吸光度，得到滤液的吸光度，根据步骤（2）得到的标准曲线图（见图1）得到滤液中荧光增白剂浓度，根据滤液体积、滤液中荧光增白剂浓度和样品质量计算得到纸张样品中荧光增白剂的含量为0.5g/kg。

实施例2

（1）荧光增白剂标准溶液的配制方法为：准确称取0.01gCXT荧光增白剂，加入pH值为8.5-9.5的碱性溶液溶解，搅拌至全部溶解，转入100 mL容量瓶中定容，得到荧光增白剂标准储备液，浓度为100 mg/L。将储备液准确以pH值为8.5-9.5的碱性溶液稀释至5mg/ L、10mg/ L、20 mg/ L、40 mg/ L、80 mg/ L。

（2）制备标准曲线：采用紫外分光光度计在350nm下对上述标准溶液进行检测，做出荧光增白剂浓度与吸光度之间的标准曲线；

（3）提取荧光增白剂；取金针菇样品2.0g，剪成1-1.5 cm³的小块并置于烧杯中，加入30mL碱性溶液，室温、暗处、超声萃取30min，过滤；

（4）荧光增白剂含量测定：将步骤（3）的滤液置于1 cm石英比色皿中，采用紫外分光光度计在350nm下测定吸光度，同时进行空白实验；根据步骤（2）得到的标准曲线计算得到纸张样品中荧光增白剂的含量为1.4g/kg。

实施例3

（1）荧光增白剂标准溶液的配制方法为：准确称取0.01gBBU荧光增白剂，加入pH值为8.5-9.5的碱性溶液溶解，搅拌至全部溶解，转入100 mL容量瓶中定容，得到荧光增白剂标准储备液，浓度为100 mg/L。将储备液准确以pH值为8.5-9.5的碱性溶液稀释至5mg/ L、10mg/ L、20 mg/ L、40 mg/ L、80 mg/ L。

（3）提取荧光增白剂；取薯条包装纸样品1.5g，剪成1-1.5cm²的碎片并置于烧杯中，加入25mL碱性溶液，室温、暗处、超声萃取25min，过滤；

（4）荧光增白剂含量测定：将步骤（3）的滤液置于1cm石英比色皿中，采用紫外分光光度计在350nm下测定吸光度，同时进行空白实验；根据步骤（2）得到的标准曲线计算得到纸张样品中荧光增白剂的含量为1.9g/kg。

实施例4

（1）荧光增白剂标准溶液的配制方法为：准确称取BA荧光增白剂0.004g和31#荧光增白剂0.006g，加入pH值为8.5-9.5的碱性溶液溶解，搅拌至全部溶解，转入100 mL容量瓶中定容，得到荧光增白剂标准储备液，浓度为100 mg/L。将储备液准确以pH值为8.5-9.5的碱性溶液稀释至5mg/ L、10mg/ L、20 mg/ L、40 mg/ L、80 mg/ L。

（3）提取荧光增白剂；取海鲜菇样品1.3g，剪成1-1.5 cm³的小块并置于烧杯中，加入25mL碱性溶液，室温、暗处、超声萃取25min，过滤；

（4）荧光增白剂含量测定：将步骤（3）的滤液置于1 cm石英比色皿中，采用紫外分光光度计在350nm下测定吸光度，同时进行空白实验；根据步骤（2）得到的标准曲线计算得到纸张样品中荧光增白剂的含量为2.1g/kg。

一、提取条件的优化

1.1碱性溶液的选择

荧光增白剂的提取剂主要有三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、氯仿、四氢呋喃、乙醇、甲醇以及水等。本发明根据造纸用荧光增白剂以及食品中非法添加的荧光增白剂水溶性较好的性质，以碱液提取试样中的荧光增白剂，以达到降低测定成本，减少环境污染的目的。常用碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠。为了确定此三种碱性提取剂对试样中荧光增白剂的提取是否产生影响，实验中分别用pH值为9.0的碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠水溶液分别提取纸制品中的荧光增白剂。实验表明，碱种类对测定无影响。因此本发明选取碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠的水溶液作为碱性溶液。

1.2 最佳pH值的选择

pH值选择为7.0、8.0、9.0、10.0、11.0和12.0，结果如图2所示。由图2中数据可知，当pH值大于8.0时，可以较为完全地提取出荧光增白剂。因此将碱性溶液的pH值设为8.5-9.5。

提取温度的选择

在不同温度下进行提取和测定，提取温度分别选择为20℃、40℃、60℃、80℃。测定结果见图3。从图3可知,荧光增白剂的提取效率几乎不随萃取温度的变化而变化，因此下述实验选用室温下进行提取操作。

提取时间的选择

提取时间分别选择为5 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min，测定结果见图4。从图4中可知，20 min时，试样中的荧光增白剂已经提取完全，因此，选择提取时间为20-30min。

提取过程对荧光增白剂的影响

据报道，荧光增白剂受光照等因素的影响会发生结构的改变，本课题采用的提取方法为室温、暗处、超声提取。基于荧光增白剂的不稳定性，本课题对不同浓度的标准溶液进行提取和测定，比较经过提取操作前后吸光度的变化。表1和表2为荧光增白剂VBL和荧光增白剂BBU提取前后吸光度的对比。

表1 提取过程对荧光增白剂VBL的影响

表2 提取过程对荧光增白剂BBU的影响

从表中数据可以看出，优化后的萃取过程对荧光增白剂的吸光度无明显影响。（荧光增白剂CXT、荧光增白剂31#、荧光增白剂BA提取前后的吸光度变化与荧光增白剂VBL和荧光增白剂BBU相似。）

2、测定条件的优化

为了提高荧光增白剂的增白效果，有的造纸厂家或者荧光增白剂的生产厂家会使用或者生产复合的荧光增白剂。即将2种或者2种以上的荧光增白剂进行混合，相对于等量的一种荧光增白剂而言，经复合增效的荧光增白剂往往具有可观察的增强的增白效果。因为纸张中可能存在不止一种荧光增白剂，因此同时检测多种荧光增白剂非常具有现实意义。色谱方法兼具分离和测定的能力，可以用于多种荧光增白剂的同时检测，但需要多种荧光增白剂标准样品并需要针对各种荧光增白剂绘制工作曲线，检测费用高，工作量较大。因为分光光度法在测定过程中不能使试样中的多种组分分离，所以一些分析工作者探索了分光光度法对多种性质相似的测定物同时进行测定的问题。纸制品中以及食品中人为添加的荧光增白剂均为二苯乙烯型荧光增白剂，结构与性质相似，具有相似的紫外吸收，因此同时对多种共存的荧光增白剂进行测定具有理论依据。

最大吸收波长的选择

荧光增白剂VBL、荧光增白剂CXT、荧光增白剂31#、荧光增白剂BA和荧光增白剂BBU的吸收光谱如图5。图5中显示，这些荧光增白剂最大吸收波长分别为347 nm、355 nm、347 nm、351 nm和355 nm。源于5种荧光增白剂结构的相似性，其最大吸收波长相近，因此选择350 nm为入射光波长。

摩尔吸光系数的比较

以荧光增白剂VBL、荧光增白剂CXT、荧光增白剂31#、荧光增白剂BA和荧光增白剂BBU各自不同浓度的标准溶液为测定对象，测定吸光度并绘制工作曲线。由工作曲线计算得到的各种荧光增白剂的摩尔吸光系数列于表3。从表中数据可知，5种荧光增白剂的摩尔吸光系数基本一致，可以同时测定。荧光增白剂吸光系数的相似性源于其结构的相似性。

表 3 荧光增白剂的摩尔吸光系数

Figure 2013105644123100002DEST_PATH_IMAGE003

2.3 吸光度加和性考察

取荧光增白剂混合标准溶液在350 nm测定吸光度，并与各种荧光增白剂单独存在时测定的吸光度之和进行比较。复合荧光增白剂的加合性实验结果如表4—7。由实验结果可知，总吸光度的计算值和测定值差异较小，同时测定总量可行。荧光增白剂复合使用时，多将2种荧光增白剂复合使用，3种以上不多见，所以本课题只对2种和3种荧光增白剂共存时吸光度的加和性进行了考察。复合荧光增白剂的组合种类较多，数据没有一一列出。

表4 荧光增白剂VBL和荧光增白剂CXT加和性考察

表5 荧光增白剂BA和荧光增白剂31#加和性考察

表6 荧光增白剂VBL和荧光增白剂BBU加和性考察

表7 荧光增白剂VBL、荧光增白剂31#和荧光增白剂BBU加和性考察

2.4 稳定性考察

此部分内容对光照、pH值对荧光增白剂稳定性的影响进行讨论。

光照的影响

将1 mg/L的荧光增白剂溶液置于实验室内（自然光线）和暗处放置，考察荧光增白剂的稳定性。图6-8分别为荧光增白剂VBL、荧光增白剂31#和荧光增白剂BBU在不同光线下吸光度—时间关系曲线，荧光增白剂XCT和荧光增白剂BA的吸光度与时间关系曲线与上述曲线关系一致，不再赘述。从图6-8中可以看出，荧光增白剂在暗处的稳定性好于室内自然光下的稳定性。在室内自然光线下，60 min内没有明显的变化，30 min内稳定性更好。对于一般的分光光度测定，30 min内即可完成测定工作，所以荧光增白剂在室内光线下的稳定性可以满足分光光度测定的要求。

pH值的影响

造纸用和非法添加入食品中的二苯乙烯型的荧光增白剂为阴离子染料，在不同pH值的溶液中溶解度不同。图9表示了不同pH值下，对于浓度均为20 mg/L的荧光增白剂VBL、荧光增白剂CXT、荧光增白剂31#、荧光增白剂BA和荧光增白剂BBU的吸光度。从图9可见, 当pH值为4和5时, 荧光增白剂VBL、荧光增白剂CXT、荧光增白剂31#、荧光增白剂BA的吸光度偏低, 产生这种情况的原因主要是因为2S型荧光增白剂的分子结构中亲水基团磺酸基相对比较少, 只有两个, 所以水溶性相对较差, 在pH值较低时, 荧光增白剂分子发生聚集，溶液不再符合光吸收定律(郎伯一比耳定律)。当溶液pH值为6-12时, 这4种2S型种荧光增白剂的吸光度稳定。对于4S型荧光增白剂BBU的分子结构中有4个磺酸基，水溶性好于2S型荧光增白剂，因此荧光增白剂BBU在pH值4—12时均具有较稳定的吸光度。考虑到荧光增白剂的结构持点、环境温度变化可能带来的影响及操作条件的统一,被测溶液的pH值选为8.5-9.5。因为荧光增白剂提取剂的pH值为8.5-9.5，所以经提取后，不调整pH值直接进行测定。

、竹叶纸对测定的影响

竹子是造纸的原料之一，竹子拥有天然的荧光。为了研究以竹浆为原料。为了研究以竹浆为原料的纸张中天然荧光成分是否对测定有干扰，本课题对2种干竹叶在紫外灯下进行观察，没有荧光现象，对此2种干竹叶进行了如3.2所述的萃取及测定操作，结果表明，竹叶提取液在350 nm没有吸收。其原因可能为竹叶中的叶绿素在晾干过程中已经被破坏，不再具有荧光性质。

、检测限、精密度及回收率的测定

对食用菌样品、食品包装用纸样品以及其标加样品进行测定，结果如表8和表9所示。在食用菌中未检出荧光增白剂，在部分食品包装材料中检出荧光增白剂。标加浓度为0.2 g/kg、1.0g/kg和3.0g/kg时，回收率为95.6%—108%，标准偏差为2.1%—4.3% （n=3）。线性范围为0.1—3 g/kg，在此范围内线性相关性R²=0.9992；方法检出限为0.03 g/kg，定量限为0.1 g/kg。

表8 食用菌中荧光增白剂的测定结果

表9 食品包装用纸中荧光增白剂的测定结果

Claims

1.一种食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，其特征在于包括下述步骤：

2.根据权利要求１所述的食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，其特征在于所述步骤（1）中标准溶液使用的标准品采用VBL荧光增白剂、CXT荧光增白剂、31#荧光增白剂、BA荧光增白剂和BBU荧光增白剂中的一种或几种。

3.根据权利要求１所述的食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，其特征在于所述碱性溶液为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠的水溶液。

4.根据权利要求１所述的食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，其特征在于步骤（3）中将纸张样品剪成1-1.5cm²的碎片，将食品样品切成1-1.5 cm³的小块。

5.根据权利要求１、2、3或4所述的食品及其纸质包装中荧光增白剂的检测方法，其特征在于步骤（1）中荧光增白剂标准溶液的浓度为：5mg/ L、10mg/ L、20 mg/ L、40 mg/ L、80 mg/ L。