熒光增白劑測(cè)試方法的現(xiàn)狀及展望

薛 偉，武江紅，李曉婷，姚晨之

（1.中輕日用化學(xué)檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司，山西太原 030001；2.國(guó)家洗滌用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，山西太原 030001；3.山西能源學(xué)院，山西晉中 030600）

依據(jù)GB/T 6687—2006《染料名詞術(shù)語(yǔ)》，熒光增白劑是指在紫外光的照射下可以激發(fā)出藍(lán)光、紫光，與基質(zhì)上的黃光互補(bǔ)而具有增白效果的一類無色熒光染料，利用光學(xué)上的補(bǔ)色作用使白色或淺色物品（如紡織品、塑料、紙張等）增白、增亮或增艷。熒光增白劑與物品之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，僅依靠光學(xué)作用增強(qiáng)物體白度，利用熒光增強(qiáng)視覺的白度感。能夠發(fā)出熒光的天然物質(zhì)不屬于熒光增白劑。從分子角度上來講，熒光增白劑是指含有芳香環(huán)的連續(xù)共軛體系，其芳香環(huán)上含有一個(gè)或多個(gè)取代基，取代基的數(shù)量及種類對(duì)熒光特性有較大影響。在紫外光照射下，結(jié)構(gòu)通常不穩(wěn)定，可由能量較低的反式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰枯^高的順式結(jié)構(gòu)，發(fā)出熒光；處于高能態(tài)的順式結(jié)構(gòu)不再能吸收紫外光轉(zhuǎn)化為可見光。

據(jù)報(bào)道，有不法商家為了使產(chǎn)品外觀更加鮮艷亮麗，在產(chǎn)品中添加過量的可遷移性熒光增白劑，部分熒光增白劑難以通過常規(guī)生理代謝排出體外，對(duì)使用者的健康安全造成潛在威脅。如在菇類產(chǎn)品中添加過量的熒光增白劑可以使其獲得更長(zhǎng)的“保鮮期”，長(zhǎng)期食用此類食材，熒光增白劑會(huì)在體內(nèi)逐步累積，最終出現(xiàn)副反應(yīng)。因此，確立熒光增白劑含量的分析測(cè)試方法十分必要。熒光增白劑產(chǎn)品含量的測(cè)定可有效評(píng)判其制備工藝，精確實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控，反向促進(jìn)工藝路線的優(yōu)化改進(jìn)。國(guó)內(nèi)外法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系中對(duì)熒光增白劑含量的限制均有較明確的規(guī)定。例如，1991年美國(guó)食藥局發(fā)布的15號(hào)文件規(guī)定，允許在食品接觸用紙以及紙質(zhì)材料中使用熒光增白劑，在非涂布紙以及紙板中的使用限量約為225.0 mg/kg，在涂布紙和紙板中的使用限量約為112.5 mg/kg。歐盟委員會(huì)曾在2009 年頒布1 號(hào)技術(shù)文件，在附錄中列出了接觸食品的紙以及紙質(zhì)材料中不得檢出的26 種可遷移性二苯乙烯類熒光增白劑。GB/T 9985—2000《手洗餐具用洗滌劑》規(guī)定餐具洗滌劑產(chǎn)品中不應(yīng)檢出熒光增白劑。然而，上述文件中僅有少數(shù)匹配了相應(yīng)的分析測(cè)試方法。紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01137—2016《紡織品熒光增白劑的測(cè)定》中規(guī)定通過高效液相色譜法測(cè)定染料索引號(hào)85（C.I.85）等9種熒光增白劑。

鑒于目前熒光增白劑分析測(cè)試方法的多樣化現(xiàn)狀，本文全面系統(tǒng)地介紹各類產(chǎn)品中熒光增白劑分析測(cè)試方法的最新進(jìn)展，以期進(jìn)一步加深對(duì)現(xiàn)有熒光增白劑分析測(cè)試方法的認(rèn)識(shí)，并為熒光增白劑行業(yè)的持續(xù)健康有序發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 前處理過程［1］

為了得到準(zhǔn)確可靠的產(chǎn)品中熒光增白劑檢測(cè)結(jié)果，尋找一個(gè)可以高效、快速的前處理方式非常必要。常見的熒光增白劑前處理方式主要包括超聲振蕩/輔助提取法、加速溶劑提取法、索氏提取法、加熱提取法等。其中，超聲振蕩/輔助提取法是指在超聲波作用下，利用其熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化作用等，大幅加速試樣中有效成分的釋放、擴(kuò)散和溶解，使其快速進(jìn)入溶劑，顯著提升提取效率。該方法是試樣前處理中使用頻率很高的方法。

當(dāng)提取樣品中的熒光增白劑時(shí)，溶劑的選擇對(duì)提取效率有著至關(guān)重要的影響。常見的提取溶劑有甲醇、乙醇、氯仿、乙腈、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）以及水等，溶劑的選擇通常是根據(jù)所提取熒光增白劑的溶解性以及含有熒光增白劑產(chǎn)品的性質(zhì)等共同決定的。

2 檢測(cè)方法

2.1 白度法

利用白度儀中的積分球測(cè)定試樣的絕對(duì)光譜漫反射率，以試樣的白度值作為結(jié)果判定其增白效果。例如在制備紙張時(shí)，向其中添加熒光增白劑，直接通過白度儀對(duì)比添加熒光增白劑前后紙張的白度值，以判定是否存在增白效果。該方法常用于檢驗(yàn)紙張的增白效果，問題是耗時(shí)費(fèi)力，結(jié)果易受操作人員、設(shè)備的影響，且對(duì)組成較復(fù)雜的試樣，結(jié)果可靠性有待考究。此外，白度法測(cè)定尚無統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，該方法僅可作為定性判定，而不能用于測(cè)定熒光增白劑的具體種類或含量。

2.2 紫外燈照射法

紫外燈照射法通常是基于熒光增白劑吸收紫外光后發(fā)射出具有一定強(qiáng)度的藍(lán)紫色熒光，通過肉眼觀測(cè)試樣表面亮度或面積變化即可識(shí)別。該過程是在避光或暗室下進(jìn)行的，使用的紫外光照射波長(zhǎng)通常為254 nm 或365 nm。該方法操作簡(jiǎn)單，方便快捷，對(duì)儀器設(shè)備要求較低，受人為因素影響較大，僅可定性判定有無熒光增白劑存在，不能判斷熒光增白劑具體種類，更不能測(cè)定具體含量。

2.3 共振光散射法

入射光照射到分子表面后發(fā)生散射現(xiàn)象，當(dāng)其波長(zhǎng)與分子吸收帶相仿時(shí)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，增強(qiáng)信號(hào)后通過熒光光度計(jì)即可定量測(cè)定熒光增白劑含量。唐容等［2］通過共振光散射法測(cè)定餐巾紙中熒光增白劑VBL，檢出限為0.33 mg/kg，定量限為1.11 mg/kg，線性范圍為0～4.0 mg/L，加標(biāo)回收率為87.4%～102.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%～2.9%。該方法操作簡(jiǎn)單，靈敏度較高，所使用儀器為普通的熒光光度計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)。然而，其信號(hào)通常較弱，測(cè)定重復(fù)性較差，在熒光增白劑測(cè)定中應(yīng)用較少。

2.4 毛細(xì)管電泳法

熒光增白劑中很大一部分為離子型物質(zhì)，同時(shí)結(jié)構(gòu)中帶有連續(xù)共軛體系，用毛細(xì)管電泳法可以有效分離。分離后的測(cè)定需要結(jié)合其他方法。由于種種原因，目前尚未大范圍推廣應(yīng)用。

2.5 紫外分光光度法

利用物質(zhì)對(duì)電磁波（波長(zhǎng)范圍200～800 nm）吸收特性所建立的分析方法稱為紫外分光光度法（UV），該方法既可以定性檢測(cè)熒光增白劑是否存在，還可以對(duì)其進(jìn)行定量分析，是傳統(tǒng)的熒光增白劑檢測(cè)方法。部分實(shí)驗(yàn)通過該方法測(cè)定熒光增白劑含量，相關(guān)參數(shù)以及結(jié)果如表1所示。

表1 紫外分光光度法測(cè)定熒光增白劑［3-7］

該方法操作簡(jiǎn)單、方便快捷，測(cè)定結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度以及較好的重現(xiàn)性，可以用于檢測(cè)紡織品、紙制品、塑料等多種產(chǎn)品中的熒光增白劑，熒光增白劑類型則主要局限于VBL。然而，該方法不可測(cè)定熒光增白劑的具體種類及含量，僅能夠測(cè)定總量；對(duì)于較復(fù)雜的試樣，比如同時(shí)含有熒光增白劑和可吸收紫外線的其他助劑，該方法可能不適用。

2.6 熒光分光光度法

利用物質(zhì)吸收短波長(zhǎng)照射光后可以發(fā)射較長(zhǎng)波長(zhǎng)特征光譜的現(xiàn)象，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析。物質(zhì)都有自身的特征熒光激發(fā)波長(zhǎng)以及發(fā)射波長(zhǎng)，通常激發(fā)波長(zhǎng)在350 nm 附近，發(fā)射波長(zhǎng)在430 nm 附近。經(jīng)由熒光分光光度法測(cè)定熒光增白劑含量的測(cè)試條件及結(jié)果見表2。

表2 熒光分光光度法測(cè)定熒光增白劑［5，8-20］

該方法操作簡(jiǎn)單、檢出限低，靈敏度較紫外分光光度法高2～3 級(jí)，可以滿足大多數(shù)日常檢測(cè)的需求，適用于紙制品、洗滌劑等產(chǎn)品中熒光增白劑含量的測(cè)定。由于不同熒光增白劑的特征激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)相對(duì)接近，該方法不可用于測(cè)定熒光增白劑的具體類別，而僅能用于測(cè)定總量，且操作需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成。此外，如果試樣中含有強(qiáng)熒光性的物質(zhì)（如苯并芘），那么會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大影響（使測(cè)試結(jié)果偏高）。

2.7 薄層色譜法

在流動(dòng)相流經(jīng)固定相的過程中，利用各成分對(duì)同一吸附劑吸附能力的不同，使流動(dòng)相中的物質(zhì)連續(xù)處于“吸附-脫附”的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，最終達(dá)到分離各組分的目的。溶劑提取試樣后通過薄層色譜板進(jìn)行分離，通過對(duì)比待測(cè)試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣品在薄層色譜板的斑點(diǎn)位置、大小、熒光強(qiáng)度等，進(jìn)而判斷是否含有熒光增白劑。該方法操作過程繁瑣，定性定量的準(zhǔn)確度較低，使用頻率較低。

2.8 高效液相色譜法

高效液相色譜法（HPLC）利用物質(zhì)溶解性、極性、離子交換能力等特性的不同，含有試樣的流動(dòng)相流經(jīng)色譜柱中的固定相時(shí)發(fā)生復(fù)雜的分配過程，最終達(dá)到分離提純?cè)嚇拥哪康摹Ｔ摲椒ㄖ饕m用于熱穩(wěn)定性較差、沸點(diǎn)較高、相對(duì)分子質(zhì)量大的物質(zhì)，是色譜分析技術(shù)中相對(duì)較為成熟的一種方法。高效液相色譜法在熒光增白劑的檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛，可以選擇不同的檢測(cè)器、流動(dòng)相等儀器條件，同時(shí)達(dá)到理想的測(cè)試結(jié)果，表3列舉了相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果。

表3 高效液相色譜法測(cè)定熒光增白劑［21-70］

續(xù)表3

續(xù)表3

高效液相色譜法可以根據(jù)待測(cè)試樣的不同選擇合適的前處理方式（超聲、加熱、溶解等）、色譜柱（多為C18 柱）、檢測(cè)器（UVD、DAD 或FLD）以及流動(dòng)相（甲醇、乙腈、水、四氫呋喃等）等儀器參數(shù)，具有定量精確度高、分離效果理想、檢測(cè)靈敏度高、分析速度快、檢出限低的特點(diǎn)，是目前最主要的熒光增白劑定量分析方法，適用于紙制品、紡織品、洗滌用品以及食品接觸材料等多類產(chǎn)品中熒光增白劑含量的測(cè)定。但是，復(fù)雜的前處理過程、相對(duì)昂貴的儀器以及需要配備專業(yè)的人員是當(dāng)下發(fā)展的瓶頸。

2.9 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法

質(zhì)譜法常用來進(jìn)行定性分析，但不能用來分析復(fù)雜的有機(jī)化合物，而且在進(jìn)行定量分析時(shí)，需要經(jīng)過一系列分離純化操作，過程相當(dāng)繁瑣。而色譜法能夠有效分離分析有機(jī)化合物，特別適合定量分析，但是不易進(jìn)行定性分析。兩者結(jié)合可以對(duì)復(fù)雜化合物進(jìn)行有效的定性定量分析，使樣品前處理更加簡(jiǎn)便，分析的化合物種類更全面，具有高效、快速、高靈敏度的特點(diǎn)。在熒光增白劑含量測(cè)定中，該技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了一定探索（見表4）。

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的質(zhì)譜條件可以選擇電噴霧離子源的正離子或負(fù)離子模式，過程監(jiān)控常選擇多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式。該方法準(zhǔn)確度高，能精準(zhǔn)定性分析含多種熒光增白劑的復(fù)雜試樣，是效果較出色的分析方法，適用于塑料、紙制品、紡織品、食品接觸材料、洗滌用品等產(chǎn)品中熒光增白劑含量的測(cè)定。然而，該方法使用的設(shè)備價(jià)格昂貴，使用成本不菲。此外，儀器需要由專業(yè)人士維護(hù)，對(duì)操作人員的專業(yè)技能有較高要求，現(xiàn)階段難以大范圍推廣應(yīng)用。

3 展望

熒光增白劑的檢測(cè)方法眾多，紫外燈照射法和高效液相色譜法分別是定性分析和定量檢測(cè)的主要方法。與標(biāo)準(zhǔn)體系中常用的紫外燈照射法相比，光譜法和色譜法的儀器定量分析法大有取而代之之勢(shì)。光譜法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，耗時(shí)較短，但是測(cè)定精度有限，重現(xiàn)性較差，影響因素較多；色譜法檢測(cè)靈敏度高，重復(fù)性好，但是設(shè)備昂貴，維護(hù)成本較高。鑒于熒光增白劑種類繁多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為相似，未來分析測(cè)試在以下方面仍需發(fā)展：（1）同時(shí)高效定量測(cè)定多種不同的熒光增白劑；（2）如何針對(duì)復(fù)雜的樣品建立合適的前處理方法，精確提取熒光增白劑，便于后續(xù)快捷高效分析；（3）主流的高效液相色譜法耗時(shí)較長(zhǎng)，在保證精確程度的前提下，發(fā)展快速測(cè)定方法對(duì)推廣應(yīng)用意義重大，尤其是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；（4）大型儀器測(cè)定熒光增白劑精度較高，然而設(shè)備昂貴、維護(hù)費(fèi)用較高，如何在保證高精確程度的情況下大幅度減少設(shè)備購(gòu)置、維護(hù)費(fèi)用，依然是不小的挑戰(zhàn)；（5）分析測(cè)試所用液相色譜儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等儀器尺寸龐大，減小其尺寸，便于搬運(yùn)攜帶，是未來熒光增白劑檢測(cè)發(fā)展的重要方向；（6）熒光增白劑的分析測(cè)試有多種方法，各有利弊，持續(xù)研發(fā)更加全面均衡的測(cè)試方法任重道遠(yuǎn)。