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高效液相色谱法测定纸制品中荧光增白剂

                           高效液相色谱法测定纸制品中荧光增白剂
                           朱永红,肖瑞琪,马 丽,赵 博,肖昭竞
    (重庆市计量质量检测研究院,国家农副加工产品及调味品质量监督检验中心,重庆市食品安全工程技术研究中心,重庆401123)
    中图分类号:O652.63   文献标志码:B   文章编号:1001-4020(2013)11-1377-03
    荧光增白剂(FB′s)是一种荧光染料,又称为白色染料,是一类复杂的有机化合物,常用于织物、纸张、塑料、涂料等制品的增白。已生产的荧光增白剂的基本结构类型大约有15种,包括近400种不同结构的化合物[1]。据报道,世界荧光增白剂产量的30%用于造纸行业,我国用于造纸行业荧光增白剂的消耗量约占60%[2]。
    造纸常用的荧光增白剂为双(三嗪氨基)二苯乙烯类荧光增白剂,其中最常用的荧光增白剂为VBL[2-3]。虽然有报道荧光增白剂的使用较为安全[2],但我国纸制品相关标准中对荧光增白剂的使用做出了规定,如食品包装用原纸[4]、纸餐盒[5]、纸杯[6]、纸碗[7]中要求荧光性物质含量合格,检测方法为从样品中随机取5张100cm2 的纸样,置于波长365,254nm紫外灯下,用紫外光照射法进行检测,纸张样品中荧光面积不得大于5cm2[8];而对于纸巾用纸,则要求不得检出可迁移性荧光增白剂[9],通常采用GB/T 27741规定的纸制品中可迁移性荧光增白剂的定性和定量方法进行检测[10]。其中定性方法为采用萃取液提取荧光增白剂之后,将纱布放入萃取液中吸附,再在紫外灯下观察纱布是否有荧光现象,以此定性测定样品中是否有可迁移性荧光增白剂。定量方法有紫外-可见分光光度法和高效液相色谱法(HPLC),HPLC系通过检测VBL含量对可迁移性荧光增白剂进行定量。HPLC与其它3种方法相比,可确定荧光增白剂的种类,还可进行准确定量。近年来,有关HPLC检测不同样品中的荧光增白剂已有一些文献报道及相关标准出台[11-16]。本工作采用HPLC对几种纸制品中的荧光增白剂进行检测,观察纸制品中荧光增白剂的种类及采用HPLC对纸制品中荧光增白剂进行总量分析的可行性。
    1 试验部分
    1.1 仪器与试剂
    Dionex Ultimate 3000型高效液相色谱仪,配紫外检测器,ZF-6型三用紫外线分析仪(254nm,365nm,可见光),KQ 5200DV 型数控超声波清洗器。
    对照品溶液:100mg·L-1,称取一定量荧光增白剂VBL、23号、CXT、CBS 351、CBS 127和KCB,用N,N-二甲基甲酰胺溶解配制对照品溶液。使用时稀释成1~20mg·L-1对照品工作溶液,贮存在密封棕色瓶中,冷藏避光保存。 
    荧光增白剂VBL、23号、CXT、CBS 351、CBS127均为化工级;荧光增白剂KCB(纯度98%),N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺为分析纯。
    1.2 色谱条件
    Phenomenex Gemini C18色谱柱(250 mm×4.6mm,5μm),柱温30℃,流量1.0mL·min-1,进样量10μL,紫外检测器,检测波长为360nm。流动相A 为20mmol·L-1 乙酸铵-0.01%(体积分数)三乙胺水溶液,B为甲醇,梯度洗脱程序:0~2.0min,B由10%线性升至40%;2.0~12.0min,B由40%线性升至95%;12.0~20.0min,B 由95%线性升至100%,保持5min;25.0~26.0min,B由100%线性降至10%,保持5min。
    1.3 试验方法
    1.3.1 样品来源及前处理
    纸杯、纸碗、纸餐盒、纸巾纸、卫生卷纸、打印纸采自农贸市场、超市、饭店及小食店等。
    将纸样品剪成约5mm×5mm的纸屑,称取纸屑0.500 0g置于50mL具塞试管中,加N,N-二甲基甲酰胺25.0mL,室温下放置1h,于40℃下超声振荡30min,用0.45μm滤膜过滤,收集滤液待用。
    1.3.2 紫外光照射分析
    参考文献[9]进行分析,在避光条件下,将纸样品置于波长365,254nm 紫外灯下检查,肉眼观察样品在紫外光照射下发出荧光的情况。
    1.3.3 可迁移性荧光增白剂分析参考文献[10]中可迁移性荧光增白剂分析方法进行测定。
    2 结果与讨论
    2.1 HPLC分析条件的选择
    在已报道的方法中,HPLC分析采用的色谱柱均为常用的反相C18柱。试验发现,色谱流动相的选择对获得良好的分离效果较为重要,以加入含三乙胺的乙酸铵水溶液为流动相A,甲醇为流动相B,采用梯度洗脱,可获得较好的分离效果。 
    采用选定的色谱条件对VBL、23号、CXT、CBS351、CBS 127和KCB等6种荧光增白剂进行分离的色谱图见图1。
    
    由图1可知:这6种增白剂之间无明显干扰。HPLC检测荧光增白剂时通常选择的检测器有紫外检测器和荧光检测器,试验选用紫外检测器,检测波长为360nm,可兼顾多种荧光增白剂组分的检测。 
    2.2 HPLC的定性分析 
    对紫外灯照射法检出荧光增白剂的纸样品进行HPLC分析,与采用GB/T 27741-2011进行可迁移性荧光增白剂定性检测的结果一致,即采用GB/T 27741-2011检测。定性为阴性的样品,采用HPLC进行分析时,其色谱图基线平稳,未见明显可检出色谱峰,也未检出荧光增白剂;而定性检测结果为阳性的样品,采用HPLC均检出荧光增白剂(在特定波长下出现色谱峰)。采用HPLC对可迁移性荧光增白剂定性检测结果为阳性的部分样品的色谱图见图2。
    
    由图2可知:在部分样品中,检出含有荧光增白剂VBL和23号,但同时检出其它荧光增白剂组分。由于试验选用的荧光增白剂对照品种类有限,因此,多数样品中检出与试验中采用的几种对照品保留时间不相同的组分无法确定。
    由上述结果可知:HPLC除可检测纸制品中所含的常见荧光增白剂,还可检出其它荧光增白剂种类,但由于缺少对照品,难以对纸制品中所含荧光增白剂组分进行结构确认。
    2.3 HPLC的定量分析  
    在有对照品(标准品)的情况下,采用HPLC可对纸制品中相应种类的荧光增白剂进行准确定量分析。但由于纸制品(包括纸巾纸)中使用的荧光增白剂除了VBL之外,还使用其它种类荧光增白剂,因此,若以HPLC检测纸制品中的荧光增白剂,只能检出与对照品对应的增白剂种类。GB/T 27741-2011中采用HPLC对样品中的荧光增白剂进行定量分析时,如果样品中同时存在其它种类的荧光增白剂,则以VBL代表样品中荧光增白剂的总量。此外,就VBL检测来说,试验中所获得的VBL对照品纯度不够理想,在色谱图上表现为多个色谱峰,所检纸样品在与VBL对照品保留时间相近的位置,也出现多个色谱峰,其峰形情况与VBL对照品相似,但各峰的峰面积比有很大差异。在实际检测时,若采用高纯度VBL标准品对样品中VBL含量进行分析,将难以反映样品中VBL的总量,而如果以VBL相关组分的峰面积总和代表VBL的含量可能更为准确。另外,试验还发现,有2个纸巾纸样品,虽然在紫外灯下呈现明显荧光,但采用HPLC未检出荧光增白剂,采用GB/T 27741-2011规定的方法进行可迁移荧光增白剂定性分析,定性试验也为阴性,纸制品中的荧光增白剂并非均具有可迁移性,采用HPLC也不能对纸制品中所有的荧光增白剂进行检测。
    在试验条件下,按3倍信噪比(3S/N)计算6种增白剂的检出限在3.29~13.27mg·kg-1之间,该检出限比GB/T 27741-2011 中规定的检出限(20mg·kg-1)低。
    鉴于纸制品中可能出现的荧光增白剂种类较多,加之目前尚缺少荧光增白剂的标准物质,因此,采用HPLC对纸制品中荧光增白剂的总量进行准确的定量分析存在较大困难。在目前的情况下,测定纸制品中荧光增白剂的总量时,宜采用分光光度法[10,17]。
    2.4 部分纸制品中荧光增白剂的检出情况 
    采用紫外光照射法对10个纸杯、5个纸碗、10个纸餐盒、12个纸巾纸、12个卫生卷纸、5个打印白纸样品中的荧光增白剂进行分析,结果在4个纸巾纸样品、5个卫生卷纸、5个打印白纸样品中检出荧光增白剂。结合样品来源进行分析发现,检出含有荧光增白剂的纸巾纸和卫生卷纸大多来源于小食店或农贸市场,打印白纸中均含有荧光增白剂,且强度很高。采用文献[10]中介绍的可迁移性荧光增白剂的定性检测方法对以上含荧光增白剂的样品进行检测,结果除1个卫生卷纸、1个纸巾纸样品外,其余样品的可迁移性荧光增白剂试验均为阳性。本工作建立了一种可同时分离6种荧光增白剂的色谱条件,采用该色谱条件可检出纸制品多种荧光增白剂,但有部分纸制品中的荧光增白剂采用HPLC不能检出;在缺少合适的其它种类荧光增白剂对照品的情况下,采用HPLC对纸制品中的荧光增白剂总量进行测定存在较大困难,而采用紫外分光光度法或荧光分光光度法进行定量,能更好地反映样品中荧光增白剂的总量。
参考文献:
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[5]GB/T 27589-2011 纸餐盒[S].
[6]GB/T 27590-2011 纸杯[S].
[7]GB/T 27591-2011 纸碗[S].
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