周良春，張曉飛，馬俊輝，李雙琦，魏靜

(成都市產(chǎn)品質量檢驗院有限責任公司，國家包裝產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，成都 610100)

微波萃取高效液相色譜法測定塑料及其制品中熒光增白劑*

周良春，張曉飛，馬俊輝，李雙琦，魏靜

(成都市產(chǎn)品質量檢驗院有限責任公司，國家包裝產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，成都 610100)

采用微波萃取高效液相色譜法對塑料及其制品中5種熒光增白劑含量進行測定。將樣品冷凍粉碎，過0.84 mm的分樣篩，用25 mL三氯甲烷–丙酮(3∶2)為萃取劑，在90℃的條件下微波萃取10 min，用高效液相色譜進行定性定量分析。采用Acclaim Phenyl-1柱(150 mm×4.6 mm，3 μm)為分析柱，以甲醇–水(95∶5)為流動相，熒光檢測器激發(fā)波長為365 nm，發(fā)射波長為430 nm。2，5-雙(5-叔丁基-2-苯并惡唑基)噻吩(OB)、1，4-雙(苯并惡唑基-2-基)萘(KCB)、4,4'-雙(2-苯并惡唑基)二苯乙烯(OB–1)、4-(2-苯并惡唑基)-4'-(5-甲基-2-苯并惡唑基)二苯乙烯(KSN)和4，4'-雙(2-甲氧基苯乙烯基)聯(lián)苯(FP–127) 5種熒光增白劑的質量濃度在0.5～150 μg／L范圍內與色譜峰面積呈良好線性關系，相關系數(shù)r≥0.999 7，檢出限為0.013～0.025 mg／kg，加標回收率為84.7%～104.7%，測定結果的相對標準偏差為1.5%～4.4%(n=6)。該方法簡便、準確、靈敏度高，適用于塑料及其制品中熒光增白劑含量的測定。

高效液相色譜法；熒光增白劑；塑料及其制品；微波萃取

熒光增白劑(Fluorescent whitening agents，F(xiàn)WA)是一種能吸收紫外光，再發(fā)射出可見光為藍紫色熒光的有機化合物［1］，利用其光學上的補色、增亮［2］，從而達到增白的效果。熒光增白劑在造紙、洗滌劑、化妝品、塑料制品行業(yè)中有著廣泛的應用［3–5］，但熒光增白劑對人體有害，如果在人體中過量蓄積，會對人體肝臟等器官造成嚴重傷害甚至誘發(fā)癌變。一些生產(chǎn)廠家為了追求塑料的增白效果，常將其用于塑料及其制品中，特別是食品接觸材料。添加到塑料中的熒光增白劑可能遷移到食品中，進而被人體吸收，這將對消費者的健康造成嚴重的危害。GB 9685–2008《 食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標準》［6］對熒光增白劑OB–1和OB的特定遷移量和最大使用量作了相關規(guī)定。因此為了對可能存在的違禁添加和超量使用熒光增白劑的行為進行監(jiān)管，研究塑料及其制品中熒光增白劑的測定方法有著重要的意義。

目前檢測熒光增白劑的方法主要有紫外燈照射法［7］、紫外分光光度法［8］、熒光光度法［9］、高效液相色譜(HPLC)法［10–14］和液相色譜串聯(lián)三重四級桿質譜法［15］。紫外燈照射法不能定量檢測；紫外分光光度法和熒光光度法只能測定總量，卻不能定性；液相色譜串聯(lián)三重四級桿質譜法靈敏度高，能夠準確定性及定量，但儀器價格昂貴，測試成本高，不利于實驗室普及。而配有熒光檢測器的高效液相色譜儀價格相對較低，且具有較高的靈敏度，自動化程度高，操作簡便。用高效液相色譜法測定熒光增白劑含量已有文獻報道［5，10］，但主要是對特定塑料(如聚苯乙烯、聚氯乙烯)或食品用塑料膜袋中熒光增白劑的檢測，聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯等容器或樹脂中熒光增白劑的檢測方法以及用微波萃取方法提取塑料中熒光增白劑的樣品處理方法未見報道。筆者建立了用微波萃取塑料及其制品中5種熒光增白劑用液相色譜法進行檢測的方法，該方法萃取時間短，操作簡單，準確度好，能夠對塑料及其制品中的熒光增白劑進行準確的定性和定量。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

液相色譜儀：Ultimate 3000型，配有熒光檢測器(FLD)，賽默飛世爾科技(中國)有限公司；

純水／超純水一體化系統(tǒng)：Milli-Q Direct 16型，美國Millipore公司；

電子分析天平：AW220型，感量為0.1 mg，日本島津公司；

密閉式高通量微波消解／萃取工作站：JUPITER A型，微波頻率為2 450 MHz，上海新儀微波化學科技有限公司；

冷凍粉碎機：IKA A11型，最大轉速為28 000 r／min，廣州儀科實驗室技術有限公司；

冷凍研磨儀：SPEX 6770型，電磁振蕩頻率為5–15 Hz，美國培安科技公司；

甲醇：色譜純，賽默飛世爾科技(中國)有限公司；

三氯甲烷、丙酮、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)：分析純，重慶川東化工(集團)有限公司；

5種熒光增白劑標準品：上海安譜實驗科技股份有限公司，其名稱、代號和標準品編號見表1。

表1 5種熒光增白劑名稱、代號、標準品編碼

1.2 色譜條件

色譜柱：Acclaim Phenyl–1柱(150 mm×4.6 mm，3 μm，美國Thermo公司)；流動相：甲醇–水(95∶5)；流量：1.0 mL／min；柱溫：35℃；進樣體積：5 μL；檢測波長：激發(fā)波長為365 nm，發(fā)射波長為430 nm。

1.3 標準溶液的配制

分別稱取10.0 mg表1中5種熒光增白劑標準品于100 mL的容量瓶中，用三氯甲烷配制成質量濃度為100 mg／L的單標標準儲備液；用三氯甲烷–甲醇(1∶1)配制各物質質量濃度均為5 mg／L的混合標準儲備溶液。用三氯甲烷–甲醇(1∶1)對混合標準儲備溶液稀釋得到質量濃度分別為0.5，2，10，50，100，150 μg／L的系列標準工作溶液。

1.4 樣品處理

將樣品及5種熒光增白劑標準品冷凍粉碎，過0.84 mm的分樣篩，分別稱取約0.2 g加入25 mL三氯甲烷–丙酮(3∶2)，在90℃的條件下微波萃取10 min，冷卻后，取2 mL過0.45 μm的濾膜(若濃度超出標準曲線范圍，需進行適當稀釋)，供液相色譜儀測試。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的選擇

(1)激發(fā)波長和發(fā)射波長。利用液相色譜儀配置的熒光檢測器對5種熒光增白劑混合標準溶液進行光譜掃描，結果表明5種熒光增白劑的最大激發(fā)波長在363～372 nm范圍內，最大發(fā)射波長在407～435 nm范圍內。為了使各物質都能有較高的響應，選擇激發(fā)波長為365 nm，發(fā)射波長為430 nm。

(2)色譜柱及流動相。當選取Kromasil C18色譜柱(150 mm×4.6 mm，3 μm)，用乙腈–水作流動相時，無論怎么調節(jié)乙腈和水的比例5種熒光增白劑均不能很好地分離；當選用Acclaim Phenyl-1柱(150 mm×4.6 mm，3 μm)，用甲醇–水(95∶5)作流動相時，5種熒光增白劑能很好地分離，出峰過程時間較短，且峰形較好，分離色譜圖如圖1所示。

圖1 5種熒光增白劑標準溶液色譜圖(c=5 μg／L)

2.2 萃取溶劑

據(jù)文獻［10］，熒光增白劑的最佳提取溶劑為三氯甲烷，但三氯甲烷的介電常數(shù)e=4.8(儀器要求e≥15)，不適合用作萃取劑，因此選取介電常數(shù)較大的溶劑混合萃取。選取丙酮(e=20.7)、乙醇(e=24.5)、甲醇(e=32.7)和DMF(e=36.7)分別與三氯甲烷以體積比2∶3混合作萃取劑。在相同條件(25 mL混合溶劑在90℃的條件下微波萃取10 min)下，向已處理樣品中加入上述不同混合溶劑，5種熒光增白劑的回收率見圖2。由圖2可知，在三氯甲烷中加入甲醇萃取時，各物質的回收率最低，加入丙酮、乙醇和DMF萃取時，均能獲得比較滿意的回收率，其中萃取效率最高的是三氯甲烷–丙酮混合溶劑。因此選取三氯甲烷–丙酮混合溶劑作萃取劑。

分別選擇三氯甲烷與丙酮的體積比為4∶1，3∶2，2∶3，1∶4對已處理的樣品進行微波提取。當三氯甲烷與丙酮的體積比為4∶1或3∶2時，5種熒光劑的回收率幾乎保持不變；隨著三氯甲烷比例的降低，回收率明顯降低。若三氯甲烷的比例過高，會使一些塑料溶解，甚至使萃取液成粘稠狀態(tài)，這樣對色譜柱和儀器的性能有很大的影響。綜合考慮，選擇三氯甲烷與丙酮的體積比為3∶2。

圖2 不同混合溶劑對目標物回收率的影響

2.3 萃取時間

分別將5種熒光增白劑進行冷凍粉碎，過0.84 mm分樣篩，稱取約0.2 g，每種樣品稱取4份于萃取罐中，分別加入25 mL三氯甲烷–丙酮(3∶2)混合溶劑，在90℃下分別微波萃取5，10，15，20 min，萃取時間對5種熒光增白劑回收率的影響見圖3。由圖3可知，當萃取時間為10 min時，5種熒光劑均得到滿意的提取效率；隨著萃取時間的延長，提取物的回收率變化不大，因此選擇萃取時間為10 min。

圖3 萃取時間對回收率的影響

2.4 萃取溫度

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，三氯甲烷–丙酮的混合體系在萃取溫度升至100℃時，萃取罐中的壓力過高儀器不能正常工作，因此試驗了萃取溫度為70℃，80℃，90℃時對樣品回收率的影響，按1.4方法處理樣品，并用液相色譜儀測試，萃取溫度對樣品回收率的影響，如圖4所示。

圖4 萃取溫度對回收率的影響

由圖4可知，萃取溫度對OB–1的提取效率影響較大，當萃取溫度為90℃時，5種熒光劑均能得到較高的回收率，因此選取萃取溫度為90℃。

2.5 線性方程和檢出限

按實驗方法對1.3中的系列標準溶液進行測定，分別以目標物的濃度x為橫坐標，色譜峰面積y為縱坐標，繪制標準工作曲線。以3倍信噪比(S／N=3)計算檢出限。線性方程、線性范圍、相關系數(shù)和檢出限見表2。由表2可知，5種熒光增白劑的質量濃度在0.5～150 μg／L范圍內線性均良好，相關系數(shù)r≥0.999 7。方法檢出濃度為0.10～0.20 μg／L，檢出限在0.013～0.025 mg／kg之間?？梢姛晒鈾z測器對熒光增白劑有很高的檢測靈敏度，且線性范圍寬，適合于塑料及其制品中熒光增白劑準確定量。

表2 線性方程、線性范圍、相關系數(shù)、檢出限

2.6 加標回收試驗

在處理過的5種熒光增白劑樣品中，分別加入0.5，5.0，50.0 μg／L 3個濃度水平的5種熒光增白劑混合標準溶液，平行測定6次，計算平均回收率和相對標準偏差，結果見表3。

表3 加標回收試驗結果

由表3可知，5種熒光增白劑的平均回收率為84.7%～104.7%，測定結果的相對標準偏差為1.5%～4.4%，該方法的準確度和精密度滿足分析檢測要求。

2.7 實際樣品測定

用所建方法對常見的塑料制品進行檢測，結果見表4。由表4可知，不同材質的塑料制品檢測出熒光物質的種類和含量不同，多數(shù)樣品中檢出了OB和OB–1熒光增白劑，其中檢出率較高的為OB–1。該方法可以快速、有效地檢測塑料制品中熒光物質的含量，防止生產(chǎn)企業(yè)違規(guī)添加熒光物質，對規(guī)范塑料行業(yè)具有重要意義。

表4 常見塑料制品中熒光物質的檢測結果 mg／kg

3 結語

建立了塑料及其制品中5種熒光增白劑的微波萃取高效液相色譜檢測方法。該方法具有樣品處理簡單、快速，靈敏度高，分離效果好，干擾小，定量準確等優(yōu)點，適用于塑料及其制品中熒光增白劑含量的測定，同時對塑料行業(yè)的監(jiān)管起到了推動作用。

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石墨烯生物傳感器：中國SCI發(fā)文量位列第一

石墨烯因其特殊的納米結構，優(yōu)良的光學、電學等特性以及良好的生物相容性，迅速成為生物傳感器研究中的熱點材料，并成功檢測多種生物小分子、DNA、酶、蛋白質以及細胞等。

“生物傳感器是生命分析化學及生物醫(yī)學領域中的重要研究方向，已廣泛應用于臨床疾病診斷和治療研究。但石墨烯生物傳感器目前處于實驗室階段，還未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”國家納米科學中心博士研究生史濟東說。

據(jù)中科院文獻情報中心研究人員介紹，石墨烯用于生物傳感器領域研究的重點集中在以下兩個方面：一是石墨烯電化學生物傳感器，包括安倍型傳感器、電化學發(fā)光型和場效應晶體管型等，涉及酶傳感器(用于檢測過氧化氫、葡萄糖、抗壞血酸、多巴胺、尿酸等)、免疫傳感器(用于檢測病毒、細菌、癌癥標志物等)、DNA傳感器等；二是石墨烯光學生物傳感器，包括熒光傳感器和基于共振能量轉移傳感器。

石墨烯用于生物傳感器領域的SCI論文發(fā)文年代分布呈現(xiàn)出如下特征：2005 年至2009年發(fā)文量相對較少，年發(fā)文量不超過100篇，主要來自美國和中國，研究進展相對緩慢，處于技術孕育期；隨著2010年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因在石墨烯材料方面的研究獲得諾貝爾物理學獎，全球石墨烯用于生物傳感器領域的SCI發(fā)文量增長趨勢逐漸明顯，其中2015 年SCI發(fā)文量突破了2 300篇，相關技術進入快速成長階段。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球共有85個國家和地區(qū)開展了石墨烯用于生物傳感器的相關研究，其中中國、美國、印度等10個國家和地區(qū)在石墨烯用于生物傳感器領域的SCI發(fā)文量占總量的81.61%。其中中國在該研究中占有明顯優(yōu)勢，發(fā)文量占全部論文的47.76%；位居第2位的是美國，發(fā)文量占全部論文的9.39%。

在高被引論文方面，石墨烯用于生物傳感器領域的SCI論文屬于ESI高被引論文有345篇，來自35個國家和地區(qū)。其中ESI高被引論文主要來自中國(176篇)、美國(86篇)、新加坡(39篇)、韓國(23篇)和印度(15篇)。

值得一提的是，前10位ESI高被引SCI論文中，有6篇發(fā)文來自中國福州大學、中科院長春應用化學研究所、清華大學和中科院上海應用物理研究所4家機構，可以看出中國在該技術領域擁有一定的技術優(yōu)勢。

（儀器信息網(wǎng)）

Determination of Fluorescent Whitening Agents in Plastics and Plastic Articles by Microwave Extraction High Performance Liquid Chromatography

Zhou Liangchun, Zhang Xiaofei, Ma Junhui, Li Shuangqi, Wei Jing
( Chengdu Institute of Product Quality Inspection and Research Co., Ltd., National Center for Packaging Material Quality Supervision and Inspection, Chengdu 610100, China)

A method was used for the determination of 5 kinds of fuorescent whitening agents in plastics and plastic articles by microwave extraction high performance liquid chromatography(HPLC). The samples were frozen and crushed, sifted by 0.84 mm aperture sieve, and microwave extracted with 25 mL trichloromethane–acetone(3∶2) for 10 min at 90℃, the HPLC method was performed on qualitative and quantitative analysis. Acclaim Phenyl-1 column(150 mm×4.6 mm, 3 μm) was used with methanol–water (95∶5) as the mobile phases, the excitation wavelength was 365 nm and the emission wavelength was 430 nm.The results showed that the concentration of 5 kinds of fuorescent whitening agents such as 2,5-bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene (OB), 1,4-bis(2-benzoxazolyl)-naphthalene(KCB), 4,4'-bis(2-benzoxazolyl) stilbene(OB–1), 4-(2-benzoxazolyl)-4'-(5-methyl-2-benzoxazolyl) stilbene(KSN) and 4,4'-bis(2-methoxystyryl) biphenyl(FP–127) was linear with the chromatography peak area in the range of 0.5–150 μg／L, the correlation coeffcients were not less than 0.999 7, the detection limits were 0.013–0.025 mg／kg, the recoveries were 84.7%–104.7%, and the relative standard deviation of detection results was 1.5%–4.4%(n=6). The method is simple，accurate and sensitive, so it is suitable for the determination of the fuorescent whitening agents in plastics and plastic articles.

high performance liquid chromatography; fluorescent whitening agent; plastics and plastic articles; microwave extraction

O657.7

：A

：1008–6145(2017)01–0016–04

10.3969／j.issn.1008–6145.2017.01.004

*國家質檢總局科技計劃項目(2010QK297)

聯(lián)系人：周良春；E-mail: zlchun33@163.com

2016–11–10