食品包装材料中荧光增白剂的研究

第１９卷第７期　２０１７年７月　天津职业院校联合学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊ　ｉｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ　Ｎｏ．７　Ｖｏ１．１９　ｊｕ１．２０１７　食品包装材料中荧光增白剂的研究　孙　艳　（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津３００４５７；．￣津港东科技发展股份有限公司，天津３００３８４）　摘要：　荧光增白剂作为添加在食品包装材料中影响食品安全的重要物质之一，它的存在既能给食品包装材　料起到美白增艳的作用，也会给人类带来食品安全方面的健康隐患。以荧光增白荆ＶＢＬ为例，通过分子荧光分析法　确定其最佳激发波长为３４０ｎｍ，最佳发生波长为４３０ｎｍ，并对其进行定量分析。研究食品包装材料中ＶＢＬ在不同条　件下的迁移规律，为今后研究相关领域的企业质量控制及科研项目开发提供参考。　关键词：　食品包装；荧光增白剂ＶＢＬ；迁移规律；分子荧光分析法　中圈分类号：ＴＱ６２１．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—５８２Ｘ（２０１７）０７—００８６—０５　一、前言　荧光增白剂（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ）是一种荧光染料，或称为白色染料，是一种复杂的有机化合　物＿Ｌ１］。它是一种色彩调理剂，具有亮白增艳的作用。荧光增白剂同时也是一种化工原料，大量医学Ｉ临　床试验证明，荧光增白剂一旦进人人体即会与人体中的蛋白质结合，引起沉淀和累加，加重肝脏的负　担，且很难通过正常代谢排出体外。因此，我们在食用含有荧光增白剂的包装材料时需要考虑荧光增　白剂向食品中迁移的问题，它的迁移量会直接对我们的健康带来危害　］［　。　荧光增白剂的检测方法有很多种。其中包括分子荧光光度法Ｌ４］、紫外分光光度法Ｌ５］、薄层层析色　谱法和高效液相色谱法　］。每种测试方法都有自己的特点和优劣势。目前我国对于食品包装材料中　的荧光物质测试方法可参照国家标准ＧＢ／Ｔ５００９．７８—２００３￣食品包装用原纸卫生标准的分析方法》，　标准中规定随机抽取５张１００ｃｍ２的纸样，按该法检查，任何１张纸样最大荧光面积不得＞５ｃｍ　［７］。　此方法简便可行，可以清楚的观察到所测物质是否含有荧光增白剂，但对于待测样品中具体含有多少　荧光增白剂，如何检测其含量，国家标准却没有明确的规定。　本文以目前最具有代表性的荧光增白剂ＶＢＬ（Ｃ　Ｈ　Ｎ　Ｏ　Ｓ　Ｎａ：），即双（三嗪氨基）型荧光增白　剂的典型代表产品（下文中均将荧光增白剂ＶＢＬ简称ＶＢＬ），作为实验对象，应用分子荧光分光光度　法，改变各种可控条件，讨论其在食品包装材料中的迁移规律。通过对荧光增白剂的研究分析不仅可　以让消费者更直接的看到荧光增白剂从食品包装材料中的迁移规律，也可以为相关研究工作者提供　实验的参考依据。　二、实验部分　（一）仪器与试剂　１．仪器及实验用具　Ｆ一３８０分子荧光分光光度计（天津港东），荧光石英比色皿（１０　ｘ　１０ｍｍ），电子天平（０．０００１ｇ），电　炉子，石棉网，恒温培养箱，药勺，称量纸，烧杯，玻璃棒，容量瓶，水浴锅，擦镜纸，ｐＨ试纸，剪刀等。　收稿日期：２０１７—０４—２０　作者简介：孙艳（１９８５一），女，天津市人，天津科技大学，硕士；天津港东科技发展股份有限公司，工程师，主　要从事分析仪器在食品质量与安全上的应用研究。　・　８６　・　２．试剂　ＶＢＬ标准品（９９％，青山化工），冰乙酸，无水乙醇，氢氧化钠（化学试剂均为分析纯），屈臣氏蒸馏水等。　（二）实验步骤　１．前处理　（１）ＶＢＬ标准品　将适量ＶＢＬ标准品溶于加热中的乙醇溶液中形成饱和溶液，然后再移去热源，温度降低后ＶＢＬ　标准品重结晶（此步骤是为了使ＶＢＬ标准品更加纯净）。重复此过程两次。　烘干重结晶后的ＶＢＬ标准品，待用。　（２）食品包装材料　将食品包装材料用剪刀将其剪成２ｃｍ×２ｃｍ的小块纸，然后将其放入５００ｍＬ烧杯中，加入　３００ｍＬ一定ｐＨ、一定温度（浸泡温度Ｔ）的蒸馏水。调节水浴锅温度至该温度，水浴一定时间（浸泡　时间ｔ），待用。　根据上述处理方法，分别以ｐＨ、浸泡温度、浸泡时间为变量，固定两个指标，选择一个变量固定　其他两个条件制备待测样品。其中用０．１ｍｏｌ／Ｌ冰乙酸和０．１ｍｏｌ／Ｌ氢氧化钠溶液调节蒸馏水的　ｐＨ，分别选择ｐＨ为４、５、６、７、８、９的蒸馏水（Ｔ＝３０℃、ｔ＝２ｈ）；浸泡温度Ｔ为２０℃、３Ｏ℃、４０℃、　５０℃、６Ｏ℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃（ｐＨ：７、ｔ：２ｈ）；浸泡时间ｔ为０．５ｈ、１ｈ、２ｈ、３ｈ、５ｈ、ｌＯｈ、２０ｈ、４０ｈ　（ｐＨ：７、Ｔ＝３０℃）。　２．标准曲线配制　精确称取０．１Ｏ００ｇ重结晶烘干后的荧光增白剂ＶＢＬ标准品，用蒸馏水稀释并定容至１００ｍＬ的　棕色容量瓶中。此溶液浓度即为０．１ｇ／１００ｍＬ（１ｍｇ／ｍＬ、ｌＯ００￣ｇ／ｍＬ）的ＶＢＬ标准储备液。　吸取１０ｍＬ的ＶＢＬ标准储备液至于１００ｍＬ棕色容量瓶，加水定容，得到ＶＢＬ标准中间液，溶液　浓度为１００￣ｇ／ｍＬ。通过逐级稀释，得到ＶＢＬ标准使用液，浓度为１０／￣ｇ／ｍＬ。　取８个１００ｍＬ棕色容量瓶。从ＶＢＬ标准使用液中移取０．０　ｍＬ，０．２　ｍＬ，０．５　ｎ　，１．０　ｍＬ，２．０　ｍＬ，４．０　ｍＬ，８．０　ｍＬ，１０．０ｍＬ，分别置于１００ｍＬ棕色容量瓶中，用蒸馏水定溶。得到ＶＢＬ标准系列溶液浓度为０．　００ｐ．ｇ／ｍＬ，０．０２，ｕｇ／ｍＬ，０．０５￣ｇ／ｍＬ　０．１０ｋＬｇ／ｍＬ，０．２０，ｕｇ／ｍＬ，０．４０￣ｔｇ／ｍＬ，０．８０，ｕｇ／ｍＬ，１．００，ｕｇ／ｍＬ。　３．测试条件　（１）波长扫描　打开Ｆ一３８０型荧光分光光度计，预热３０ｍｉｎ。　为了找到ＶＢＬ标准品的最佳激发和发射波长，需要选择波长扫描功能，设置参数如表１，表２所示。　表１　ＶＢＬ标准品发射谱图测试设置参数　（２）光度测定　为了建立ＶＢＬ标准工作曲线需要选择光度测定功能（标准类型：线性拟合），设置参数如表３所示。　・８７・　表３　ＶＢＬ标准品工作曲线测试设置参数　（３）改变测试条件　为了测定改变ｐＨ、浸泡温度Ｔ、浸泡时间ｔ不同条件后待测样品的荧光强度需要选择光度测定　功能（标准类型：无），设置参数如表４所示。　表４待测样品荧光强度测试设置参数　光度测定　激发波长　３４０ｎｍ　４３０ｎｍ　１　激发狭缝　ｎｍ　ｎｒｒｌ　（定点读数）　发射波长　增益　发射狭缝　ＰＭＴ电压　５００Ｖ　４．数据采集　（１）波长扫描　图１，图２分别为ＶＢＬ标准溶液的荧光光谱测试谱图。　～一。　图２　ＶＢＬ标准品激发谱图　图１　ＶＢＬ标准品发射谱图　（２）光度值法（见图３）　（３）定点读数根据测试数据整理图４，图５，图６，即改变分别改变ｐＨ值、浸泡温度Ｔ、浸泡时间ｔ　的情况下对食品包装材料中ＶＢＬ迁移量（溶出浓度）的影响。　●‘ｌ■ｔ　Ｕ　¨　Ｕ＾●　¨●●　¨　Ｉ　ｕ　＇ｌ岫暖．■‘，ｔ　图３荧光增白剂ＶＢＬ标准曲线　图４　ｐＨ值对荧光增白剂迁移量的影响　圈５　浸泡温度Ｔ对荧光增白剂迁移量的影响　・　８８　・　图６浸泡时间ｔ对荧光增白剂迁移量的影晌　三、实验结果及分析　（一）荧光增白剂ＶＢＬ波长扫描谱图　通过谱图１可以发现改变激发波长（３４０／３５０／３６０ｎｍ）测试样品的发射谱图，在４３０ｎｍ处的峰位　置没有变化，只有相对荧光强度有所改变。根据锐利峰、二级谱都会随着激发波长的变化而规律性变　化，荧光峰波长不会随着激发波长改变而改变的原理，可以确定４３０ｎｍ即为ＶＢＬ的最佳发射波长。　图２为以４３０ｎｍ作为发射波长的ＶＢＬ激发谱图，通过谱图观察到在３４０ｎｍ处，样品的激发峰能　量最强，故确定其为ＶＢＬ的最佳激发波长。　综上，荧光增白剂ＶＢＬ的最佳激发波长为３４０ｎｍ，最佳发射波长为４３０ｎｍ。　（二）标准曲线及回收率　以荧光增白剂ＶＢＬ标准品浓度为横坐标，对应荧光强度为纵坐标建立标准工作曲线。由图３可　以得到线性方程Ｙ＝４６６．２ｘ一２．５６９，Ｒ　＝０．９９９０。此结果表明ＶＢＬ在浓度为０．００～１．Ｏ０￣ｔｇ／ｍＬ范　围内线性良好。　选择四种加标量，验证回收率及标准偏差，结果显示荧光增白剂ＶＢＬ的平均回收率在７５～　９０％，标准偏差ＲＳＤ均小于３　，证明此方法有较好的准确性和重复性。　（三）ＰＨ对食品包装材料中荧光增白剂的影响　从图４可以看出，随着浸泡溶液ｐＨ的增加，荧光增白剂ＶＢＬ的迁移量（溶出浓度）呈现增加的　趋势。究其原因是因为ＶＢＬ结构上存在有磺酸基团，即在酸性条件下，ＶＢＬ水溶性变差，分子发生　聚集，使溶液不再符合朗伯比尔吸收定律，从而影响了荧光强度的表现。在碱性条件下，情况相反，　ＶＢＬ溶解性增强，从而荧光强度增强　］。在日常生活中，当这些带有荧光增白剂的食品包装接触到　酸性或者碱性食物时，由于酸碱性介质的不同，会在不同程度上影响食品包装材料中荧光增白剂的迁　移量。不要用含有荧光增白剂的食品包材盛装碱性食物。　（四）浸泡温度Ｔ对食品包装材料中荧光增白剂的影响　从图５可以看出，随着浸泡温度Ｔ的升高，荧光增白剂ＶＢＬ的迁移量（溶出浓度）呈增加趋势。　从６０℃开始，浸泡温度越高，溶出量越多，这说明温度会影响ＶＢＬ的迁移速率。在日常生活中，含有　荧光增白剂的是食品包装材料尽量不要盛装温度高的食物，从而防止荧光增白剂迁移到食品中去危　害消费者的身体健康。　（五）浸泡时间ｔ对食品包装材料中荧光增白剂的影响　从图６可以看出，随着浸泡时间ｔ的延长，荧光增白剂ＶＢＬ的迁移量（溶出浓度）呈增加趋势。　当浸泡时间到２ｈ的时候，ＶＢＬ荧光强度增加明显，且随着时间的推移荧光强度一直持续上升，但上　升的不是很多。这是由于浸泡时间过长，ＶＢＬ的分子结构能够从低能态的反式结构转变为高能态的　顺式结构。顺式结构的ＶＢＬ不能将吸收的紫外光转换成蓝光，致使荧光性消失，从而导致检测量减　少　］。在Ｅｌ常生活中如果选用了含有荧光增白剂的食品包装材料盛装食物，最好不要将食物盛装超　过２ｈ，从而减少危害。　四、结论　当今食品安全已经越来越多的受到消费者的关注，尤其是与食品息息相关的食品包装材料安全　性也是备受关注的焦点之一。如何能够方便快捷的确定食品包装材料中是否含有荧光增白剂，如何　快检，其含量多少等问题也是广大研究人员正在积极努力研究的课题。　本文应用分子荧光分光光度法对荧光增白剂ＶＢＬ进行研究，通过实验数据证明此方法线性、回　收率及ＲＳＤ值均良好。可以将其作为食品包装材料中含有ＶＢＬ型荧光增白剂检测的参考依据。通　过浸泡提取的方法检测荧光增白剂从食品包装材料中迁移到食品介质中的迁移量，研究改变不同条　・８９・　件对荧光增白剂迁移量的影响。实验表明酸碱性、浸泡温度、浸泡时间都会影响荧光增白剂ＶＢＬ的　迁移量。其中ＶＢＬ在酸性条件下、浸泡温度越低、浸泡时间越短，荧光增白剂ＶＢＬ的迁移量越少。　参考文献：　Ｅ１］孙艳．桶装方便面包装材料发射谱图的研究ＥＪ］．天津职业院校联合学报，２０１５，（１２）：１２２．　Ｉ－２］Ｊｉ—Ｙｏｎｇ　Ｌｅｅ，Ｈｙ￣Ｊｕｎｇ　Ｙｏｕｎ，Ｈａｋ－Ｌｅｅ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｆｏｒ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｗｈｉｔｅｎｉｎｇ　ａ—　ｇｅｎｔ（ＦｗＡ）ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｐａｐｅｒ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｔｅｒ，ｌＪ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．２０１２，７（０１）：３１５—３２６．　［３］穆合塔巴尔・艾地汗木・阿孜古丽・沙吾提．食用茼使用荧光增白剂的危害［Ｊ］．农业科学，２００８，（Ｏ３）：５５—　６０．　［４］王俭，宋庆芳，邢丽等．用荧光光谱双总体ｔ检测法鉴别纸张［Ｊ］．分析化学，１９９５，２３（１０）：１１８１—１１８４．　［５３万金泉，Ｗｅｉｓｈａｒ　Ｋ　Ｍ．废纸脱墨纸浆中荧光增白剂的去除及其机理研究［Ｊ］．华南理工大学学报（自然科学版），　２０００，２８（Ｏ４）：７１．　［６］孙边成，张艳．高效液相色谱法测定面粉中荧光增白剂［Ｊ］．实用预防医学，１９９８，（０５）：１３５—１３６．　［７］中华人民共和国卫生部．ＧＢ／ＴＳ００９．７８—２００３食品包装用原纸卫生标准的分析方法［ｓ］．北京：中国标准出版社，　２００４．　［８］董仲生．水的ｐＨ值对荧光增白剂ＶＢＬ消光值和荧光强度的影响口］．印染助剂，２００３，２０（０６）：４７—４９．　［９］蒋定国，陈立松，温小龙，等．荧光分光光度法测定纸质食品包装材料中的荧光增白剂［Ｊ］．中国食品卫生杂志，　２０Ｉ４，（ｏ１）：５０—５４．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ　ｉｎ　Ｆｏｏｄ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ＳＵＮ　Ｙａｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７；　Ｔｉａｎｊｉｎｇ　Ｇａｎｇｄｏｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ　ａｄｄｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｏｏｄ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｏｏｄ　ｓａｆｅｔｙ，ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ　ｃａｎ　ｗｈｉｔｅｎ　ｔｈｅ　ｆｏｏｄ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｗｉｌｌ　ｂｒｉｎｇ　ｈｅａｌｔｈ　ｈａｚａｒｄ　ｔｏ　ｐｅｏｐｌｅ　ｉｎ　ｆｏｏｄ　ｓａｆｅｔｙ．Ｗｉｔｈ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ　ＶＢＬ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｈａｔ　ｉｔｓ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｉｓ　３４０ｎｍ，ａｎｄ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｇｅｎ－　ｅｒａｔｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｉｓ　４３０ｎｍ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ　ＶＢＬ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｒｕｌｅ　ｏｆ　ＶＢＬ　ｉｎ　ｆｏｏｄ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｈａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｊ　ｅｃｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｒｅ１ａｔｅｄ　ｆｉｅ１ｄｓ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｆｏｏｄ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ；ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ　ＶＢＬ；ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｒｕｌｅ；ａｎｄ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｆｌｕｏｒｅｓ－　ｃｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ