阅读说明：本技术 一种水溶性荧光增白剂的荧光增强方法 (Fluorescence enhancement method of water-soluble fluorescent whitening agent ) 是由 沈晓芳 赵翔宇 庞月红 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水溶性荧光增白剂的荧光增强方法,属于化工及分析检测技术领域。本发明首次发现了离子对试剂对荧光增白剂的荧光增强作用,旨在减少荧光增白剂的使用量而达到相同的增白效果,降低荧光增白剂对环境的影响,减少其在食物链中的积累；可用于水溶性荧光增白剂的检测,使得检测方法的检测速度快,线性关系良好,灵敏度高,其中决定系数R<Sup>2</Sup>在0.9991-0.9998之间,检出限(LOD)为0.43-1.19ng/mL,定量限(LOQ)为1.44-3.97ng/mL；同时,应用于实际样品的检测时,获得了良好的回收率,均达83.44％以上。本发明不仅拓展了离子对试剂的应用领域,减少荧光增白剂的使用,可以降低成本,对环境友好,操作简便,检测成本低,是一种便捷方便、绿色环保的检测方法。(The invention discloses a fluorescence enhancement method of a water-soluble fluorescent whitening agent, belonging to the technical field of chemical engineering and analysis and detection. The invention discovers the fluorescence enhancement effect of the ion pair reagent on the fluorescent whitening agent for the first time, and aims to reduce the using amount of the fluorescent whitening agent to achieve the same whitening effect, reduce the influence of the fluorescent whitening agent on the environment and reduce the accumulation of the fluorescent whitening agent in a food chain; can be used for detecting water-soluble fluorescent whitening agent, and has the advantages of high detection speed, good linear relation, high sensitivity, and determination coefficient R 2 Between 0.9991 and 0.9998, the detection Limit (LOD) is 0.43 to 1.19ng/mL, and the quantification Limit (LOQ) is 1.44 to 3.97 ng/mL; meanwhile, when the method is applied to detection of actual samples, good recovery rates are obtained, and the recovery rates are all more than 83.44%. The invention not only expands the application field of the ion pair reagent, reduces the use of fluorescent whitening agent, can reduce cost, is environment-friendly, simple and convenient to operate and low in detection cost, and is a convenient, green and environment-friendly detection method.)

一种水溶性荧光增白剂的荧光增强方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性荧光增白剂的荧光增强方法,属于化工和分析检测技术领域。

背景技术

荧光增白剂(FWAs)是一种具有复杂化学结构的工业有机染料，可吸收紫外光(290-400nm)并发射可见的蓝光(400-480nm)可用来增强物体的白度和亮度，因此广泛应用于纺织品，造纸，家用洗涤剂和塑料产业。近年来一些不良商家为了降低成本，为增加包装白度和亮度，将荧光增白剂添加到食品包装中。

荧光增白剂具有稳定的化学结构，进入人体后很难被代谢出去，极有可能在人体内长期蓄积，从而伤害人体的重要器官。有报道指出荧光增白剂存在致癌的风险，并有试验证明其对斑马鱼胚胎有损伤作用。食品包装中的荧光增白剂进入人体的方式包括直接接触，或者是迁移到食物中从而进入人体，对人体造成潜在危害。包括中国、美国和欧盟在内的许多国家对食品包装中的荧光增白剂的使用有明确的限制，要求在食品包装中不得使用荧光增白剂等化学染料。因此建立一种简单有效的检测方法来检测食品包装中的荧光增白剂十分重要。

目前针对荧光增白剂的检测方法有白度法、紫外灯照射观察法、紫外分光光度法、荧光分光光度法、高效液相色谱法和液相色谱－串联质谱法。紫外灯照射法虽然操作简单快速、技术性要求低，但检测精密度差，易收到外界的干扰，存在较大的主观因素。紫外分光光度法,虽然可以定量检测但灵敏度相对较低，对于迁移到食品中的痕量荧光增白剂无法检测到。高效液相色谱法虽可对荧光增白剂进行定量检测，但操作过程复杂，需专业人员操作，费时耗力。同时食品纸质包装中的荧光增白剂大部分为水溶性，而目前大部分液相色谱法研究的目标物为脂溶性荧光增白剂，对于食品纸质包装中水溶性荧光增白剂的检测方法有待开发。

同时，水溶性荧光增白剂被广泛应用于洗涤剂行业中，欧美国家荧光增白剂的应用十分普遍，据不完全统计，世界荧光增白剂产量的40％用于洗涤剂行业。欧洲以及美国一些知名洗衣粉品牌的产品都加有荧光增白剂。荧光增白剂在洗涤剂中的相对用量较小，只相当于洗涤剂质量的0.1％～0.5％。我国轻工行业标准《QB/T 2953—2008洗涤剂用荧光增白剂》将洗涤剂用荧光增白剂分为二苯乙烯基联苯类、双三嗪基氨基二苯乙烯类。该标准中规定了感官指标(气味、外观)和理化指标(紫外吸收值、溶解性、水分及挥发物、水不溶物)等。

荧光增白剂是一种化学结构比较稳定的物质，因而不容易分解，容易对水体和土壤环境造成一定危害。我们发现离子对试剂可以有效增强荧光增白剂的荧光强度，从而可以减少其使用量，达到相同的增白效果，降低其对生态环境的危害；同时，对于食品包装中含有的痕量荧光增白剂，可以使用离子对试剂来进行荧光增强，建立一种新的荧光增白剂的检测方法，实现快速、方便、高灵敏的检测。

发明内容

针对以上问题，我们利用离子对试剂在水性基质中可增强荧光增白剂的荧光，并结合荧光分光光度法建立了一种检测食品纸质包装中的荧光增白剂的方法。通过优化检测条件和实际样品的检测来验证此方法的有效性和准确性。相比于之前报道过的方法，此方法不仅操作简单，还降低了之前荧光分光光度法的检出限，同时扩大了离子对试剂的应用领域，对于食品包装中痕量荧光增白剂的检测有着重要的意义，也为荧光增白剂的检测提供了新的思路。

本发明的第一个目的是提供一种增强荧光增白剂荧光强度的方法，所述方法是在荧光增白剂样品的水溶液中加入离子对试剂，混匀反应完全后，即得荧光增白剂待测样。

在本发明的一种实施方式中，所述方法还包括调节待测样品的pH 2至12。

在本发明的一种实施方式中，所述荧光增白剂为水溶性二苯乙烯型荧光增白剂；包括荧光增白剂113(FWA 113)、荧光增白剂220(FWA 220)、荧光增白剂71(FWA 71)、荧光增白剂85(FWA 85)中任意一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述离子对试剂包含所有种类的离子对，例如四丁基溴化铵(TBAB)、四乙基溴化铵(TEAB)、四丁基硫酸氢铵(TBA-HS)。优选四丁基溴化铵(TBAB)。

本发明的第二个目的是提供一种基于离子对试剂荧光增强法结合荧光分光光度计检测荧光增白剂的方法，所述方法是利用上述前处理方法对荧光增白剂样品进行处理，得到待测液；然后置于荧光分光光度计进行检测。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括如下步骤：

(1)标准曲线的测定：利用上述前处理方法制得已知浓度的荧光增白剂标准待测液，置于荧光分光光度计测得荧光强度；通过标准待测液的浓度与荧光强度建立标准曲线；

(2)待测样的测定：利用上述前处理方法制得待测样的待测液，经荧光分光光度计测得荧光强度，然后通过步骤(1)所得的标准曲线得到待测样中荧光增白剂的含量。

本发明的第三个目的是提供一种检测食品包装中荧光增白剂含量的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将食品包装切碎、加水混合、震荡，然后过滤得到水溶液样品；

(2)在水溶液样品中加入离子对试剂，配制形成待测液，经荧光分光光度计测得荧光强度；

(3)利用上述的标准曲线，得到食品包装中荧光增白剂的含量。

在本发明的一种实施方式中，所述的食品包装为市场上所有种类的纸质食品包装，包括泡面桶、纸杯、纸碗、爆米花桶等。

有益效果：

本发明首次发现了离子对试剂对荧光增白剂的荧光增强作用，不同离子对试剂对于不同荧光增白剂有不同的荧光增强效果，最大增强倍数可达5-6倍，具有明显的增强效果。与传统分析方法相比，本发明方法检测速度快，线性关系良好，灵敏度高，其中决定系数R²在0.9991-0.9998之间，检出限(LOD)为0.43-1.19ng/mL，定量限(LOQ)为1.44-3.97ng/mL；并经过试验证明本方法的有效性和准确性，并应用于实际样品的检测获得了良好的回收率，均达83.44％以上。

本发明在一定程度上降低荧光增白剂的使用量，减少其对环境的影响，同时该方法无需复杂的前处理，检测成本低，是一种便捷方便、绿色环保的检测方法，拓展了离子对试剂的应用领域，为荧光增白剂的检测提供了一条新的思路。

附图说明

图1是荧光增白剂85的荧光强度增强结果；

图2是荧光增白剂113的荧光强度增强结果；

图3是荧光增白剂220的荧光强度增强结果；

图4是pH对荧光增白剂85、荧光增白剂113、荧光增白剂220荧光效果的影响；

图5是离子对试剂的浓度对荧光增白剂85、荧光增白剂113、荧光增白剂220荧光效果的影响。

具体实施方式

根据权利要求所包含的内容举例说明。

实施例1：一种利用离子对试剂增强荧光增白剂85荧光强度的方法

准确称取0.01g的荧光增白剂85，将其各自溶解并移入100mL棕色容量瓶中，配制成100mg/L的标准储备溶液并置于4℃冰箱避光保存备用，实验前根据实验要求进行不同程度的稀释。将离子对试剂TBAB、TEAB和TBA-HS分别配置成浓度为800mmol/L的溶液。在FWA85浓度为0.5mg/L的溶液中分别加入相同体积的三种离子对试剂。不同种类离子对试剂对荧光增白剂85荧光强度的影响不一样，由图1可知，三种离子对试剂中TBAB对荧光增白剂85的荧光增强效果最大，荧光增强倍数约5倍左右，其他种类的离子对试剂对荧光增强的效果相对较小，约2到3倍。具体结果见表1。

表1不同离子对试剂增强荧光增白剂85的荧光强度

离子对试剂	荧光强度
		TBAB	6884
TEAB	2120
		TBA-HS	2899
无	1271

实施例2：一种利用离子对试剂增强荧光增白剂113荧光强度的方法

准确称取0.01g的荧光增白剂113，将其各自溶解并移入100mL棕色容量瓶中，配制成100mg/L的标准储备溶液并置于4℃冰箱避光保存备用，实验前根据实验要求进行不同程度的稀释。在FWA 113浓度为0.5mg/L的溶液中分别加入相同体积的三种离子对试剂。不同种类离子对试剂对荧光增白剂113荧光强度的影响不一样，由图2可知，TBAB对荧光增白剂113的荧光增强效果最强，增强倍数可达5倍，其他种类的离子对试剂对荧光增强的效果相对较小，约2-3倍。具体结果见表2。

表2不同离子对试剂增强荧光增白剂113的荧光强度

离子对试剂	荧光强度
		TBAB	3573
TEAB	2209
		TBA-HS	1951
无	780

实施例3：一种利用离子对试剂增强荧光增白剂220荧光强度的方法

准确称取0.01g的荧光增白剂220，将其各自溶解并移入100mL棕色容量瓶中，配制成100mg/L的标准储备溶液并置于4℃冰箱避光保存备用，实验前根据实验要求进行不同程度的稀释。在FWA 220浓度为0.5mg/L的溶液中分别加入相同体积的三种离子对试剂。不同种类离子对试剂对荧光增白剂220荧光强度的影响不一样，由图2可知，TBAB对荧光增白剂220的荧光增强效果最大，荧光增强约6倍，其他种类的离子对试剂对荧光增强的效果相对较小，约2-3倍。具体结果见表3。

表3不同离子对试剂增强荧光增白剂220的荧光强度

离子对试剂	荧光强度
		TBAB	5567
TEAB	4272
		TBA-HS	3785
无	1469

实施例4：pH条件优化

称取32.237g四丁基溴化铵置于50mL烧杯中，用纯净水进行溶解，转入100mL容量瓶中进行定容，配制成1mol/L的四丁基溴化铵溶液；将荧光增白剂85、荧光增白剂113和荧光增白剂20的标准储备液分别梯度稀释为0.5mg/L的工作液，量取1mL的荧光增白剂85工作液置于5mL容量瓶中，加入不同体积的1mol/L的四丁基溴化铵溶液，并加入纯净水定容，混匀反应3min，配制成TBAB浓度为400mmol/L的溶液体系，并将pH分别调整为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12制得待测液。

结果发现：在pH小于7时，荧光增白剂85的荧光强度较弱，随着pH的增加而迅速增大，原因是荧光增白剂85、荧光增白剂113和荧光增白剂的220含有磺酸根，在酸性条件下溶解度较小，因此会降低其荧光强度，而pH大于7之后荧光稍有降低，溶液环境碱性过大会破坏其分子结构的稳定性，因此我们选择pH＝7最为最佳实验条件。

实施例5：不同浓度离子对的荧光增强效果

将TBAB浓度分别配制为0、5、10、15、30、60、100、150、200、250、300、400、500、600mmol/L的溶液，其他条件不变，制得待测样。

由图2可知，在TBAB浓度达到400mmol/L之前荧光增白剂85的荧光强度随着TBAB浓度的增加而不断增大，并在TBAB浓度到达400mmol/L之后变化趋于平稳，因此选择400mmol/L作为最佳TBAB实验浓度。同理对于荧光增白剂113和荧光增白剂220，变化规律与荧光增白剂85相同。

实施例6：标准曲线

(1)样品处理：

荧光增白剂标准溶液的配制：称取0.01g的荧光增白剂85、荧光增白剂113和荧光增白剂220，将其各自溶解并移入100mL棕色容量瓶中，配制成100μg/mL的标准储备溶液并置于4℃冰箱避光保存备用，实验前根据实验要求进行不同程度的稀释；

称取32.237g四丁基溴化铵置于50mL烧杯中，用纯净水进行溶解，转入100mL容量瓶中进行定容，配制成1mol/L的四丁基溴化铵溶液；将荧光增白剂113的标准储备液分别梯度稀释为0.5mg/L的工作液，量取1mL的荧光增白剂113工作液置于5mL容量瓶中，加入不同体积的1mol/L的四丁基溴化铵溶液，并加入纯净水定容，混匀反应3min，配制成TBAB浓度为400mmol/L的溶液体系；利用1mmol/L的盐酸溶液和0.2mmol/L的氢氧化钠溶液将溶液体系的pH调至7。

(2)标准曲线：

利用日立F-7000型号的荧光分光光度计进行检测，具体检测条件为：将激发波长固定在350nm，荧光发射波长为430nm，测量(1)中配制的一系列浓度的标准荧光增白剂85溶液的荧光发射强度；利用浓度与荧光发射强度建立线性关系模型。相应的将荧光增白剂替换为荧光增白剂220和荧光增白剂113，分别得到三种标准曲线。

结果如表4所示，各种荧光增白剂的线性关系良好，决定系数R²在0.9991-0.9998之间，检出限(LOD)为0.43-1.19ng/mL，定量限(LOQ)为1.44-3.97ng/mL。

表4不同荧光增白剂的标准曲线

实施例7：检测方法的验证试验

(1)食品包装的处理：将三种来自无锡超市购得的纸质食品包装切成碎片，并将1.000g(准确度为0.001g)样品置于150ml玻璃锥形瓶中称重，向烧瓶中加入40ml纯化水(pH＝7)，用水浴摇瓶加热和摇动样品45min，然后取出锥形烧瓶并冷却至室温，最后用0.45μm滤膜过滤获得澄清样品溶液；

(2)待测液配置：加入四丁基溴化铵溶液，并加入纯净水定容，混匀反应3min，配制成TBAB浓度为400mmol/L的溶液体系，并调剂体系pH至7；

(3)利用日立F-7000型号的荧光分光光度计测得荧光强度，根据标准曲线得到含量值。

具体检测结果如表5所示，经检测发现某品牌泡面桶和奶茶杯中含有荧光增白剂85，结果分别为43.61和9.56ng/mL。

表5方法的准确性验证结果