高效液相色譜法測定塑料制品中五種熒光增白劑

蔣　艷，周良春，李雙琦，張曉飛

(成都產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院有限責(zé)任公司，四川　成都　610100)

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高效液相色譜法測定塑料制品中五種熒光增白劑

蔣艷，周良春，李雙琦，張曉飛

(成都產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院有限責(zé)任公司，四川成都610100)

建立了同時測定塑料制品中五種熒光增白劑的高效液相色譜法。樣品用20 mL三氯甲烷在30 ℃的條件下超聲萃取40 min，濾紙過濾，再用20 mL三氯甲烷超聲提取一次，過濾，最后用10 mL三氯甲烷超聲提取一次，合并提取液用三氯甲烷定容至50 mL，供液相色譜儀測試。采用苯基柱(150 mm×4.6 mm，3 μm)為分析柱，以甲醇和水為流動相，熒光激發(fā)波長為365 nm，發(fā)射波長為430 nm。結(jié)果顯示，5種熒光增白劑可以較好地分離，方法的檢出限為0.025～0.050 mg/kg之間。五種熒光增白劑的回收率在87.3%～103.5%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.5%～6.3%之間。此方法可以快速、有效的檢測塑料制品中熒光物質(zhì)的含量。

高效液相色譜；熒光增白劑；塑料制品

熒光增白劑已經(jīng)廣泛適用于各種塑料制品，如：塑料容器(如塑料瓶、塑料罐、塑料杯、塑料瓶蓋、酸奶盒、冰激凌盒等)、塑料膜袋(如一次性塑料袋等)、玩具及學(xué)生用品。GB 9685-2008《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了兩種熒光增白劑的最大使用量和特定遷移量(CAS:7128-64-5，CAS:1533-45-5)[1]。塑料制品中熒光增白劑的檢測方法的研究鮮有報道[2-3]。目前，有關(guān)熒光增白劑的檢測標(biāo)準(zhǔn)主要集中在紙制品，如GB/T 27741-2011《紙和紙板可遷移性熒光增白劑的測定》規(guī)定了紙和紙板中可遷移性熒光增白劑的定性和定量檢測方法[4]，SN/T2901-2011《出口食品接觸材料紙和紙制品熒光增白劑的測定》規(guī)定了與食品接觸的紙和紙制品中熒光增白劑VBL的液相色譜測定方法[5]。目前大范圍使用的塑料制品，塑料制品中熒光增白劑的檢測也相對滯后，尚無熒光增白劑的定量檢測方法。

基于現(xiàn)階段對熒光增白劑的總體認(rèn)識，并結(jié)合高分子材料屬性，我們選用了塑料制品中最常用的五種熒光增白劑。采用高效液相色譜儀對塑料制品中的五種熒光增白劑進(jìn)行定性定量分析。

1　實(shí)　驗

1.1儀器與試劑

Ultimate 3000高效液相色譜儀，戴安公司。

三氯甲烷、甲醇、四氫呋喃，Sigma-Alorich公司；五種熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)品(化合物信息如表1所示)：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-苯并噁唑基)二苯乙烯(OB-1)、4,4′-雙(5-甲基-2-苯并惡唑基)二苯乙烯(KSN)、4,4′-雙(2-二甲氧基苯乙烯基-)聯(lián)苯(CBS-127),均購于上海安譜公司。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

1.2.1單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液(100 mg/L)

稱取5種標(biāo)準(zhǔn)品各10 mg分別于5個100 mL的容量瓶中，用三氯甲烷配制成單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于-18 ℃冰箱中避光保存，保質(zhì)期3個月。

表1　五種熒光增白劑化合物信息Table 1　Information of fluorescent whitening agents

1.2.2單標(biāo)使用液

將單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液用三氯甲烷-甲醇混合液逐級稀釋至濃度為1、5、10、20、50、100、200 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。

1.2.3混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(5 mg/L)

分別取5 mL各單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于100 mL的容量瓶中，再用三氯甲烷-甲醇混合液定容，于4 ℃冰箱中避光保存，保質(zhì)期三個月。

1.2.4標(biāo)準(zhǔn)使用液

將混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液用三氯甲烷-甲醇混合液逐級稀釋至濃度為1、5、10、20、50、100、200 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。

2　結(jié)果與討論

2.1液相色譜檢測條件的優(yōu)化

2.1.1分析波長的選擇

使用液相色譜儀配置的熒光檢測器對五種熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行激發(fā)和發(fā)射波長光譜掃描，掃描結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

圖1　五種熒光增白劑標(biāo)液的激發(fā)光譜圖Fig.1　Excitation spectrum of fluorescent whitening agents

圖2　五種熒光增白劑標(biāo)液的發(fā)射光譜圖Fig.2　Emission spectrum of fluorescent whitening agents

由圖1和圖2可知，五種熒光增白劑的最大激發(fā)波長在363～371 nm之間,最大發(fā)射波長426～434 nm之間。因此，本實(shí)驗我們選擇激發(fā)波長為365 nm，最大發(fā)射波長為430 nm。

2.1.2色譜柱和流動相的選擇

圖3　不同色譜柱及流動相對色譜峰的影響情況Fig.3　Effects of columns and mobile phases on the chromatogram

本實(shí)驗考查了不同色譜柱及流動相對色譜峰的影響情況，如圖3所示(注：圖3中C I378即為CBS-127)。最初選取實(shí)驗室最常用的色譜柱C18柱 5 μm，4.6 ×150 mm，流動相為100%乙腈時，分離效果如圖3(a)所示。由圖3(a)可知，15 min內(nèi)五種物質(zhì)均出峰，時間較短。但是OB-1和KCB卻無法完全分離；為了OB-1和KCB能完全分離，用同樣的色譜柱：C18柱 5 μm，4.6 mm×150 mm，流動相調(diào)整為乙腈-水(78:22)時，分離效果如圖3(b)所示。此時第一種物質(zhì)13 min才出峰，其次是OB-1和KSN分離不太好，最后，五種物質(zhì)在13～18 min內(nèi)出峰，出峰時間比較集中，容易產(chǎn)生相互干擾；當(dāng)用苯基柱3 μm，4.6 ×150 mm,流動相甲醇-水(95:5)時,如圖3(c)所示，五種熒光物質(zhì)能被很好地分離，整個出峰過程用時也相對較短(20 min內(nèi)完全出峰)，并且峰型也比較好。

因此，本實(shí)驗最終優(yōu)化的色譜條件為：

色譜柱：苯基柱150 mm×4.6 mm，3 μm或相當(dāng)型號色譜柱；

檢測波長：激發(fā)波長365 nm,發(fā)射波長430 nm；

流動相：甲醇+水(95+5)；

流速：1.0 mL/min；

柱溫：35 ℃；

進(jìn)樣量：5 μL。

2.2樣品前處理條件的選擇

本實(shí)驗主要是將樣品冷凍粉碎，過80目(樣品粒徑不大于0.2 mm)的分樣篩，再用三氯甲烷做溶劑超聲儀超聲萃取來提取熒光增白劑。

2.2.1提取溶劑的選擇

實(shí)驗考察了不同溶劑的提取效率，在相同條件下(20 mL溶劑在30 ℃的條件下提取40 min)向已知含量的陽性樣品(PE和PP的混合色母料)加入不同的有機(jī)溶劑：N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃(THF)和正己烷，其對各物質(zhì)的回收率如圖4所示。由圖4可知，三氯甲烷、二氯甲烷和正己烷對的提取效率均較高，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇和乙醇對五種熒光增白劑的提取效率都很低，可能是溶解性較差的原因。通過實(shí)驗，OB-1、KSN和CBS-127的在乙醇和正己烷中溶解性較差，CBS-127在二氯甲烷和三氯甲烷中溶解性好，OB-1和KSN只在三氯甲烷中的溶解性好。同時我們根據(jù)提取回收率看，三氯甲烷是提取這五種熒光物質(zhì)的最好溶劑。

圖4　不同有機(jī)溶劑對目標(biāo)物回收率的影響Fig.4　Effects of different extraction solvents on recoveries

2.2.2提取時間的選擇

準(zhǔn)確稱取經(jīng)冷凍粉碎，過80目分樣篩的陽性樣品0.2 g(稱取5份)，分別向其中加入20 mL的三氯甲烷，在30 ℃的條件下超聲提取10、20、30、40、50、60 min，考察提取時間對回收率的影響，實(shí)驗結(jié)果如圖5所示。由此可見，40 min前隨提取時間的延長，提取物的回收率明顯增大，在40 min后變化不大，為了節(jié)約時間和提高提取效率，我們采用單次提取時間為40 min。

圖5　提取時間對熒光增白劑回收率的影響Fig.5　Effects of different extraction times on recoveries

2.2.3提取溶劑體積和溫度的選擇

稱取樣品0.2 g，在相同的條件下(溫度為30 ℃，超聲提取40 min)加入10、20、30、40、50 mL的三氯甲烷，提取效果如圖6所示。實(shí)驗結(jié)果表明，提取試劑的體積為20 mL時，每種增白劑的回收率都在80%以上，當(dāng)大于20 mL的用量后，對其回收率的改變不大，所以我們選擇提取試劑的體積為20 mL。

圖6　提取試劑的體積對回收率的影響Fig.6　Effects of extraction solvent volumes on recoveries

同樣考察了溫度對提取效率的影響，實(shí)驗對比研究了在30、40、50和60 ℃的條件下對回收率的影響，結(jié)果表明溫度對其影響不大。為了減少溶劑的揮發(fā)和降低能耗，實(shí)驗選擇在30 ℃的條件下進(jìn)行超聲萃取。

綜合上述，為了提高提取效率，實(shí)驗條件為：稱取0.2 g樣品加入20 mL三氯甲烷在30 ℃的條件下超聲萃取40 min，濾紙過濾，再用20 mL三氯甲烷超聲提取一次，過濾，最后用10 mL三氯甲烷超聲提取一次，合并提取液用三氯甲烷定容至50 mL，過0.45 μm的濾膜后，供液相色譜儀測試。

2.3方法回收率和精密度

按照4.2.2.1中的樣品提取條件，取陰性樣品0.2 g，進(jìn)行3個濃度梯度的添加回收實(shí)驗，每個加標(biāo)水平測定6次，方法回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)見表2。由表可知，五種熒光增白劑的回收率在87.3%～103.5%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.5%～6.3%之間，表明方法的準(zhǔn)確度和精密度能達(dá)到分析的要求。

表2　目標(biāo)物的加標(biāo)回收率和精密度實(shí)驗結(jié)果(n=6)Table 2　Recoveries and precision of the analytes (n=6)

3　結(jié)　論

采用高效液相色譜法建立了塑料制品中的五種熒光增白劑的檢測方法。該法簡便、結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高，能夠滿足塑料制品中熒光增白劑的日常檢測。目前，我國尚無塑料制品中熒光增白劑的定性定量檢測標(biāo)準(zhǔn)，此方法的建立為塑料制品中熒光增白劑的日常檢測提供了依據(jù)。

[1]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB 9685-2008 食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2]譚曜,王群威,許迪明,等. 塑料制品中熒光性增白劑定性定量測定方法的建立[J].塑料工業(yè), 2011,39(6):52-55.

[3]吳鐘玲,陳樹東,林曉佳,等. 高效液相色譜法測定食品接觸聚苯乙烯制品中9種熒光增白劑[J]. 現(xiàn)代食品科技,2013,29(11):2757-2761.

[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 27741-2011 紙和紙板可遷移性熒光增白劑的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.SN/T 2901-2011 出口食品接觸材料紙和紙制品熒光增白劑的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

Determination of Fluorescent Whitening Agents in Plastic Materials by High Performance Liquid Chromatography

JIANGYan，ZHOULiang-chun，LIShuang-qi，ZHANGXiao-fei

(Chengdu Institute of Product Quality Inspection Co., Ltd., Sichuan Chengdu 610100, China)

A method for the determination of fluorescent whitening agents in plastic materials by high performance liquid chromatography (HPLC) with fluorescence detector was developed. The samples were extracted with trichloromethane by sonication for 30 min at 40 ℃. The HPLC method was performed on a phenyl column (150 mm×4.6 mm，3 μm) by gradient elution using methanol and water as the mobile phases, and detected by the fluorescence detector at an excitation wavelength of 365 nm and an emission wavelength of 430 nm. The experimental results indicated that the five fluorescent whitening agents were separated well. The limits of detection (LOD) were between 0.025～0.050 mg/kg. Relative standard deviation was between 2.5% and 6.3%. The recovery was 87.3%～103.5%. The proposed method is simple, accurate and sensitive, can meet the requirements of the routine determination of fluorescent whitening agents.

high performance liquid chromatography(HPLC); fluorescent whitening agents; plastic materials

蔣艷(1970-)，女，工程師，主要從事包裝材料的檢測。

張曉飛(1981-)，男，博士，高級工程師，主要從事包裝材料的檢測。

O658

B

1001-9677(2016)017-0137-04