发布时间：2026-01-28 21:22:22 - 更新时间：2026年01月28日 21:24
点击量：0
有样品要送检？试试一键送检，5分钟极速响应
在线提交检测需求
对接客服咨询检测
三维荧光光谱分析技术在材料及制品安全性评估中的应用研究
三维荧光光谱（Excitation-Emission Matrix Spectroscopy，EEMS）是一种通过获取样品在不同激发波长和发射波长下的荧光强度信息，形成三维等高线图或光谱矩阵的先进分析技术。其在复杂基质中痕量特征性荧光物质的定性与定量分析方面具有独特优势，已成为材料安全性评估、污染物筛查及溯源的关键技术手段。
三维荧光测试可针对多种特征性荧光物质进行高灵敏度检测，以下为十二项核心检测项目：
多环芳烃（PAHs）总量及组分分析
检测原理：利用PAHs（如萘、蒽、芘、苯并[a]芘）在特定波长对下的特征荧光峰，通过同步扫描或三维扫描进行指纹识别。
方法：样品经溶剂萃取、净化后，进行三维荧光扫描，结合平行因子分析（PARAFAC）或二阶校正方法解析重叠峰，实现多组分同时定量。
意义：PAHs是强致癌物，该检测对评估食品接触材料、橡胶制品、玩具材料等在加工或使用中产生的有机污染物至关重要。
荧光增白剂（FWAs）的鉴别与定量
检测原理：不同结构类型的荧光增白剂（如二苯乙烯型、香豆素型、吡唑啉型）具有独特的激发-发射波长对。
方法：采用三维荧光光谱直接对材料浸提液或表面擦拭样进行扫描，通过光谱数据库比对实现种类鉴别，依据特征峰强度进行半定量或定量分析。
意义：非法添加的荧光增白剂可能迁移至食品或接触人体皮肤，存在潜在健康风险。该检测是监督相关产品合规性的有效手段。
矿物油饱和烃（MOSH）与芳香烃（MOAH）的荧光筛查
检测原理：MOAH组分含有芳香结构，在紫外区具有特征荧光，而MOSH无荧光。
方法：样品经分离富集后，通过三维荧光光谱对MOAH馏分进行快速筛查，并结合色谱方法验证。
意义：用于评估食品、食品包装材料及化妆品中矿物油污染的风险，MOAH的致癌性尤为关注。
蛋白质类物质（如过敏原）的痕量检测
检测原理：蛋白质中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基具有内源荧光（主要在280nm/350nm附近）。
方法：通过三维荧光光谱的高灵敏度特性，检测医疗器械清洗残留或食品接触表面微量的蛋白质污染。
意义：对于医疗器械的生物相容性、清洁度验证以及食品工业的过敏原控制具有重要价值。
溶解性有机物（DOM）指纹图谱分析
检测原理：DOM中不同组分（如类腐殖酸、类富里酸、类蛋白物质）的荧光特征区域不同。
方法：直接对水基浸提液进行三维荧光扫描，通过区域积分（FRI）或PARAFAC解析，获取DOM的组成与来源信息。
意义：用于评估医疗器械浸提液、食品模拟物或包装材料溶出物的总体有机负荷与化学特性。
某些特定光引发剂及其降解产物的检测
检测原理：部分用于油墨、涂料的光引发剂（如二苯甲酮类、硫杂蒽酮类）具有强荧光特性。
方法：对印刷品、涂层材料进行溶剂提取后，利用三维荧光光谱进行靶向或非靶向筛查。
意义：评估其从食品包装材料或玩具向食品或口腔迁移的风险，保障消费者安全。
霉菌毒素的快速筛查（如黄曲霉毒素）
检测原理：黄曲霉毒素B1，G1等在特定波长下产生强烈荧光。
方法：对谷物、饲料及其接触材料提取液进行三维荧光扫描，可实现多种毒素的同步快速筛查。
意义：作为高效的前期筛查工具，用于食品原料及包装储存环节的污染监控。
药物活性成分（API）的残留检测
检测原理：许多药物分子（如喹诺酮类抗生素、部分维生素）本身或衍生化后具有荧光。
方法：适用于检测医疗器械（如一次性输注器具）的药物残留，或食品中违禁药物的添加。
意义：确保医疗器械的生物安全性及食品的合规性。
木质素及其降解产物的分析
检测原理：木质素是天然荧光物质，其荧光特征可反映来源和降解程度。
方法：用于检测纸制品中的木质素溶出，或评估生物基材料（如餐具）的化学稳定性。
意义：控制纸制食品接触材料中异味物质及潜在迁移物的水平。
环境内分泌干扰物（如部分酚类物质）
检测原理：双酚A（BPA）、烷基酚等物质在一定条件下可产生衍生荧光。
方法：通过柱前或柱后衍生化结合三维荧光检测，提高选择性和灵敏度。
意义：监测塑料制品、复合材料中此类物质的溶出，评估其迁移风险。
油脂氧化产物的测定
检测原理：油脂氧化过程中产生的共轭二烯烃、多聚物等具有荧光特性。
方法：通过三维荧光监测食品接触材料内残留油脂或模拟物中油脂的氧化状态。
意义：间接评估材料对内容物（食品、药品）保质期的影响。
细菌生物膜或代谢产物的原位检测
检测原理：某些细菌代谢产物（如吡啶类）或生物膜基质成分具有特征荧光。
方法：结合显微荧光光谱，对医疗器械表面、管道内壁的生物污染进行无损或微损检测。
意义：为医疗器械的清洗消毒效果验证及感染控制提供新方法。
三维荧光测试技术广泛应用于以下领域的产品质量与安全评估：
食品接触材料及制品：塑料、橡胶、纸张、涂料、金属涂层、复合包装材料等溶出物的非靶向筛查与特征迁移物分析。
医疗器械：一次性输注器具、血袋、透析器、高分子植入物等浸提液的生物相容性研究及清洗残留物检测。
儿童玩具及护理用品：塑料、纺织品、涂层中荧光增白剂、多环芳烃、特定初级芳香胺前体等有害物质的筛查。
纺织品与皮革制品：检测禁用偶氮染料降解产物、荧光增白剂、防霉剂等化学物质。
化妆品及个人护理用品：原料及成品中矿物油芳香烃（MOAH）、荧光物质、非法添加药物成分的检测。
药品包装材料：玻璃、塑料、橡胶等包装系统对药品的潜在污染及相互作用研究。
饮用水系统及涉水产品：管材、储水容器中有机物溶出总量的指纹图谱监控及特定污染物筛查。
电子电气产品：检测特定聚合物部件中的多环芳烃、溴系阻燃剂等受限物质。
汽车内饰材料：评估皮革、织物、塑料部件在光照、高温下释放的挥发性及半挥发性有机物（通过冷凝液收集）。
环境保护与监测：虽非直接产品领域，但用于辅助评估废弃物处理产物（如再生塑料）的污染负荷，确保其用于制品生产时的安全性。
三维荧光光谱分析常作为研究方法和筛查工具，其具体应用需结合相关领域的产品安全标准。涉及的主要标准体系包括：
GB（中国国家标准）：
GB 31604.47-2016 食品安全国家标准 食品接触材料及制品 荧光增白剂的测定。该标准明确了使用荧光分光光度计进行测定的方法，三维荧光可作为更强大的确认和筛查工具。
GB/T 28190-2021 纺织品 多环芳烃的测定。标准方法虽多为GC-MS，但三维荧光可用于快速初筛和辅助鉴定。
GB 4806.X系列 食品接触材料安全标准中，对PAHs、特定迁移物总量等指标的要求，可借助三维荧光技术进行研究与监控。
ISO（国际标准化组织）：
ISO 21458:2008 水质-甲醛的测定-荧光光谱法。展示了荧光法在特定物质定量中的应用。
ISO 11369:1997 水质-选定的植物处理剂的测定-固相萃取后高效液相色谱法配合UV和荧光检测。体现了荧光检测的联用价值。
ISO/TS 13126:2021 纳米技术-使用荧光光谱法评估纳米材料与生物介质的相互作用。
ASTM（美国材料与试验协会）：
ASTM E2719-09(2018) 荧光光谱法测定烃类中总芳烃含量的标准指南。该方法原理可直接应用于MOAH筛查。
ASTM E2143-01(2013) 荧光光谱法在线测量芳烃、航空涡轮燃料和柴油燃料的标准试验方法。
适用范围与要求：上述标准部分直接规定了荧光光谱法的应用，更多情况下，三维荧光作为一种高信息量的分析技术，主要用于产品的研发阶段安全性研究、生产过程的质控筛查、不合格品的原因追溯以及标准物质的辅助定性。其应用需建立严格的方法验证程序，包括线性范围、检出限、定量限、精密度和回收率等，并常与GC-MS、HPLC-MS等权威方法进行结果比对和确认。
三维荧光测试的实现依赖于高性能的荧光光谱仪及其附件，主要设备与技术特点如下：
稳态荧光光谱仪：配备三维扫描模块的核心设备。采用氙灯为激发光源，双单色器（激发与发射）实现高光谱分辨率和低杂散光，配备PMT或CCD检测器。关键在于软件的扫描控制和数据处理能力，需支持等高线图、三维投影图显示及PARAFAC等化学计量学分析。
时间分辨荧光光谱仪：在稳态光谱基础上，增加脉冲光源（如脉冲LED、激光器）和时间相关单光子计数（TCSPC）系统。可获取荧光寿命信息，用于区分光谱重叠但寿命不同的组分，极大提高复杂体系的分析能力。
荧光显微光谱系统：将显微镜与荧光光谱仪耦合，实现微区（μm级）的三维荧光分析。适用于材料表面污染物分布、医疗器械局部残留或生物膜的定位分析。
同步荧光扫描附件：通过固定激发与发射波长差（Δλ）进行扫描，简化光谱，常用于PAHs等混合物的快速筛查。可作为三维荧光扫描前的预筛查工具。
低温荧光附件（Shpol'skii效应）：将样品置于液氮温度（77K）下检测，能极大地窄化荧光峰，显著提高多环芳烃等物质的检测选择性和分辨率，用于精确鉴别同分异构体。
荧光偏振附件：测量荧光偏振度，可提供荧光团所处微环境的粘度、分子结合、转动驰豫时间等信息，用于研究材料中添加剂与基质的相互作用。
量子产率积分球：用于精确测定固体材料或浓溶液荧光量子产率的绝对测量附件，对荧光增白剂等材料的效能评价至关重要。
在线/流动注射荧光检测系统：与自动进样器、液相色谱或流动注射分析仪联用，实现自动化连续检测和高通量筛查，适用于大批量样品的快速分析。
综上所述，三维荧光光谱分析技术凭借其指纹识别能力强、灵敏度高、信息量丰富及前处理相对简单等优势，在众多领域的材料及制品安全性评估中扮演着日益重要的角色。随着仪器性能的不断提升和化学计量学方法的深入应用，该技术将从研发和质量控制实验室进一步走向更广泛的标准符合性验证领域，为全球消费品安全监管提供强有力的技术支撑。
首页
点击咨询
