SNXXXXXXXX生活用纸中乙二醛含量的测定HMBT分光光度法.docx

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SNXXXXXXXX生活用纸中乙二醛含量的测定HMBT分光光度法

SNXXXX-XXXX

《生活用纸中乙二醛含量的测定HMBT分光光度法》

行业标准编制说明

计划编号：

2012B104

专业类别：

轻工

起草单位：

广东出入境检验检疫局技术中心

标准编制小组

2013年4月

一、任务来源

根据国家认监委《关于下达2012年第一批出入境检验检疫行业标准制（修）订计划项目的通知》（国认科〔2012〕36号）的要求，计划编号为2012B104，专业类别为轻工，名称为《生活用纸中乙二醛的测定》（后更名为《生活用纸中乙二醛含量的测定HMBT分光光度法）的项目由广东检验检疫局技术中心承担，计划完成时间为2013年，项目负责人为郭仁宏。

该项目的制订方式为修改采用德国标准DIN54603：

2008-08《Testingofpaper,paperboardandboard-Determinationofglyoxalcontent（纸、纸板和纸浆中乙二醛含量的测定）》。

二、制标的目的和意义

乙二醛又称草酸醛，无色或黄色有潮解性的结晶或液体，溶于乙醇、醚、水，是分子结构最简单的脂肪族二元醛，市场上销售的产品多是质量分数为30%~40%的乙二醛水溶液，并含有低于1%的乙二醇、低于1%的甲醛。

乙二醛除了具有脂肪醛的通性外，由于其分子中含有2个相互连接的羰基，因而还具有一些特殊的化学性质，使得其在纺织印染、建材、皮革、医药、农药、轻工等方面广泛使用。

还用于除虫剂、除臭剂、尸体防腐剂、砂型固化剂。

将乙二醛添加到纸浆中，可提高纸张的湿强度和抗张强度，使其抗皱能力增加2~3倍；用乙二醛与三聚氰胺合成的黏合剂可用于生产三合板；乙二醛与聚乙烯醇和水混合制成的胶施胶应用于纸张，所形成的膜可以抗多种有机溶剂的侵蚀；乙二醛用作淀粉、纤维素、改性淀粉以及聚醋酸乙烯等的交联剂，可提高纸张的表面抗水和耐水性能；此外，乙二醛还可以用于生产铜版纸。

在造纸行业中，乙二醛的用途正被逐渐开发出来，国外生产的乙二醛主要应用于高级纸张和餐巾纸、包装纸与商标纸等生产过程中，以提高其防潮性能及增加光泽，其用量约占乙二醛总需求量的40%。

乙二醛有毒，具刺激性；对环境有危害，对大气可造成污染。

吸入、摄入或经皮肤吸收对人体有害。

对皮肤有刺激作用，可引起皮炎；蒸气或雾对眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。

乙二醛具有强还原性，遇高热、明火、氧化剂、发烟硫酸、氯磺酸能引起燃烧爆炸。

接触水能发生剧烈的聚合反应，在贮存和使用过程中能发生自聚。

乙二醛的毒性作用试验数据表明，其对大鼠和小鼠的口服急性毒性分别为200mg/kg和400mg/kg；对大鼠和小鼠的腹腔注射急性毒性分别为100mg/kg和200mg/kg；对免和豚鼠的皮肤表面急性毒性分别为10mg/kg和6600mg/kg；对大鼠的口服慢性毒性为26715mg/kg/90D-C；对人类淋巴细胞的突变毒性为400μmol/L。

正是因为乙二醛具有刺激性和过敏性，欧盟《成员国关于化妆产品的近似于法律的指令》（76/768/EEC）中规定了化妆品中乙二醛的限量为100毫克/千克。

欧盟2009年7月发布的2009/568/EC生活用纸生态标签指令中对生活用纸安全评价做出了明确规定，限制乙二醛含量为1.5mg/dm2。

随着乙二醛在纸制品的应用范围和用量逐渐增加，生活用纸中含有乙二醛的风险也越来越大。

中国造纸协会的出口统计数据显示，2008年全国出口生活用纸41.23万吨，2012年全国出口生活用纸约52.81万吨、货值7.54亿美元，出口贸易增长势头稳定。

生活用纸是与消费者密切接触的日常用品，其安全卫生质量对人身健康有直接的影响，作为风险防控的基础性工作，非常有必要建立使用时与人体皮肤直接接触的生活用纸中乙二醛含量的测试方法标准，以满足进出口生活用纸的检验监管及行业风险监控的需要，促进生活用纸进出口贸易的持续健康发展。

目前国际上对乙二醛的检测方法标准主要有德国标准DIN54603：

2008-08《纸、纸板和纸浆中乙二醛含量的测定》，其原理为用水萃取待测样品中的乙二醛，乙二醛与2-亚肼基-2,3-二氢-3-甲基苯并噻唑盐（HMBT，俗称酚试剂）在乙酸溶液中反应生成一种黄色化合物，然后用分光光度法在405nm波长下进行测定；甲醛与HMBT反应生成无色产物，因此甲醛的存在不干扰乙二醛的测定。

另有欧盟化学工业公会（TheEuropeanChemicalIndustryCouncil,Cefic）方法《纤维醚中乙二醛含量的测定》，其原理为样品用四氢呋喃在室温下萃取4h，萃取出的乙二醛与HMBT反应，用分光光度法在405nm波长下进行测定。

目前国内尚无现行的乙二醛检测标准。

化工行业标准HG/T4450-2012《纺织染整助剂树脂整理剂中游离乙二醛的测定》将于2013年6月1日实施，其技术内容为树脂整理剂中游离乙二醛的测定，与本行业标准的技术内容“生活用纸中乙二醛含量的测定”不存在关联。

三、标准编制过程

项目负责人在接到标准的制定任务后，立即成立了标准编制小组，对所承担的任务进行资料收集、方案定制、试验材料的准备等前期工作。

编制小组首先对德国标准DIN54603：

2008-08《纸、纸板和纸浆中乙二醛含量的测定》进行的翻译，然后结合我国标准化工作要求，对该标准内容进行了修订完善，并进行了必要的试验验证，于2013年4月形成了出入境检验检疫行业标准《生活用纸中乙二醛含量的测定HMBT分光光度法》的征求意见稿。

四、本行业标准与德国标准DIN54603：

2008-08的主要差异

1.修改了适用范围的部分内容。

DIN54603：

2008-08关于适用范围的规定为“本标准适用于纸、纸板和纸浆，它们被用于包装潮湿的或油腻的食物并与食物直接接触。

除了纸、纸板和纸浆外，根据经验，经过短期包装的这些食物（如新鲜水果，新鲜蔬菜，坚果）食用前都要去皮洗净。

这种方法的检测限为0.5μg乙二醛/g纸”。

为了适应于本行业标准的适用范围，本征求意见稿将适用范围的规定修改为“本标准适用于生活用纸中乙二醛含量的测定，该方法的检出限为0.5mg/kg，适宜测定上限为5mg/kg”。

其中，“适宜测定上限为5mg/kg”的规定引用自DIN54603：

2008-08标准中的“前言”部分。

2.增加了准确度、实验室分析用水、标准滴定溶液的制备及水份含量的测定的规范性引用文件。

为了适应我国标准化工作要求和习惯，增加了准确度、实验室分析用水的规范性引用文件，分别是：

“GB/T6379.2测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：

确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法

GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法”。

由于DIN54603：

2008-08标准中规定需要配制浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，但原文中并没有规定具体的配制方法。

因此，为了对该部分内容进一步规范，增加了1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的制备方法的规范性引用文件：

“GB/T601化学试剂标准滴定溶液的制备”。

由于DIN54603：

2008-08标准中规定的乙二醛含量结果计算中需要采用样品的含水率数据，但原文中并没有指出含水率的测定方法。

因此，为了对该部分内容进一步规范，增加了水份含量的测定的规范性引用文件：

“ISO287纸和纸板水份含量的测定烘干法”。

3.将DIN54603：

2008-08标准规范性引用文件中的德国标准替换为与之相对应的欧洲标准或国际标准。

DIN54603：

2008-08标准中的规范性引用文件为德国标准（DIN），分别是：

DINEN645、DINEN647、DINENISO186和DINENISO536。

由于DINEN645和DINEN647存在相应的欧盟标准（EN645、EN647），DINENISO186和DINENISO536存在相应的国际标准（ISO186、ISO536），因此在本项目征求意见稿的编制过程中，为了适应我国标准化工作要求及方便标准的使用，将上述规范性引用文件修改为：

EN645、EN647、ISO186、ISO287和ISO536。

4.删除了DIN54603：

2008-08标准第4章。

DIN54603：

2008-08标准中的第4章题为“操作方法标识”，其正文内容为“用于测定纸、纸板和纸浆中乙二醛含量的标准：

测试方法DIN54603-A”。

该部分内容不适应于我国标准化工作要求和习惯，因此删去。

5.为了进一步规范，增加了氢氧化钠标准滴定溶液的配制和标定方法。

由于DIN54603：

2008-08标准中规定需要配制浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，但原文中并没有规定具体的配制方法。

因此，为了对该部分内容进一步规范，在征求意见稿的第4.8节，对1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的制备方法进行了规定：

“按照GB/T601规定的方法配制和标定”。

6.为了进一步规范，增加了水份含量的测定要求。

由于DIN54603：

2008-08标准中规定的乙二醛含量结果计算中需要采用样品的含水率数据，但原文中并没有指出含水率的测定方法。

因此，为了对该部分内容进一步规范，在征求意见稿的第8.2节，对水份含量的测定方法进行了规定：

“水份含量的测定按照ISO287进行”。

7.为了进一步规范，增加了对乙二醛滴定终点的判定方法。

DIN54603：

2008-08标准中，对乙二醛水溶液的浓度的测定方法规定于原文10.1.1节，其规定了用氢氧化钠溶液滴定乙二醛的方法，但没有就如何判定滴定终点进行明确说明。

由于滴定终点的判定对浓度测定结果具有显著影响，因此征求意见稿对此进行了明确。

DIN54603：

2008-08标准中规定的滴定方法采用的是甲基红-亚甲基蓝双组分酸指示剂，该指示剂的变色点pH值为5.4，指示剂随pH值改变颜色的变色点为5.2、5.4、5.6，其对应的颜色分别为红紫色、灰蓝色、绿色。

因此，结合滴定操作的基本要求，在征求意见稿中规定：

“溶液由红紫色变为灰蓝色，保持30s不变色视为滴定终点”（见征求意见稿第9.1.1节）。

8.为了便于理解、操作以及进一步规范，修改了试验步骤的部分内容，将其中的“吸光度E或吸收值A（单位为%）”修改为“吸光度A”、将其中的“水浴”修改为“烘箱”、增加了标准曲线的实验点。

DIN54603：

2008-08标准的试验步骤中规定在应用分光光度法测量乙二醛浓度时“测量样品的吸光度E或吸收值A（单位为%）”，为了适应我国标准中对分光光度法操作的表述习惯，将此部分内容修改为“测量其吸光度A”（见征求意见稿第9.1.4节及9.2节）。

DIN54603：

2008-08标准的试验步骤中规定“将容量瓶置于80℃水浴中加热5min”。

在实验室的实际操作中，“80℃水浴”的操作条件存在能耗高、加热速度慢、符合要求的设备较少见、操作不方便等缺点，而普通的实验室用烘箱（干燥箱）能较快速方便地达到80℃仓内环境温度的要求，因此为了便于标准的操作实施，在征求意见稿中，将试验步骤中的“水浴”更改为“烘箱”（见征求意见稿第9.1.4节及9.2节）。

DIN54603：

2008-08标准的试验步骤中规定的绘制标准曲线所取的实验点为4个（不包括空白），分别为5μg、10μg、20μg和30μg。

为了适应我国标准化工作要求和习惯，在征求意见稿中，在上述标准曲线范围内增加了15μg和25μg两个实验点，共计6个试验点（不包括空白）（见征求意见稿第9.1.4节）。

9.对DIN54603：

2008-08标准第11章进行了技术勘误，将其中的“测试液的体积（25.0mL）”更正为“测试液的体积（10.0mL）”。

DIN54603：

2008-08标准的第11章“结果计算”部分中，将测试液的体积默认值规定为25.0mL，而根据该标准的技术内容，测试液的体积默认值应为10.0mL，因此，在征求意见稿中，将其中的“测试液的体积（25.0mL）”更正为“测试液的体积（10.0mL）”（见征求意见稿第10章）。

10.增加了试验报告应包括的内容。

DIN54603：

2008-08标准的第11章“结果计算”部分中，乙二醛的质量分数有两种表示方式，分别为Cs和Cm，单位分别为“毫克/平方分米”和“毫克/千克”。

DIN54603：

2008-08标准的第12章“试验报告”部分中，要求结果以“毫克/平方分米”为单位表示，未要求结果以“毫克/千克”为单位表示。

因此，为了进一步规范，在征求意见稿中，增加了结果以“毫克/千克”为单位表示的要求（见征求意见稿第11章“f）”）

11.增加了标准方法的精密度资料。

为了适应我国标准化工作的要求，在征求意见稿中增加了标准方法的精密度资料（见征求意见稿附录A）。

四、方法的验证

1.乙二醛溶液的标定

首先按照GB/T601规定的方法配制和标定氢氧化钠标准滴定溶液，测得所配制的氢氧化钠溶液浓度c（NaOH）=1.285mol/L。

购得市售40%乙二醛水溶液，按照征求意见稿第9.1.1节的规定，采用间接滴定法测定乙二醛的质量分数。

取两次平行测定的平均值，测得40%乙二醛水溶液中的乙二醛质量分数为40.14%。

2.标准溶液的配制

按照征求意见稿第9.1.2节的规定配制标准溶液Ⅰ。

实际称量0.2774g上述标称浓度为40%的乙二醛水溶液，定容至100mL，所制得的标准溶液Ⅰ浓度为1113.48μg/mL。

按照征求意见稿第9.1.3节的规定配制标准溶液Ⅱ。

实际移取0.9mL标准溶液Ⅰ，定容至100mL，所制得的标准溶液Ⅱ浓度为10.02μg/mL。

3.标准曲线的绘制

按照征求意见稿第9.1.3节的规定绘制标准曲线，测得的浓度和吸光度值见表1。

表1标准曲线绘制数据

标样编号

浓度（μg）

吸光度

1

0

0.0065

2

5

0.1656

3

10

0.3227

4

15

0.4917

5

20

0.6643

6

25

0.8264

7

30

1.0024

对上述数据进行曲线拟合，得吸光度（y）与浓度（x）的线性关系为：

，相关性系数R=0.999861。

4.检出限的测定

采用基于响应的标准偏差和斜率的检出限确定方法测量征求意见稿所建立方法的检出限。

检出限（LOD）的计算方法为：

，其中为基于空白响应的标准偏差；m为校正曲线的斜率。

按照征求意见稿第9.2节的操作步骤，以水为参比，测定7个空白溶液的吸光度值，计算其标准偏差，测得的数据如表2所示。

表2空白溶液的响应值数据

空白样品编号

吸光度

1

0.0071

2

0.0081

3

0.0060

4

0.0060

5

0.0063

6

0.0067

7

0.0064

计算得7个空白溶液的吸光度响应值标准偏差=0.000745782，而已知校正曲线的斜率为0.033220，因此根据公式

计算得检出限（LOD）值为0.074084（μg）。

将上述检出限值代入征求意见稿的公式（3）中，计算方法的检出限值。

当样品的含水量为0时，对应的方法检出限为0.19mg/kg，低于DIN54603：

2008-08标准所规定的检出限（0.5mg/kg）；当样品的含水量为63%时，对应的方法检出限为0.5mg/kg，等于DIN54603：

2008-08标准所规定的检出限。

5.定量限的测定

采用基于响应的标准偏差和斜率的定量限确定方法测量征求意见稿所建立方法的定量限。

定量限（LOQ）的计算方法为：

，其中为基于空白响应的标准偏差；m为校正曲线的斜率。

按照征求意见稿第9.2节的操作步骤，以水为参比，测定7个空白溶液的吸光度值，计算其标准偏差，测得的数据如表2所示。

计算得7个空白溶液的吸光度响应值标准偏差=0.000745782，而已知校正曲线的斜率为0.033220，因此根据公式

计算得检出限（LOQ）值为0.224498（μg）。

将上述检出限值代入征求意见稿的公式（3）中，计算方法的定量限值。

当样品的含水量为0时，对应的方法定量限为0.56mg/kg。

6.室内精密度和回收率的测定

选择三组共18份空白基质，空白基质为10g不含乙二醛的面巾纸。

每组中添加5.6μg、8.4μg、11.2μg乙二醛（等于面巾纸含水率为0时的1、1.5和2倍定量限），分析样品并计算每个样品中乙二醛的浓度，计算平均回收率，并由每水平6个测试结果计算相对标准偏差RSD。

结果如表3所示。

在向空白基质添加等于含水率为0时的1、1.5和2倍定量限的乙二醛后，测得其相对标准偏差分别为：

5.19%、3.86%、1.21%，测得其回收率分别为99.91%、102.10%、100.32%。

表3室内精密度和回收率

目标物

乙二醛

添加水平（μg）

5.6

8.4

11.2

实测值（μg）

1

5.1350

8.4000

11.2796

2

5.4807

8.3784

11.1179

3

5.4953

8.5464

11.1602

4

5.7071

8.5320

11.3892

5

5.9652

9.2328

11.0805

6

5.7875

8.3664

11.3867

平均值（μg）

5.5951

8.5760

11.2357

标准偏差（μg）

0.2903

0.3311

0.1356

相对标准偏差（%）

5.19

3.86

1.21

相对标准偏差平均值（%）

3.42

平均回收率（%）

99.91

102.10

100.32

回收率平均值（%）

100.78

7.方法的选择性

甲醛也是纸制品中较常见的残留物。

甲醛与乙二醛同属脂肪族醛类，与乙二醛类似，甲醛也能与HMBT发生化学反应。

根据DIN54603：

2008-08标准所述，甲醛与HMBT的反应产物是无色的，不干扰该标准所建立的方法中对乙二醛的测定（见DIN54603：

2008-08第3章）。

为了进一步证实该结论，本标准编制小组做了如下验证：

分别对含有10μg甲醛、含有10μg乙二醛、同时含有10μg甲醛和10μg乙二醛的10mL水溶液按征求意见稿第9.2节进行试验，并以水为参比，分别对其在390nm至450nm进行扫描。

图1是样品显色后的照片，从左至右分别为：

样品空白、10μg甲醛、10μg乙二醛、10μg甲醛+10μg乙二醛。

从照片中肉眼可见，样品空白和10μg甲醛显色后溶液为无色，10μg乙二醛和10μg甲醛+10μg乙二醛显色后溶液为相同深度的黄色。

图2是样品显色后的波长-吸光度扫描图，由图可见，10μg乙二醛和10μg甲醛+10μg乙二醛显色后溶液的波长-吸光度曲线基本重合，并在405nm处达到吸光度最高值；10μg甲醛显色后溶液的波长-吸光度曲线基本为一直线，吸光度值较小，低于空白溶液的吸光度值（0.0060）。

表4是样品显色后的波长-吸光度扫描数据。

以上结果证实了DIN54603：

2008-08标准中关于甲醛的存在不干扰乙二醛测定的结论。

图1对比样品显色后的照片

图2对比样品显色后波长-吸光度扫描图

表4对比样品显色后波长-吸光度扫描数据

波长nm

吸光度

10μg乙二醛

10μg甲醛

10μg甲醛+10μg乙二醛

390

0.29908

0.00413

0.29821

391

0.30412

0.00408

0.30329

392

0.30893

0.00412

0.30816

393

0.31327

0.00417

0.31275

394

0.31735

0.00443

0.31712

395

0.32091

0.0041

0.32071

396

0.32439

0.00416

0.32418

397

0.32757

0.00411

0.32761

398

0.33044

0.0041

0.33066

399

0.33288

0.00405

0.33312

400

0.33499

0.00405

0.3351

401

0.33666

0.004

0.33687

402

0.33787

0.00394

0.33825

403

0.33892

0.00403

0.3393

404

0.33948

0.0038

0.33973

405

0.33981

0.00391

0.33988

406

0.33949

0.00386

0.3397

407

0.33902

0.00395

0.33924

408

0.33792

0.0039

0.33801

409

0.33654

0.00383

0.33644

410

0.33478

0.0039

0.33511

411

0.33239

0.00387

0.33272

412

0.32972

0.00396

0.32989

413

0.32648

0.00381

0.32644

414

0.3228

0.00394

0.32264

415

0.31857

0.00388

0.31833

416

0.31398

0.00399

0.31365

417

0.30901

0.00398

0.30838

418

0.30336

0.00398

0.30309

419

0.29732

0.00402

0.29685

420

0.29088

0.00402

0.291

421

0.28382

0.00408

0.28292

422

0.27622

0.00403

0.27552

423

0.26818

0.00416

0.26719

424

0.25971

0.00409

0.25849

425

0.25124

0.00428

0.24977

426

0.24225

0.00421

0.2414

427

0.23285

0.00429

0.23273

428

0.22283

0.00433

0.22398

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