1 引言

紡織品中甲醛檢測主要采用乙酰丙酮顯色后用紫外—可見吸收分光光度計(jì)檢測，存在耗時長和檢測限較高等問題；重金屬離子檢測主要采用原子吸收光譜、原子熒光光譜或電感耦合等離子體發(fā)射（ICP）等方法，存在儀器昂貴、檢測成本高、操作復(fù)雜、耗時長等問題。

近些年發(fā)展起來的熒光探針檢測技術(shù)，具有檢測限低、選擇性高、操作簡單、檢測費(fèi)用低等特點(diǎn)。熒光探針主要分為配位型和反應(yīng)型兩大類。其中配位型是由熒光發(fā)射母體和識別基團(tuán)兩部分組成，由連接基團(tuán)有機(jī)地結(jié)合在一起，當(dāng)被檢測物質(zhì)與探針的識別基團(tuán)結(jié)合后（分為范德華力、氫鍵等弱鍵、共價(jià)鍵、配位鍵、化學(xué)反應(yīng)等多種形式），熒光母體發(fā)射的熒光強(qiáng)度變化與被檢測物質(zhì)量成正比，通過檢測熒光強(qiáng)度變化量，得到被檢測物的濃度。

熒光探針技術(shù)在生物化學(xué)的微觀領(lǐng)域已廣泛得到研究[1-2]，而在宏觀領(lǐng)域的紡織品檢測還沒有實(shí)際應(yīng)用實(shí)例。隨著生活水平提高，紡織品的多樣化、個性化、定制化等需求日趨增多，需要檢測的樣品大量增加，檢測時效性也要求越來越高。開發(fā)能夠?qū)崟r、價(jià)廉地檢測紡織品方法顯得很有必要。因此，在我們前期開發(fā)的應(yīng)用于生物分析熒光探針的基礎(chǔ)上，本論文初步探討把熒光探針技術(shù)應(yīng)用于紡織品檢測。

2 熒光檢測儀設(shè)計(jì)

熒光探針檢測方法靈敏度高，對檢測環(huán)境非常敏感，如pH值、溫度、雜質(zhì)、激發(fā)光源波動、探針濃度等，傳統(tǒng)的單一通道檢測方法易產(chǎn)生誤差。圖1所示，通過雙光路設(shè)計(jì)，加入內(nèi)標(biāo)或外標(biāo)檢測熒光物質(zhì)，能夠通過比率型計(jì)算，消除系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)了高準(zhǔn)確性和重復(fù)性檢測微量物質(zhì)，檢測重復(fù)性誤差<2%。獨(dú)特的鏡片選用，實(shí)現(xiàn)了高效收集和傳送熒光，選用價(jià)格低廉的普通光電二極管代替雪崩二極管或倍增二極管，使儀器造價(jià)成本降低；儀器操作和顯示通過APP與手機(jī)連接實(shí)現(xiàn)，便于儀器小型化設(shè)計(jì)。

圖1 雙熒光通道光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從激發(fā)光源1發(fā)射的光經(jīng)濾光片3和聚光透鏡4射入比色皿9，比色皿內(nèi)熒光探針和參比熒光物被激發(fā)發(fā)射熒光，熒光被透鏡8收集并傳輸至二色鏡7，短波長的參比熒光折射向上經(jīng)濾光鏡5和透鏡4進(jìn)入光電二極管2；長波熒光透過二色鏡經(jīng)濾光鏡6和透鏡4進(jìn)入光電二極管2。同時檢測出的兩個熒光強(qiáng)度比值與被測物量成正比，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到被檢測物的量。檢測儀外觀如圖2所示。

圖2 熒光檢測儀、手機(jī)APP界面和熒光檢測試劑盒

3 試驗(yàn)部分

為了比較熒光探針法與紫外分光法、石墨爐法、雙道熒光法的優(yōu)劣，設(shè)計(jì)本試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)儀器、試劑

比率型熒光檢測儀（蘇州高德瑞儀器有限公司）、UV-1800紫外分光光度計(jì)（島津）、雙道熒光分光光度計(jì)（海光），石墨爐分光光度計(jì)（安捷倫）。甲醛標(biāo)準(zhǔn)試劑（中國計(jì)量院）、汞、鎘標(biāo)準(zhǔn)試劑（1mg/mL，Inorganic Ventures），硝酸（優(yōu)級純），熒光探針，乙酰丙酮（分析純）。酸性汗液：1.0 L純水含有L-組氨酸鹽酸鹽一合水0.50 g，氯化鈉5.0 g，磷酸二氫鈉二水合物2.2g，用0.10mol/L NaOH中和至pH = 5.5。

3.2 熒光探針法標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

3.2.1 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

在純水中甲醛標(biāo)準(zhǔn)液配制濃度為50μg/L、100μg/L、300μg/L、500μg/L、700μg/L、1000 μg/L，分別用自制熒光檢測儀檢測，得到相應(yīng)熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.2.2 鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

在酸性汗液中，鎘離子標(biāo)準(zhǔn)液配制濃度為5μg/L、10μg/L、20μg/L、30μg/L、50μg/L、100μg/L、200μg/L、300μg/L、500μg/L、850μg/L、1000 μg/L，分別用自制熒光檢測儀檢測，得到相應(yīng)熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.2.3 汞標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

在酸性汗液中，汞離子標(biāo)準(zhǔn)液配制濃度為100μg/L、200μg/L、300μg/L、500μg/L、850μg/L、1000 μg/L，分別用自制熒光檢測儀檢測，得到相應(yīng)熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.2.4 樣品前處理

甲醛樣品前處理：稱取樣布1.00g，在100mL水中、40oC水浴振蕩1.0h，進(jìn)行過濾，取濾液進(jìn)行檢測。

重金屬樣品前處理：稱取樣布1.00 g，在20 mL酸性汗液萃取液中、37oC下振蕩1.0 h，過濾，取濾液進(jìn)行檢測。

向試劑盒（含甲醛或鎘離子、或鎘離子熒光探針、參比探針、緩沖溶液等）加入待測濾液，在室溫下反應(yīng)7min后，放入儀器，在手機(jī)APP上讀取數(shù)據(jù)。

4 結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果分析

分別對鎘、汞、甲醛濃度為0.01mg/kg、0.01mg/kg、0.05mg/kg、0.1mg/kg、0.2mg/kg、0.4mg/kg、0.6mg/kg、5mg/kg、15mg/kg、30mg/kg標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行，每個試樣做3個平行。由表1可知，熒光快速檢測儀、紫外分光光度計(jì)、石墨爐分光光度計(jì)、雙道熒光分光光度計(jì)4種方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于5%，但熒光快速檢測儀測試的標(biāo)準(zhǔn)偏差，優(yōu)于紫外分光光度、石墨爐分光光度計(jì)、雙道熒光分光光度計(jì)3種方法。

4.2 檢出限及線性范圍

依照比率型熒光測試儀檢測方法，進(jìn)行多次空白樣試驗(yàn)（20次）[3]，檢出限為式（1）。

式中：XL——檢出限，μg/L；Xbi——空白試樣均值，μg/L；k——置信度相關(guān)常數(shù)，通常取3（置信度為99.6%），Sbi——空白試樣標(biāo)準(zhǔn)偏差。

通過比率型熒光測試儀，甲醛、鎘、汞分別在50μg/L～1000μg/L、5μg/L～100μg/L、100μg/L～1000μg/L具有良好線性關(guān)系，其線性方程分別為：Y=923.5X－408.1、Y=393.5X－89.6、Y=396.7X－80.02，相關(guān)系數(shù)r分別為0.998、0.999、0.997，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3～圖5所示。

表1 熒光快速檢測儀、紫外分光光度計(jì)、石墨爐分光光度計(jì)、雙道熒光分光光度計(jì)測試方法比較結(jié)果

圖3 熒光探針方法檢測甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖4 熒光探針方法檢測鎘離子標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖5 熒光探針方法檢測汞離子標(biāo)準(zhǔn)曲線

5 紡織品測試結(jié)果比較

利用熒光快速檢測儀對紡織品中甲醛、鎘離子、汞離子含量做了檢測，并與相應(yīng)的紫外可見光譜法、石墨爐分光光度計(jì)法和原子熒光光譜法進(jìn)行對比，每個試樣進(jìn)行5次平衡試驗(yàn)，取其平均值，結(jié)果如表2所示。熒光檢測方法與紫外可見吸收、原子吸收、原子熒光測試方法比較，準(zhǔn)確性相對誤差 8.3%～11.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差1.2%～2.1%，顯示了良好的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。檢測限結(jié)果顯示，均低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。

表2 檢測結(jié)果對比（n=5）

6 結(jié)論

熒光探針檢測方法與傳統(tǒng)方法相比較，具有操作簡單、快速、價(jià)廉特點(diǎn)，在檢測重復(fù)性和準(zhǔn)確性方面，顯示出優(yōu)良的性能，為紡織品中微量物質(zhì)檢測提供了一種潛在的新方法。