氣相色譜-質譜聯用測定化妝品中硫酸二甲酯與硫酸二乙酯

吳楚森，王 斌，王 莉，劉冬虹，吳玉鑾，侯向昶，冼燕萍

(廣州質量監督檢測研究院，廣東 廣州 511447)

化妝品與人類生活密切相關，2014年化妝品類商品的國內銷售總額達1 824.7億元人民幣，近3年平均增幅13.4%[1]。巨大的市場發展潛力對化妝品產品質量控制提出了更高的要求。我國現行的《化妝品安全技術規范》對化妝品中禁、限用組分進行了明確的規定，其中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯為禁用組分[2]?；瘖y品工業生產中可能引入硫酸二甲酯和硫酸二乙酯。硫酸二甲酯屬高毒類，其作用與芥子氣相似，毒性比氯氣大15倍[3]。國外動物實驗報告表明，急性硫酸二甲酯中毒后可引起染色體畸變。硫酸二乙酯也可能引起遺傳性基因損害和致癌。歐盟REACH法規將硫酸二甲酯和硫酸二乙酯列入高關注物質清單[4]。

關于藥物、紡織品等樣品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的檢測方法包括氣相色譜法[5-7]、氣相色譜-質譜聯用法[8-9]、氣相色譜-串聯質譜法[10]、液相色譜-串聯質譜法[11]。但針對化妝品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的檢測方法研究鮮見報道。

由于化妝品形態多樣，包括固體、液體、乳狀等，各類樣品基體不同，成分復雜，且基質干擾多，因此需根據檢測目標，選擇合適的樣品前處理技術[12]。本文采用溶劑萃取的方式，過濾后以GC-MS測定，優化了提取溶劑種類、體積，考察了方法的基質效應，建立了水基類、乳液類、膏霜類、啫喱類、粉類和油狀化妝品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的氣相色譜-質譜聯用檢測方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

7890A-5975C氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS，美國安捷倫公司)，配EI源；渦旋混勻器(德國IKA公司)。

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯標準品，純度均大于99%，購自德國Dr.Ehrenstorfer公司；甲醇(色譜純，美國Fisher公司)，四氫呋喃、乙酸乙酯、氯化鈉(分析純，廣州化學試劑廠)，超純水(18.2 MΩ·cm)。

1.2 標準溶液的配制

用甲醇分別將硫酸二甲酯和硫酸二乙酯配成質量濃度為1 000.0 mg/L的標準儲備液。分別吸取適量的2種化合物標準儲備液，用甲醇配成質量濃度為50 mg/L的混合標準溶液。均置于-4 ℃保存。臨用前，以甲醇逐級稀釋成所需濃度的系列標準工作溶液。

1.3 樣品處理

1.3.1水基類、乳液類、膏霜類與啫喱類化妝品稱取試樣0.2 g(精確至0.01 g)于15 mL具塞玻璃離心管中，加入4.0 mL乙酸乙酯和0.5 g無水硫酸鈉，渦旋振蕩2 min，2 500 r/min離心3 min，取清液過0.22 μm濾膜，待測定。

1.3.2粉類化妝品稱取試樣0.2 g(精確至0.01 g)于15 mL具塞玻璃離心管中，加入4.0 mL甲醇和0.5 g無水硫酸鈉，渦旋振蕩2 min，2 500 r/min離心3 min，取清液過0.22 μm濾膜，待測定。

1.3.3蠟基類化妝品稱取試樣0.1 g(精確至0.01 g)于15 mL具塞玻璃離心管中，加入0.5 mL四氫呋喃，渦旋振蕩2 min，再加入3.5 mL甲醇，渦旋振蕩2 min，2 500 r/min離心3 min，取清液過0.22 μm濾膜，待測定。

1.3.4油狀化妝品稱取試樣0.5 g(精確至0.01 g)于15 mL具塞玻璃離心管中，加入乙酸乙酯定容至5.0 mL，渦旋振蕩1 min，2 500 r/min離心3 min，取清液過0.22 μm濾膜，待測定。

1.4 實驗條件

1.4.1色譜條件色譜柱：DB-35MS毛細管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；進樣口溫度：250 ℃；色譜柱升溫程序：初始溫度50 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升至130 ℃，再以25 ℃/min升至280 ℃，保持2 min；載氣為高純氦氣(純度≥99.99%)；流速為1.0 mL/min，恒流；進樣量：1 μL，分流模式，分流比10∶1，傳輸線溫度為280 ℃。

1.4.2質譜條件離子源：EI，70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；選擇離子監測(SIM)模式。目標分析物的參考保留時間、定性和定量離子碎片見表1。

表1 硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的質譜分析條件Table 1 MS parameters for the analysis of dimethyl sulfate and diethyl sulfate

2 結果與討論

2.1 進樣口溫度的優化

樣品在進樣口受熱氣化，較高的進樣口溫度可降低化合物在襯管表面的吸附，提高目標物的信號強度[13]?？疾炝诉M樣口溫度分別為180、220、250、260、270、280、290、300 ℃時硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的響應，結果顯示，硫酸二甲酯在250 ℃時響應最高，硫酸二乙酯在180～250 ℃時峰面積相近，二者響應均在進樣口溫度為260 ℃時快速下降，綜合考慮選擇進樣口溫度為250 ℃。

圖1 水基類化妝品在不同分流模式下硫酸二甲酯的提取離子色譜圖Fig.1 SIM of dimethyl sulfate in water-based cosmetics with different inlet modesa：splitless mode;b：split ratio 10∶1;c：split ratio 20∶1

圖2 硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的總離子流色譜圖Fig.2 TIC of dimethyl sulfate and diethyl sulfate1:dimethyl sulfate;2:diethyl sulfate

2.2 分流比的優化

實驗比較了3種進樣模式(不分流、分流比為10∶1和20∶1 )下硫酸二甲酯和硫酸二乙酯檢出限的差異。結果表明，不分流模式下兩者的儀器檢出限最低，隨著分流比的增加，儀器檢出限提高。

待測液中除了含有目標分析物，還有在前處理中被共萃取出的基體“雜質”。雜質隨著進樣次數的增加而累積在進樣口和色譜柱前端，影響分析的準確性。以水基類化妝品中硫酸二甲酯為例，比較了3種進樣模式下樣品的色譜總離子流圖(圖1)。由圖1可知，不分流模式下，硫酸二甲酯附近干擾峰較多，對其測定存在一定干擾；增大分流比，干擾物在進樣口被分流，色譜干擾峰減少。采用分流比為10∶1，既可減少干擾峰，又可獲得合適的檢出限，所以本文選擇分流比為10∶1。在優化的色譜質譜條件下測定的硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取離子色譜圖見圖2。

2.3 提取溶劑種類的優化

2.3.1水基類、乳液類、膏霜類與啫喱類化妝品水基類化妝品基材為水，本文考察了可與水互溶的甲醇、與水不互溶的正己烷和乙酸乙酯對硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取效果。樣品加入正己烷渦旋后，待測液乳化明顯，加入鹽(NaCl)后破乳、離心，上層液體仍渾濁，無法滿足GC-MS分析要求。樣品經甲醇和乙酸乙酯提取，加入無水硫酸鈉，可除去提取液中殘留的水。提取液經GC-MS分析后結果顯示，甲醇提取液中干擾峰比乙酸乙酯提取液多，且同濃度添加水平下目標物的響應值均低于乙酸乙酯。綜合考慮，水基類化妝品采用乙酸乙酯提取。

針對乳液類、膏霜類和啫喱類化妝品，本文考察了甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯和正己烷對硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取效果，實驗結果如表2所示。

表2 不同溶劑對硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取回收率Table 2 Extract recoveries of dimethyl sulfate and diethyl sulfate with different solvents Recovery(%)

從表2可以看出，甲醇提取液中目標物的回收率在104.9%～129.7%之間，由于甲醇對3類化妝品均具有較好的溶解度，雜質溶于提取液中，增強了目標化合物電離而導致回收率偏高；啫喱類樣品中，正己烷提取液的目標物回收率也偏高；二氯甲烷對乳液類中目標物的回收率較乙酸乙酯低，而膏霜類和啫喱類樣品在離心后浮于二氯甲烷提取液上方，不利于待測液的吸?。灰宜嵋阴θ橐侯?、膏霜類和啫喱類化妝品中目標物的回收率較好，且乙酸乙酯毒性較小，對實驗人員毒害小，綜合考慮選擇乙酸乙酯作為提取溶劑。

2.3.2粉類化妝品粉類化妝品有干粉和濕粉兩種，干粉基質簡單，呈粉末狀。濕粉含極少量溶劑(水等)，呈濕潤狀。粉類樣品用甲醇直接提取，渦旋振蕩分散?？紤]到濕粉含有少量水分，須加入無水硫酸鈉除水。為了提高前處理方法的通用性，粉類化妝品中均加入無水硫酸鈉。

2.3.3蠟基類化妝品蠟基類化妝品常加入蜂蠟等蠟質，呈粘性塊狀。由于樣品基質復雜，直接用常規溶劑提取效果不佳。采用四氫呋喃可有效溶解樣品，使樣品分散。由于蠟不溶于甲醇等極性溶劑，加入四氫呋喃分散后再加入甲醇，提取目標物的同時可使蠟質形成沉淀而除去。

2.3.4油狀化妝品油狀化妝品中含有辛酸/癸酸甘油酯類、高級脂肪酸等油脂成分，常加入乙酸乙酯等有機溶劑分散。采用乙酸乙酯對樣品進行稀釋后檢測，方法簡單快捷。

2.4 提取溶劑體積的優化

為提高分析效率，本文采用有機溶劑萃取后直接上機檢測，但化妝品成分復雜，易引入雜質導致基質效應，因此采用增加樣品稀釋倍數，即降低單位體積雜質含量的方法來消除基質效應。在固定稱樣量的前提下，對比了提取溶劑體積為2 、3 、4、5、6 mL時待測液的基質效應?；|效應(MF)根據公式計算：MF=Kb/Ka，式中Kb為基質校準曲線的斜率，Ka為純溶劑標準曲線的斜率。若MF>1，為基質增強；MF<1，為基質抑制。

實驗結果顯示，提取溶劑體積為2 mL時，水基類、膏霜類、乳液類和油狀化妝品的MF值大于1，基質增強效應顯著；隨著提取溶劑體積的增加，基質效應降低，當提取溶劑體積為4～6 mL時，MF值降低且趨于1，基質效應消減，其中油狀化妝品在提取溶劑體積為5～6 mL時MF值趨于穩定；啫喱類、粉類和蠟基類化妝品的基質效應不顯著。綜合考慮，確定水基類、膏霜類、乳液類、啫喱類、粉類和蠟基類化妝品的萃取液體積為4.0 mL，其中蠟基類為V(四氫呋喃+甲醇)=(0.5+3.5) mL=4.0 mL，油狀化妝品的提取溶劑體積為5 mL。

2.5 線性范圍、檢出限與定量下限

采用優化的方法，對硫酸二甲酯和硫酸二乙酯進行加標實驗，分別按信噪比(S/N)為3和10計算檢出限(MDL)和定量下限(MLOQ)。通過加標實驗測得，水基類、粉類、膏霜類、乳液類和啫喱類化妝品的MDL均為1.5 mg/kg，MLOQ均為5.0 mg/kg；蠟基類化妝品的MDL為3.0 mg/kg，MLOQ為10.0 mg/kg；油狀化妝品的MDL為5.0 mg/kg，MLOQ為16.0 mg/kg。以目標化合物的質量濃度(x,mg/L)為橫坐標,響應值的峰面積(y)為縱坐標建立標準曲線，計算目標化合物的回歸方程、相關系數和線性范圍，結果見表3。

表3 硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的線性方程、相關系數和線性范圍Table 3 Linear equation,linear coefficient and linear range of dimethyl sulfate and diethyl sulfate in matrix

2.6 回收率與精密度

選取陰性水基類、膏霜類、乳液類、啫喱類、粉類、蠟基類和油狀化妝品，按本方法進行3個水平(1MLOQ、2MLOQ、10MLOQ)的加標回收試驗，每個水平平行測定6次，回收率和相對標準偏差(RSD)見表4。由實驗結果可知，在加標水平范圍內，硫酸二甲酯的平均回收率為83.8%～104.7%，RSD為2.7%～8.2%；硫酸二乙酯的平均回收率為84.7%～104.8%，RSD為3.5～8.7%。

表4 硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的回收率與精密度(n=6)Table 4 Recoveries and precision of dimethyl sulfate and diethyl sulfate(n=6)

2.7 實際樣品檢測

隨機抽取市售的26個化妝品樣品，其中水基類樣品5個，乳液類、膏霜類、啫喱類和粉類樣品各4個，蠟基類樣品3個，油狀樣品2個。按本方法進行檢測，26個化妝品樣品中均未檢出硫酸二甲酯和硫酸二乙酯。

3 結 論

本研究建立了同時測定化妝品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的氣相色譜-質譜聯用法。樣品經溶劑提取后采用GC-MS測定，外標法定量。本方法前處理簡單，靈敏度高，適用于水基類、乳液類、膏霜類、啫喱類、粉類和油狀化妝品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的檢測。

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