氣相色譜法測定乳液中苯甲醇含量的不確定度評定

王秀霞 顧金花 李小燕 閆順華

（新疆維吾爾自治區藥品檢驗研究院，烏魯木齊 830054）

1 前言

苯甲醇，英文名稱是Benzhl Alcohol，別名：芐醇、芐基醇，它在化妝品、護膚品里主要作用是溶劑，防腐劑。苯甲醇主要以游離態或酯的形式存在于香精油中，如茉莉花油、依蘭油、素馨花香油、風信子油、月下香油、秘魯香脂和妥魯香脂中都含有此成分。苯甲醇是極有用的定香劑，是茉莉、月下香、伊蘭伊蘭等香精調配時不可缺少的香料，可用于配制香皂、日用化妝香精，同時還能起到抗菌防腐的作用。由于苯甲醇能緩慢地自然氧化，一部分生成苯甲醛和芐醚，使市售產品常帶有杏仁香味，故不宜久貯［1］。此外，苯甲醇也容易被多種氧化劑（如濃硝酸）氧化成苯甲酸，有可能引起皮膚過敏。《化妝品安全技術規范》（2015 年版）［2］中，當苯甲醇被用作防腐劑時，為準用組分，最大使用濃度為1%，非用作防腐劑時為限用組分，但未給出最大使用濃度。

測量不確定度是評價測量方法合理性、科學性的有效手段之一，可使檢測結果更具有可信性、和可比性［3］。本實驗按照《化妝品安全技術規范》（2015 年版）4.1 第一法 氣相色譜法進行，采用無水乙醇提取樣品，經渦旋振蕩，50℃水浴加熱，超聲提取前處理，應用氣相色譜方法對化妝品乳液中的苯甲醇含量進行測定，并依據JJF 1059.1?2012《測量不確定度評定與表示》［4］對檢測過程中的不確定度進行評定，以期為化妝品質量安全評價提供參考。

2 材料與方法

2.1 材料與試劑

苯甲醇標準品（批號為G165471，純度為99.8%）；無水乙醇（分析純，批號為20180220）；化妝品乳液樣品為中國食品藥品檢定研究院提供的能力驗證樣品。

2.2 儀器與設備

氣相色譜儀（7890A 型）；電子天平（Sartorius CAP225D，萬分之一）；電子天平（Mettler AE200S，十萬分之一）；超聲波清洗儀（GM006 型，功率500W）。

2.3 實驗方法

2.3.1 苯甲醇標準溶液系列配制

（1）用電子天平（0.01 mg）稱取苯甲醇標準品0.05260g 置于50 mL 容量瓶中，用無水乙醇溶解并稀釋至刻度，得到濃度（用純度折算后）為1.04990mg/mL 的儲備液。

（2）分別用單標線吸量管和刻度吸管量取0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL 苯甲醇標準儲備液至6 個10mL 容量瓶中，用無水乙醇定容至刻度，得到濃度為 0.05249、0.1050、0.2100、0.3150、0.4200、0.5249mg/mL 的標準工作液系列。

2.3.2 樣品處理

稱取約0.5g 樣品（精確至0.1mg）于10 mL 容量瓶中，加入5 mL 無水乙醇，渦旋振蕩使樣品與提取溶劑充分混勻，置于50℃水浴中加熱5 min，超聲提取20min，冷卻至室溫后，用無水乙醇稀釋至刻度，混勻后轉移至10 mL 刻度離心管中，以5000 r/min 離心5min，上清液經0.45μm 濾膜過濾，濾液作為樣品溶液備用。

2.3.3 加標樣品制備

（1）基質樣品：取上述化妝品乳液為基質樣品，基質樣品中苯甲醇的含量為0.40%，即4.0mg/g。

（2）稱取該基質樣品6 份各0.25g 左右于10 mL容量瓶中，分別加入1.0mL 苯甲醇儲備液混勻，同供試品制備方法制備

2.3.4 氣相色譜條件

DB-FFAP 毛細管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；FID 檢測器，程序升溫：初始柱溫150 ℃，以10 ℃/min 的 速 率 升 溫 到180 ℃，保 持3min；以20 ℃/min 的速率升溫到230 ℃，保持10 min。高純氮氣作為載氣；進樣口溫度：240 ℃，進樣體積：1.0 μL，流速：1.0mL/min，分流進樣，分流比為40∶1；檢測器溫度：250℃，氫氣：40mL/min，空氣：350mL/min，尾吹氣：30mL/min 。

2.3.5 測量數學模型

式中：X——樣品中被測組分的殘留量，mg/g；

C——從標準工作曲線得到的被測組分溶液濃度，mg/mL；

V——樣品溶液定容體積，mL；

m——被測組分的稱樣量，g。

2.3.6 樣品測定的不確定度來源分析

根據實驗方法和分析步驟，氣相色譜法測定化妝品乳液中苯甲醇殘留量的不確定來源用因果圖［5］表示如圖1 所示。

圖1 氣相色譜儀測定乳液中苯甲醇含量的不確定來源因果圖

3 不確定度的評定

3.1 樣品測量引入的不確定度

3.1.1 樣品稱量引入的不確定度ur(W樣)

3.1.2 樣品定容引入的不確定度ur(W樣)

待測樣品用無水乙醇在10 mL容量瓶（A級）中定容，根據JJG196—2006《常用玻璃量器檢定規程》［6］，10mL 容量瓶（A 級）的允差為±0.02mL，按均勻分布估算，則：

定容時實驗室溫度為18.7 ℃，容量瓶校準時溫度為20 ℃［7，8］，無水乙醇的體積膨脹系數為7.5×10?4℃?1，則產生體積變化的半寬為10mL×7.5×10?4℃?1×1.3℃=0.00975 mL，假設體積變化為均勻分布，則：

3.1.3 測量重復性引入的不確定度ur(Xˉ)

對10 份平行樣品溶液進行測定，測量數據如表1 所示。

表1 樣品溶液測量數據

則樣品重復測量引入的不確定度為［9，10］：

3.1.4 回收率引入的不確定度ur(R)

對加標樣品進行測定，測定和計算結果如表2所示。

表2 回收率測定結果

則回收率引入的不確定度［11，12］為：

根據t 檢驗，判斷偏差是否顯著：

當置信度為95%，n?1=5，查t 值臨界值分布表可得：t（0.05，5）=2.571，此時t< t（0.05，5），說明回收率對實驗結果影響不大，不需用回收率修正樣品測定結果。

3.2 標準物質引入的不確定度

3.2.1 標準物質純度引入的不確定度ur(R樣)

苯甲醇對照品的純度為99.8%，其質量分數標準偏差為0.2%，按均勻分布計算，k= 3，則不確定度為：

3.2.2 標準物質稱量引入的不確定度ur(W對)

稱量標準物質所使用的天平的最大允許誤差為0.05 mg（即0.00005 g）。實際稱量苯甲醇的質量為0.05260g。按均勻分布計算，則標準物質稱量引入的不確定度為：

3.2.3 標準工作液系列配制過程引入的不確定度ur(V對)

根據2.3.1 可知，苯甲醇標準溶液系列配制過程中使用1mL、2mL、3mL 和5mL 單標線吸量管各1次、使用1mL 和5mL 刻度吸管各1 次，使用10 mL容量瓶6 次，使用50 mL 容量瓶1 次。按照JJG 196?2006《常用玻璃量器檢定規程》［13］，假設為均勻分布，則所使用的各類玻璃器具引入的不確定度計算數據如表3、表4 所示。

表3 標準系列溶液配制過程中刻度吸管和吸量管引入的不確定度

表4 標準系列溶液配制過程中容量瓶引入的不確定度

標準工作液系列配制過程中玻璃器具引入的不確定為：

3.2.4 標準曲線擬合引入的不確定度ur(C)

用氣相色譜儀對標準工作液系列進行測定（每個濃度點平行測兩次），對所得數據進行擬合得到形式為Ai=aCi+b的標準曲線方程，式中a為斜率，b為截距，苯甲醇標準溶液的測量數據如表5 所示。

表5 標準曲線數據

根據標準工作液系列的稀釋濃度，利用線性回歸方程，可計算得到峰面積的理論值Ai，然后可計算出峰面積A實i的殘差A實i-Ai=A實i-（aCi+b）。由公式（2）計算得到標準溶液峰面積殘差的標準差SR：

式（2）中，n 為標準工作液系列測定的次數，本實驗中，n=2×6=12。

由表2、表5 中的計算結果可知，樣品溶液的重復測定次數P=10；苯甲醇標準曲線的斜率a=437.60；樣品溶液中苯甲醇濃度的平均值為：Cˉ樣=0.2266mg/mL；苯甲醇標準溶液稀釋系列濃度的平均值為：Cˉ=0.2712mg/mL，苯甲醇標準工作液系列實測濃度為C實i，mg/mL；

則標準曲線擬合產生的標準不確定度為：

則標準曲線擬合引入的相對標準不確定度為：

3.3 不確定度的合成

3.3.1 相對標準不確定度的合成

3.3.2 擴展不確定度的計算

由表1 可得，苯甲醇樣品含量的平均值Xˉ=4.2957mg/g=4.30mg/g，在95%的置信水平下，包含因子k=2，則苯甲醇的擴展不確定度為：

則樣品的檢測結果為：(4.30±0.69)mg/g。

4 結論

從實驗方法上看，苯甲醇樣品前處理過程比較簡單，稱樣后超聲處理定容即可，因此樣品在前處過程中的損失較少，樣品回收率比較高，實驗結果不用帶入回收率進行校正［14］。從計算過程來看，氣相色譜儀的定量重復性、標準溶液配制及標準曲線擬合對實驗結果的不確定度貢獻較大。因此在實驗過程中，應確保儀器設備的精密度和穩定性，不斷提高實驗人員的操作水平，最大程度地降低測定結果的不確定度［15，16］。