頂空-氣相色譜-離子遷移譜法快速測(cè)定化妝品中5種香料的含量

梁靜文,周智明*,劉亞雄,梁柱業(yè),張小媚

(1.國(guó)家藥品監(jiān)督管理局化妝品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(廣東省藥品檢驗(yàn)所),廣州 510525;2.國(guó)家藥品監(jiān)督管理局藥品快速檢驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510525;3.廣東省生物醫(yī)藥科技協(xié)同創(chuàng)新中心,廣州 510525)

香料可使產(chǎn)品清新自然、氣味芬芳,同時(shí)具有殺菌的功能。從最初的天然香料發(fā)展至今天的合成香料,香料已廣泛應(yīng)用于膏霜類(lèi)、油蠟類(lèi)、粉類(lèi)、香水類(lèi)和液體洗滌劑類(lèi)等系列化妝品中。香料雖然在化妝品中的用量很小,但卻是引起過(guò)敏反應(yīng)及其他刺激性反應(yīng)的最常見(jiàn)因素之一。目前,化妝品中使用的香料超過(guò)3 000種,而化妝品過(guò)敏案例中有35%以上是由香料引起的[1]。《歐盟化妝品法規(guī)》規(guī)定了香料中26種致敏原物質(zhì)需在化妝品標(biāo)簽上予以標(biāo)注[2],包含24種合成香料和2種天然香料。GB/T 22731—2017《日用香精》中列出應(yīng)用日用香精的十一類(lèi)產(chǎn)品及產(chǎn)品中限用香料的最高限量[3]。

目前香料的檢測(cè)方法主要有氣相色譜法[4]、液相色譜法[5]及氣相/液相色譜-質(zhì)譜法[6-8]。這些方法取得數(shù)據(jù)信息涵蓋較為全面、可靠性高。氣相色譜法曾是香料成分分析的主要手段,但因受到化妝品復(fù)雜基質(zhì)的干擾而無(wú)法準(zhǔn)確定性。氣相色譜-質(zhì)譜法雖然靈敏、準(zhǔn)確,但設(shè)備昂貴、樣品分析過(guò)程復(fù)雜。因此,很有必要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上,研究一種操作便捷,能準(zhǔn)確、快速、全面檢測(cè)香料的方法。

離子遷移譜是基于氣相中不同的氣相離子在電場(chǎng)中遷移速率的差異來(lái)對(duì)化學(xué)粒子物質(zhì)進(jìn)行表征的一項(xiàng)分析技術(shù)。與質(zhì)譜相比,離子遷移譜不需要真空和特殊氣體系統(tǒng),具有分析過(guò)程簡(jiǎn)便、無(wú)需樣品前處理、成本低、設(shè)備體積小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)非靶向分析,獲得產(chǎn)品中已知和未知的特征標(biāo)記化合物的指紋圖譜,在農(nóng)產(chǎn)品和中藥的分級(jí)、溯源、鑒偽等方面應(yīng)用廣泛[9-11]。文獻(xiàn)[12]采用萃取納升噴霧離子化的離子遷移譜技術(shù),不經(jīng)樣品前處理快速篩查化妝品中的8種抗生素。文獻(xiàn)[13]采用離子遷移譜技術(shù)測(cè)定保健品中5種非法添加物的含量。有少量離子遷移譜技術(shù)應(yīng)用在化妝品微生物污染遷移[14]、香水鑒別[15]、成分檢測(cè)[16]等方面。

丙烯酸乙酯、苧烯、反式-2-庚烯醛、芳樟醇、檸檬醛均屬于《歐盟化妝品法規(guī)》中的致敏原物質(zhì),這些成分揮發(fā)性強(qiáng),易在樣品前處理過(guò)程中損失,氣相色譜-質(zhì)譜法中的常用溶劑乙酸乙酯干擾丙烯酸乙酯的分離。本工作提出了頂空-氣相色譜-離子遷移譜法快速篩查化妝品中上述5種香料成分的方法,直接取樣或用水稀釋樣品后頂空進(jìn)樣,采用溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。通過(guò)氣相保留時(shí)間和離子遷移時(shí)間雙重定性,大大提高了復(fù)雜樣品的分離能力和抗基質(zhì)干擾能力,樣品處理簡(jiǎn)便,可作為化妝品不良反應(yīng)分析中香料成分的快速篩查方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

FlavourSpec?型氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用儀,配全自動(dòng)頂空進(jìn)樣器;TQ-8050型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;Elma S300H型超聲波清洗器;Eppendorf 5801R型高速離心機(jī);Ika LabDancer型渦旋混合器;Millipore Milli Q Reference型超純水發(fā)生器。

單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1 000 mg·L-1,分別準(zhǔn)確稱(chēng)取5種香料對(duì)照品各10 mg(精確到0.000 1 g),用甲醇溶解并定容至10 mL,配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg·L-1的單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,于-18 ℃冷凍保存。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:5.0 mg·L-1,分別移取5種香料的單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液各0.1 mL至20 mL容量瓶中,用水定容,配制成5.0 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,于-18 ℃冷凍保存。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:分別精密移取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.2,0.4,1.0,2.0,4.0,10.0 mL至10 mL容量瓶中,用水稀釋并定容,配制成質(zhì)量濃度為0.1,0.2,0.5,1.0,2.0,5.0 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,臨用現(xiàn)配。

丙烯酸乙酯對(duì)照品(CAS號(hào)140-88-5,編號(hào)LJC0R04,純度99.78%);苧烯對(duì)照品(CAS號(hào) 138-86-3,編號(hào)J1725038,純度96.90%);反式-2-庚烯醛對(duì)照品(CAS號(hào) 18829-55-5,編號(hào)F1708057,純度95.11%);芳樟醇對(duì)照品(CAS號(hào) 78-70-6,編號(hào)K1512038,純度98.31%);檸檬醛對(duì)照品(CAS號(hào) 5392-40-5,編號(hào)U5DMK-DO,純度99.20%);1,4-二溴苯(內(nèi)標(biāo))的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于95%;乙酸乙酯為色譜純;試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 頂空條件

自動(dòng)頂空進(jìn)樣器;進(jìn)樣器溫度 85 ℃;孵化溫度 80 ℃;孵化時(shí)間 20 min;孵化轉(zhuǎn)速 500 r·min-1;進(jìn)樣量 500 μL。

1.2.2 色譜條件

MXT-WAX色譜柱(15 m×0.53 mm,1 μm);柱溫 80 ℃;載氣為高純氮?dú)?純度不小于99.999%,升壓程序見(jiàn)表1。

表1 氣相升壓程序

1.2.3 離子遷移譜條件

遷移管長(zhǎng)度 98 mm,管內(nèi)線性電壓 400 V·cm-1;遷移管溫度 45 ℃;遷移氣為氮?dú)?純度不小于99.999%,流量 150 mL·min-1;放射源為β射線(氚,3H);離子化模式為正離子模式。

1.3 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取水劑類(lèi)、膏霜類(lèi)、粉劑類(lèi)樣品1.0 g,裝入20 mL頂空進(jìn)樣瓶中,直接測(cè)定。如樣品中香料成分的含量高,可用水適量稀釋后測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 稀釋溶劑的選擇

在樣品中香料成分含量高時(shí)需要稀釋后進(jìn)樣,試驗(yàn)考察了水、正己烷、乙酸乙酯和甲醇等4種稀釋溶劑的氣相離子遷移譜圖,上述4種空白溶劑的對(duì)比圖如圖1所示。

圖1 4種空白溶劑的氣相離子遷移譜圖

結(jié)果表明:水的揮發(fā)性弱,成分簡(jiǎn)單,背景干凈,空白譜圖對(duì)結(jié)果判斷影響最小;正己烷、乙酸乙酯和甲醇的反應(yīng)離子峰響應(yīng)過(guò)載,容易殘留,影響對(duì)待測(cè)組分結(jié)果的判斷。因此,試驗(yàn)選擇水作為標(biāo)準(zhǔn)溶液或樣品溶液的稀釋溶劑。

2.2 孵化溫度的選擇

將頂空進(jìn)樣器的孵化溫度分別設(shè)為40,60,80 ℃,考察了孵化溫度對(duì)5種香料的峰響應(yīng)強(qiáng)度的影響,結(jié)果見(jiàn)圖2。顏色越深表示峰響應(yīng)強(qiáng)度越高。

1—丙烯酸乙酯;2—苧烯;3—反式-2-庚烯醛;4—芳樟醇;5—檸檬醛

由圖2可知,隨著孵化溫度升高,5種香料的峰響應(yīng)強(qiáng)度增大,因此試驗(yàn)設(shè)定孵化溫度為80 ℃。

2.3 空白基質(zhì)干擾

選擇水劑類(lèi)、膏霜類(lèi)、粉劑類(lèi)3種基質(zhì)的典型化妝品,考察了空白樣品基質(zhì)對(duì)5種香料檢測(cè)的干擾情況。5種香料的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和3種空白樣品基質(zhì)的氣相離子遷移譜圖見(jiàn)圖3。譜圖橫軸為離子遷移譜的時(shí)間軸,縱軸為氣相色譜保留時(shí)間軸,5種香料的響應(yīng)區(qū)間用方形框出,結(jié)果表明3種空白樣品基質(zhì)對(duì)5種香料測(cè)定均無(wú)干擾。

1—丙烯酸乙酯;2—苧烯;3—反式-2-庚烯醛;4—芳樟醇;5—檸檬醛

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按照儀器工作條件測(cè)定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以5種香料的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對(duì)應(yīng)的峰體積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明,5種香料標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍均為0.1～5.0 mg·L-1,氣相色譜保留時(shí)間、遷移時(shí)間、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 5種香料的保留時(shí)間、遷移時(shí)間、線性參數(shù)和檢出限

用水逐步稀釋混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,按3倍信噪比(S/N)計(jì)算檢出限(3S/N),結(jié)果見(jiàn)表2。

2.5 樣品分析及方法比對(duì)

選擇市售的8批水劑類(lèi)、膏霜類(lèi)、粉劑類(lèi)、香水類(lèi)化妝品,按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定,計(jì)算樣品中所含香料的含量,并與中國(guó)食品藥品檢定研究院發(fā)布的《化妝品中丙烯酸乙酯等40種原料的檢測(cè)方法(征求意見(jiàn)稿)》中氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[17]檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),計(jì)算相對(duì)偏差,結(jié)果見(jiàn)表3。其中,Y8為香水類(lèi)樣品,香料成分含量高,采用水稀釋100倍后,取1 mL溶液至頂空瓶中測(cè)定。

表3 兩種方法的測(cè)定結(jié)果對(duì)比

結(jié)果表明,兩種方法的測(cè)定結(jié)果基本一致,相對(duì)偏差為-8.6%～10%。

本工作采用頂空-氣相色譜-離子遷移譜法測(cè)定化妝品中5種香料的含量。利用該方法對(duì)實(shí)際化妝品進(jìn)行快速篩查,檢測(cè)結(jié)果與氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法的基本一致。該方法無(wú)需樣品前處理步驟,使用物質(zhì)的氣相保留時(shí)間和離子遷移時(shí)間雙重定性,操作簡(jiǎn)便快速,提高了定性的準(zhǔn)確度,可作為化妝品不良反應(yīng)分析中香料成分的快速篩查方法,是快速檢測(cè)的理想技術(shù)手段。