氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)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(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，廣東 廣州 511447)

化妝品與人類生活密切相關(guān)，2014年化妝品類商品的國內(nèi)銷售總額達(dá)1 824.7億元人民幣，近3年平均增幅13.4%[1]。巨大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?duì)化妝品產(chǎn)品質(zhì)量控制提出了更高的要求。我國現(xiàn)行的《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》對(duì)化妝品中禁、限用組分進(jìn)行了明確的規(guī)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(yè)生產(chǎn)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)報(bào)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(guī)將硫酸二甲酯和硫酸二乙酯列入高關(guān)注物質(zhì)清單[4]。

關(guān)于藥物、紡織品等樣品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的檢測(cè)方法包括氣相色譜法[5-7]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[8-9]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[10]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[11]。但針對(duì)化妝品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的檢測(cè)方法研究鮮見報(bào)道。

由于化妝品形態(tài)多樣，包括固體、液體、乳狀等，各類樣品基體不同，成分復(fù)雜，且基質(zhì)干擾多，因此需根據(jù)檢測(cè)目標(biāo)，選擇合適的樣品前處理技術(shù)[12]。本文采用溶劑萃取的方式，過濾后以GC-MS測(cè)定，優(yōu)化了提取溶劑種類、體積，考察了方法的基質(zhì)效應(yīng)，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(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

7890A-5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)試劑廠)，超純水(18.2 MΩ·cm)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量濃度為1 000.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別吸取適量的2種化合物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用甲醇配成質(zhì)量濃度為50 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。均置于-4 ℃保存。臨用前，以甲醇逐級(jí)稀釋成所需濃度的系列標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)定。

1.4 實(shí)驗(yàn)條件

1.4.1色譜條件色譜柱：DB-35MS毛細(xì)管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；進(jìn)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(jìn)樣量：1 μL，分流模式，分流比10∶1，傳輸線溫度為280 ℃。

1.4.2質(zhì)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(jiān)測(cè)(SIM)模式。目標(biāo)分析物的參考保留時(shí)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(zhì)譜分析條件Table 1 MS parameters for the analysis of dimethyl sulfate and diethyl sulfate

2 結(jié)果與討論

2.1 進(jìn)樣口溫度的優(yōu)化

樣品在進(jìn)樣口受熱氣化，較高的進(jìn)樣口溫度可降低化合物在襯管表面的吸附，提高目標(biāo)物的信號(hào)強(qiáng)度[13]?？疾炝诉M(jìn)樣口溫度分別為180、220、250、260、270、280、290、300 ℃時(shí)硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的響應(yīng)，結(jié)果顯示，硫酸二甲酯在250 ℃時(shí)響應(yīng)最高，硫酸二乙酯在180～250 ℃時(shí)峰面積相近，二者響應(yīng)均在進(jìn)樣口溫度為260 ℃時(shí)快速下降，綜合考慮選擇進(jìn)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(yōu)化

實(shí)驗(yàn)比較了3種進(jìn)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(jié)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(cè)液中除了含有目標(biāo)分析物，還有在前處理中被共萃取出的基體“雜質(zhì)”。雜質(zhì)隨著進(jìn)樣次數(shù)的增加而累積在進(jìn)樣口和色譜柱前端，影響分析的準(zhǔn)確性。以水基類化妝品中硫酸二甲酯為例，比較了3種進(jìn)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(duì)其測(cè)定存在一定干擾；增大分流比，干擾物在進(jìn)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(yōu)化的色譜質(zhì)譜條件下測(cè)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(yōu)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(duì)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(cè)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(jīng)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(jīng)GC-MS分析后結(jié)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(biāo)物的響應(yīng)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(duì)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(duì)硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同溶劑對(duì)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(biāo)物的回收率在104.9%～129.7%之間，由于甲醇對(duì)3類化妝品均具有較好的溶解度，雜質(zhì)溶于提取液中，增強(qiáng)了目標(biāo)化合物電離而導(dǎo)致回收率偏高；啫喱類樣品中，正己烷提取液的目標(biāo)物回收率也偏高；二氯甲烷對(duì)乳液類中目標(biāo)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(cè)液的吸取；乙酸乙酯對(duì)乳液類、膏霜類和啫喱類化妝品中目標(biāo)物的回收率較好，且乙酸乙酯毒性較小，對(duì)實(shí)驗(yàn)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(zhì)簡(jiǎn)單，呈粉末狀。濕粉含極少量溶劑(水等)，呈濕潤(rùn)狀。粉類樣品用甲醇直接提取，渦旋振蕩分散。考慮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(zhì)，呈粘性塊狀。由于樣品基質(zhì)復(fù)雜，直接用常規(guī)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(biāo)物的同時(shí)可使蠟質(zhì)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(jí)脂肪酸等油脂成分，常加入乙酸乙酯等有機(jī)溶劑分散。采用乙酸乙酯對(duì)樣品進(jìn)行稀釋后檢測(cè)，方法簡(jiǎn)單快捷。

2.4 提取溶劑體積的優(yōu)化

為提高分析效率，本文采用有機(jī)溶劑萃取后直接上機(jī)檢測(cè)，但化妝品成分復(fù)雜，易引入雜質(zhì)導(dǎo)致基質(zhì)效應(yīng)，因此采用增加樣品稀釋倍數(shù)，即降低單位體積雜質(zhì)含量的方法來消除基質(zhì)效應(yīng)。在固定稱樣量的前提下，對(duì)比了提取溶劑體積為2 、3 、4、5、6 mL時(shí)待測(cè)液的基質(zhì)效應(yīng)?；|(zhì)效應(yīng)(MF)根據(jù)公式計(jì)算：MF=Kb/Ka，式中Kb為基質(zhì)校準(zhǔn)曲線的斜率，Ka為純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。若MF>1，為基質(zhì)增強(qiáng)；MF<1，為基質(zhì)抑制。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，提取溶劑體積為2 mL時(shí)，水基類、膏霜類、乳液類和油狀化妝品的MF值大于1，基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)顯著；隨著提取溶劑體積的增加，基質(zhì)效應(yīng)降低，當(dāng)提取溶劑體積為4～6 mL時(shí)，MF值降低且趨于1，基質(zhì)效應(yīng)消減，其中油狀化妝品在提取溶劑體積為5～6 mL時(shí)MF值趨于穩(wěn)定；啫喱類、粉類和蠟基類化妝品的基質(zhì)效應(yīng)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(yōu)化的方法，對(duì)硫酸二甲酯和硫酸二乙酯進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，分別按信噪比(S/N)為3和10計(jì)算檢出限(MDL)和定量下限(MLOQ)。通過加標(biāo)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(biāo)化合物的質(zhì)量濃度(x,mg/L)為橫坐標(biāo),響應(yīng)值的峰面積(y)為縱坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算目標(biāo)化合物的回歸方程、相關(guān)系數(shù)和線性范圍，結(jié)果見表3。

表3 硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的線性方程、相關(guān)系數(shù)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(jìn)行3個(gè)水平(1MLOQ、2MLOQ、10MLOQ)的加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個(gè)水平平行測(cè)定6次，回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)見表4。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在加標(biāo)水平范圍內(nèi)，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(shí)際樣品檢測(cè)

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

3 結(jié) 論

本研究建立了同時(shí)測(cè)定化妝品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。樣品經(jīng)溶劑提取后采用GC-MS測(cè)定，外標(biāo)法定量。本方法前處理簡(jiǎn)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(cè)。

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