氣相色譜法測定防曬化妝品中14種防曬劑的含量

朱惠斌 ，王雪平

（1. 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004；2. 開封市綠色涂層材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 開封 475004）

防曬劑是一類可以防止紫外線輻射的光敏物質(zhì)[1]，隨著地球大氣臭氧層變薄和紫外線輻射對人體傷害的研究的日益深入，防曬產(chǎn)品的需求量正逐漸增大[2]，其中使用添加了防曬劑的防曬化妝品是目前最常用的防紫外線措施，它可以阻隔、屏蔽或吸收紫外線，從而減輕因紫外線輻射而引起的皮膚紅斑、角質(zhì)老化、DNA損傷，減少皮膚癌和日光性腫瘤的發(fā)生[2-5]。但過量使用防曬劑會對人體皮膚有一定的危害，如皮膚過敏和皮膚刺激[6-8]。國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)頒布的《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）明確規(guī)定了化妝品準(zhǔn)用防曬劑27種及其使用最大允許含量（2%～25%）；美國允許在化妝品中使用16種防曬劑，歐盟則多達(dá)26種[9-11]。因此有必要對防曬化妝品中防曬劑種類及含量進(jìn)行測定。

目前防曬劑測定方法有薄層色譜法[12]、超高效合相色譜法（UPC2）[13]、液相色譜法（LC）[14-16]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）[17，18]。其中薄層色譜法操作復(fù)雜，且定性和定量不夠準(zhǔn)確；LC法常采用三元流動相[15，16]，使用的高氯酸、四氫呋喃屬于強(qiáng)酸、易爆、有毒溶劑，對人體、環(huán)境有潛在危害；UPC2和GC-MS法對檢測儀器要求較高，價格昂貴，檢測成本較高。氣相色譜法（GC）是利用氣體作流動相的色譜分析方法，具有分離效率高、分析速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，目前關(guān)于GC法測定防曬化妝品中防曬劑的研究報道較少[17，18]。本文采用甲醇超聲萃取防曬化妝品中防曬劑，經(jīng)DB-5MS毛細(xì)管色譜柱分離，氫火焰離子化檢測器測定，建立氣相色譜法同時測定防曬化妝品中14種防曬劑的檢測方法，以期拓展防曬劑檢測新思路，為防曬化妝品的行政監(jiān)督提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 主要試劑與儀器

4-甲氧基肉桂酸-2-乙基己酯、二苯甲酮-3、甲氧基肉桂酸異戊酯、奧克立林、4-甲氧基肉桂酸異辛酯、水楊酸乙基己酯、胡莫柳酯、對氨基苯甲酸、PEG-25對氨基苯甲酸，w≥98.0%，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；對羥基苯甲酮、2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸-2-乙基己酯、肉桂酸、水楊酸苯酯、二苯甲酮，w≥98.0%，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司；防曬劑其他信息見表1；甲醇、丙酮，均為色譜純，美國Tedia公司。

表 1 14種防曬劑標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息Tab. 1 Information on 14 sunscreen reference materials

GC-2010 Plus型氣相色譜儀、AUW220型分析天平、0.22 μm有機(jī)系微孔濾膜，島津技邇（上海）商貿(mào)有限公司；XH-D型渦旋混合器，無錫久平儀器有限公司；YQ-1000C型超聲波清洗器，上海易凈超聲波儀器有限公司。

1. 2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

14種防曬劑標(biāo)準(zhǔn)儲備液：分別準(zhǔn)確稱取14種防曬劑標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1 g（精度0.1 mg）于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解，配制成10.0 g/kg的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于-18 ℃避光保存。

14種防曬劑混合標(biāo)準(zhǔn)工作液：分別準(zhǔn)確移取每種防曬劑標(biāo)準(zhǔn)儲備液各0.5 mL于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解，配制成500 mg/kg的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，于4 ℃避光保存。

1. 3 氣相色譜條件

色譜柱：Agilent DB-5MS毛細(xì)管色譜柱（長度30 m×內(nèi)徑0.25 mm×膜厚0.25 μm）；載氣：N2（w≥99.999%）；柱流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比為10∶1；進(jìn)樣口溫度：310 ℃；氫火焰離子化檢測器（FID）溫度：320 ℃。柱溫采用程序化升溫：初始溫度100 ℃，以5 ℃/min升溫至180 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升溫至250 ℃，保持1 min；以20 ℃/min升溫至300 ℃，保持15 min。

1. 4 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取防曬化妝品2 g （精度0.1 mg）置于10 mL比色管中，加入5 mL甲醇，渦旋振蕩30 s，超聲萃取30 min，將此溶液轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用甲醇洗滌比色管2次，洗滌液合并至容量瓶中，并用甲醇定容后搖勻，經(jīng)0.22 μm有機(jī)系微孔濾膜過濾，濾液供氣相色譜儀測定。

1. 5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

移取14種防曬劑混合標(biāo)準(zhǔn)工作液（500 mg/kg），用甲醇稀釋配制成0.5，1.0，5.0，10.0，25.0，50.0和100.0 mg/kg混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，按氣相色譜條件進(jìn)行測定，以防曬劑的含量為橫坐標(biāo)（x），以響應(yīng)值為縱坐標(biāo)（y），繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

2 結(jié)果與討論

2. 1 萃取溶劑的選擇

根據(jù)相似相溶原理，結(jié)合14種防曬劑的極性，分別考察甲醇、乙腈、正己烷、四氯化碳、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑對防曬化妝品中14種防曬劑的平均萃取率的影響。結(jié)果表明：按照不同有機(jī)溶劑對防曬化妝品中14種防曬劑的平均萃取率高低順序依次為：乙腈（96.8%）＞甲醇（95.4%）＞丙酮（92.3%）＞乙酸乙酯（90.4%）＞二氯甲烷（84.6%）＞四氯化碳（80.3%）＞正己烷（73.1%），其中乙腈和甲醇對14種防曬劑的平均萃取率均大于95%，但乙腈萃取液中雜質(zhì)較多，氣相色譜分析有干擾，且甲醇低毒、溶解性好，故選擇甲醇作為萃取溶劑。

2. 2 色譜柱的選擇

根據(jù)14種防曬劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，分別考察DB-1（非極性）、DB-5MS（弱極性）、DB-17（中等極性）、DB-1701（中等極性）、DB-WAX（極性）等不同極性的毛細(xì)管色譜柱對防曬劑的分離效果，結(jié)果見圖1。從圖1中可知，14種防曬劑在不同極性毛細(xì)管色譜柱上的分離選擇性存在顯著差異，尤其是當(dāng)采用Agilent DB-5MS （30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛細(xì)管色譜柱時，14種防曬劑的色譜峰完全分開，色譜峰響應(yīng)值較高，峰形尖銳、峰寬較窄、無拖尾現(xiàn)象，因此分析色譜柱選擇DB-5MS色譜柱。

圖 1 14種防曬劑標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的氣相色譜圖Fig. 1 Gas chromatogram of 14 sunscreen reference materials

2. 3 分流比的選擇

分析采用分流進(jìn)樣時，不同分流比對14種防曬劑的氣相色譜分離效果的影響。結(jié)果表明：當(dāng)分流比較小時，部分色譜峰基線抬高，且色譜峰響應(yīng)值過高，出現(xiàn)平頭峰，或峰形較寬且不對稱，易引起FID檢測器的靈敏度下降；當(dāng)分流比為10∶1時，色譜峰基線平穩(wěn)，響應(yīng)值適中，且峰形尖銳（圖1）。因此采用分流比為10∶1的分流進(jìn)樣。

2. 4 基質(zhì)效應(yīng)的考察

基質(zhì)效應(yīng)（matrix effect，ME）是指待測樣品中的非目標(biāo)物對目標(biāo)物測定過程中的影響和干擾，通常采用比較目標(biāo)物在實(shí)際樣品和純?nèi)軇?種基質(zhì)中的響應(yīng)值比值來分析是否存在基質(zhì)效應(yīng)，用公式表示為：ME=B/A×100% （A為純?nèi)軇┲心繕?biāo)物的響應(yīng)值，B為實(shí)際樣品中目標(biāo)物的響應(yīng)值），當(dāng)-10%＜ME＜10%時，表示不存在基質(zhì)干擾現(xiàn)象；當(dāng)ME＞10%或EM＜-10%時，表示存在基質(zhì)干擾。結(jié)果表明，在純甲醇溶劑和防曬化妝品兩種基質(zhì)中分別加入100.0，50.0和0.5 mg/kg三種含量的14種防曬劑標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，經(jīng)本文所建立氣相色譜法測定防曬化妝品中14種防曬劑的基質(zhì)效應(yīng)ME值在-2.3%～4.2%之間（表2），這表明不存在基質(zhì)干擾現(xiàn)象。

表 2 防曬劑在純甲醇溶劑和防曬化妝品中的基質(zhì)效應(yīng)Tab. 2 Ma trix effect of sunscreen agents in pure methanol and sunscreen cosmetics

2. 5 線性關(guān)系、檢出限和定量限

分別移取0.5，1.0，2.5，5.0，10.0，50.0和100.0 mg/kg的14種防曬劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按本文所建立氣相色譜法進(jìn)行測定，以防曬劑色譜峰峰面積（y）對防曬劑含量（x）進(jìn)行線性回歸，結(jié)果見表3。由表3中可知，14種防曬劑在0.5～100.0 mg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)（r2）≥0.999 3。

在不含目標(biāo)物的防曬化妝品基質(zhì)中添加一系列低含量的14種防曬劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按本文所建立氣相色譜法進(jìn)行重復(fù)測定11次，以3倍信噪比（S/N=3）和10倍信噪比（S/N=10）分別計(jì)算方法檢出限（LOD）和定量限（LOQ）（表3）。從表3中可知，14種防曬劑LOD為0.05～0.15 mg/kg，LOQ為0.17～0.50 mg/kg。

2. 6 加標(biāo)回收率和精密度

按本文所建立氣相色譜法在不含目標(biāo)物的防曬化妝品基質(zhì)中進(jìn)行0.5，50.0和100.0 mg/kg 3個含量的防曬劑加標(biāo)回收率和精密度測定，每個水平重復(fù)測定6次（n=6），結(jié)果見表4。從表4中可知，14種防曬劑的平均加標(biāo)回收率在91.7%～100.1%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在1.1%～3.1%之間，均符合方法學(xué)的要求。

2. 7 實(shí)際樣品的測定

按本文所建立氣相色譜法對市售的30份實(shí)際防曬化妝品樣品進(jìn)行14種防曬劑含量的測定。結(jié)果表明：30份實(shí)際防曬化妝品中，16份樣品均被檢出含有1～2種防曬劑（圖2），其添加量均符合《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）中準(zhǔn)用防曬劑的最大允許含量（2%～25%）。

圖 2 實(shí)際樣品的氣相色譜圖Fig. 2 Gas chromatogram of the actual samples

2. 8 與現(xiàn)有檢測方法的比較

將本文所建立氣相色譜法與現(xiàn)有文獻(xiàn)報道的檢測方法相比較（表5），所用儀器精密且普遍易得，可同時測定的防曬劑種類較多，回收率高、精密度好，且檢出限較低，方法學(xué)指標(biāo)均符合國家認(rèn)監(jiān)委要求采用認(rèn)證認(rèn)可行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)RB/T 208—2016《化學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量控制 比對試驗(yàn)》的要求。

表4 回收率和精密度（n=6）Tab.4 Recovery and precision （n=6）

表5 與現(xiàn)有檢測方法的比較Tab.5 Comparison with existing detection methods

3 結(jié)論

建立了氣相色譜法同時測定防曬化妝品中14種防曬劑含量的檢測方法，并對其線性關(guān)系、檢出限和定量限、加標(biāo)回收率、精密度等方法學(xué)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法簡便高效、加標(biāo)回收率高、精密度好、檢出限低，可為防曬化妝品中14種防曬劑含量測定提供一種簡便、高效、低檢測成本的檢測方法，拓展了防曬劑檢測新思路，為化妝品行政監(jiān)督管理部門提供檢測技術(shù)保障。