實時直接分析-靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜法應(yīng)用于化妝品中15種抗過敏藥物的定性和定量分析

藍(lán) 草，邵琳智，徐 娟

(廣州海關(guān)技術(shù)中心，廣州 510623)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，化妝品已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵泛兔阑畹臅r尚產(chǎn)品，因此，人們對化妝品的功效和質(zhì)量提出了更高的要求[1-2]?？菇M胺類藥物是皮膚科常用的抗過敏藥物，常應(yīng)用于濕疹、藥疹、接觸性皮炎及皮膚瘙癢癥等發(fā)癢性皮膚病的治療。長期使用含有抗組胺藥物的化妝品會導(dǎo)致藥物依賴性皮炎，只要停用，過敏癥狀就會加重，可能引起毛細(xì)血管擴(kuò)張、萎縮，皮膚變薄、色素沉著、皮炎等癥狀或人體內(nèi)激素水平變化造成的內(nèi)分泌混亂、月經(jīng)不調(diào)等不良反應(yīng)[3-4]。因此，我國《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》[5]規(guī)定:地氯雷他定等15種抗過敏藥物不得作為生產(chǎn)原料及組分添加到化妝品中。

目前，化妝品中抗過敏類藥物的檢測方法主要有高效液相色譜法[6-8]和液相色譜-質(zhì)譜法[4，9-11]，但這些方法通常需要較長的分析時間，或具有較強的基質(zhì)干擾、易造成儀器的污染等缺點。

實時直接分析法(DART)是較早實現(xiàn)商品化的一種常壓敞開式離子化方法。這種分析方法無需色譜分離，具有直接、快速、不需樣品預(yù)處理或只需簡單預(yù)處理等特點，可在幾秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)分析與采集，實現(xiàn)了高通量的樣品檢測和篩查分析，常被應(yīng)用于食品藥品非法添加及殘留[12]、司法鑒定[13-14]、成分分析[15]等領(lǐng)域。DART 利用輝光放電產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)氦或氮作為離子化試劑與待測物接觸，通過彭寧離子化、質(zhì)子轉(zhuǎn)移以及電荷交換等過程使待測物離子化，然后采用質(zhì)譜進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)樣品的實時直接分析[16-17]。

靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜(Q Exactive-Orbitrap MS)技術(shù)在其掃描質(zhì)量范圍內(nèi)可提供目標(biāo)化合物的精確質(zhì)量數(shù)，其靈敏度不及高端三重四極桿質(zhì)譜的，但Q Exactive-Orbitrap MS具有質(zhì)量分辨率高、數(shù)據(jù)庫建立和檢索方便、樣品組織基質(zhì)干擾少、操作便利性高、不需要設(shè)定時間窗口等優(yōu)點，在定性篩查、定量分析中具有廣泛的應(yīng)用前景。

DART 離子源作為一種軟電離技術(shù)，其與高分辨質(zhì)譜的聯(lián)用，能得到具有精確質(zhì)量數(shù)的準(zhǔn)分子離子峰和豐富的碎片離子。本工作采用實時直接分析-靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜法，研究建立了化妝品中15種抗過敏藥物的快速篩查及確證方法。通過匹配自建譜庫，篩查出非法添加的抗過敏藥物，再進(jìn)行確證定量。該方法無需復(fù)雜的樣品前處理和耗時的色譜分離，大大減少了化學(xué)溶劑的使用量，大幅度縮短樣品的分析周期，避免了樣品基質(zhì)的干擾，并且降低了對儀器的污染程度[18-19]，能夠快速、準(zhǔn)確地得到各種基質(zhì)的化妝品中抗過敏藥物含量。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Q-Exactive型靜電軌道阱質(zhì)譜儀；DART SVP型實時直接分析離子源；BT124S型分析天平；1-14型高速離心機(jī)；3-30K 型高速離心機(jī)；MS3 basic型漩渦振蕩器；SW 30H 型超聲波水浴。

單標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:稱取15種抗過敏藥物標(biāo)準(zhǔn)品各10 mg，分別用甲醇溶解并定容至100.0 mL，配制成100 mg·L－1的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，于－20 ℃避光保存。使用時，用甲醇將其稀釋至所需質(zhì)量濃度，現(xiàn)配現(xiàn)用。

地氯雷他定、氯苯那敏、阿斯咪唑、曲吡那敏、溴苯那敏、苯海拉明、異丙嗪、羥嗪、奮乃靜、西替利嗪、氟奮乃靜、氯丙嗪、氯雷他定、特非那定、賽庚啶等15種標(biāo)準(zhǔn)品的純度均不小于98.0%；乙腈、甲醇、乙醇、異丙醇為高效液相色譜級；甲酸為專業(yè)分析級；其他試劑均為國產(chǎn)分析純；試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1)DART 條件 正離子模式；離子化氣體為高純氦氣(純度為99.999%)，氦氣的流量為3 L·min－1；氣體離子化溫度為500 ℃；進(jìn)樣模式為12 Dip-it Samplers，進(jìn)樣量為1μL，進(jìn)樣速率為0.3 mm·s－1；離子源出口距質(zhì)譜進(jìn)口約10 mm。

2)質(zhì)譜條件(定性篩查) 正離子模式；一級全掃描-數(shù)據(jù)依賴性二級掃描模式(Full MS-dd MS2)；掃描范圍m/z100～1 000；一級全掃描分辨率70 000；吹掃氣流量7.00 mL·min－1；離子最大容納數(shù)量1×106；離子最大注入時間100 ms；二級掃描分辨率17 500；離子最大容納數(shù)量2×105；離子最大注入時間100 ms。

3)質(zhì)譜條件(確證) 平行反應(yīng)監(jiān)測模式(PRM)；掃描分辨率17 500；離子最大容納數(shù)量2×105；離子最大注入時間100 ms；母離子、子離子和歸一化碰撞能量見表1，其中“?”為定量離子對。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

1.3 試驗方法

稱取0.50 g試樣于15 mL離心管中，加入50%(體積分?jǐn)?shù)，下同)乙醇溶液1.0 mL 置于超聲波水浴中超聲5 min，渦旋振蕩10 min，以10 000 r·min－1的轉(zhuǎn)速離心5 min，取上清液0.5 mL 至1.5 mL塑料離心管中，加入0.5 mL 水，渦旋混勻，以10 000 r·min－1的轉(zhuǎn)速離心5 min，上清液按儀器工作條件進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

15種抗過敏藥物均易得到質(zhì)子，因此采用正離子模式進(jìn)行分析。在采用Full MS-dd MS2掃描時，階梯式的歸一化碰撞能量可得到低、中、高等3種碰撞能量下的樣品二級質(zhì)譜的疊加圖，能夠得到較為豐富的碎片離子信息。試驗考察了歸一化碰撞能量分別為(20，40，60)，(20，40，80)，(20，40，100)和(10，40，100)時對15 種抗過敏藥物二級質(zhì)譜的影響。結(jié)果表明:在歸一化碰撞能量為(10，40，100)時，15種抗過敏藥物均能夠得到較好的二級質(zhì)譜信息。此二級質(zhì)譜信息可用于定性篩查譜庫的建立，同時得到的子離子信息可為目標(biāo)物的測定做準(zhǔn)備。

2.2 DART條件的優(yōu)化

2.2.1 離子化溫度

DART 離子源需要高溫才能使激發(fā)態(tài)的惰性氣體解析并瞬間離子化待測化合物，因此離子化溫度是非常重要的參數(shù)，過高和過低的溫度均會影響DART 的離子化效率和背景噪音，高溫會加速待測樣品的熱解吸率，使更多的待測樣品進(jìn)入質(zhì)譜檢測器，增強目標(biāo)物的響應(yīng)。然而，過高的溫度會導(dǎo)致待測樣品在熱解過程中被降解，靈敏度降低[14]。因此，試驗考察了離子化溫度分別為300，400，500 ℃時對15種抗過敏藥物的響應(yīng)情況的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 不同離子化溫度下的選擇離子流圖Fig.1 SIC chromatogram under various ionization temperatures

由圖1 可以看出:離子化溫度為500 ℃時，15種抗過敏藥物的響應(yīng)最高，試驗選擇的離子化溫度為500 ℃。

2.2.2 樣品傳輸速度

DART 軟件能通過控制線性軌道上Dip-it玻璃棒的移動速度來控制待測樣品在離子化區(qū)域的停留時間，進(jìn)而影響著樣品的峰形和響應(yīng)強度。DART 軟件推薦的樣品傳輸速度為0.2～0.6 mm·s－1，因此，試驗考察了樣品傳輸速度分別為0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mm·s－1時對15種抗過敏藥物的峰形和離子響應(yīng)強度的影響。結(jié)果表明，樣品傳輸速度越快，峰形越尖銳；但當(dāng)傳輸速度過快時，離子化氣體與樣品接觸時間過短，導(dǎo)致離子化效率低，響應(yīng)降低；樣品傳輸速度過慢時，峰形較寬，響應(yīng)也較低；樣品傳輸速度為0.3，0.4，0.5 mm·s－1時，15種抗過敏藥物的響應(yīng)差別不大，但樣品傳輸速度越慢，信號越穩(wěn)定，掃描點數(shù)多，定量也更準(zhǔn)確。因此，試驗選擇樣品傳輸速度為0.3 mm·s－1。

2.2.3 提取溶劑

當(dāng)分別采用甲醇、乙醇和乙腈對加標(biāo)樣品進(jìn)行提取時，發(fā)現(xiàn)上述溶劑較易揮發(fā)和擴(kuò)散，得到的響應(yīng)較低且不穩(wěn)定、峰形較差。由于3種有機(jī)溶劑中待測物響應(yīng)值差別不大，試驗選取毒性較小的乙醇和其他介質(zhì)進(jìn)行摻雜，以改善上述問題。試驗考察了乙醇、50%乙醇溶液和體積比為1∶1的乙醇-異丙醇溶液對待測物響應(yīng)值的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 溶劑對分析物響應(yīng)值的影響Fig.2 Effect of the solvent on the response of the analyte

由圖2可知:稀釋后的乙醇溶液響應(yīng)更高，峰形也較純?nèi)軇┑母怃J，可能是因為稀釋液的加入使提取液液滴更不容易揮發(fā)和擴(kuò)散，離子化效率變好。綜合考慮響應(yīng)、峰形、毒性和成本等因素，試驗選擇50%乙醇溶液為提取溶劑。

2.3 15種抗過敏藥物的定性分析

按照儀器工作條件，分別對15種抗過敏藥物進(jìn)行Full MS-dd MS2模式掃描，得到15種抗過敏藥物的二級質(zhì)譜圖，見圖3。采用mz Vault軟件自建標(biāo)準(zhǔn)二級譜庫，將二級質(zhì)譜圖導(dǎo)入到自建二級譜庫進(jìn)行分析，設(shè)置提取質(zhì)量窗口的質(zhì)量偏差為5×10－6，保留時間偏移0.5 min，最小響應(yīng)50 000，軟件匹配度不小于90%。

圖3 15種抗過敏藥物的二級質(zhì)譜圖Fig.3 MS2 spectra of the 15 anti-allergics

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線和測定下限

在定性篩查后，又對篩查后的藥物進(jìn)行了測定。以樣品為基質(zhì)配制0，0.25，0.5，1.0，2.0，5.0，10 mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，放置30 min，使加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品充分混合。按照儀器工作條件進(jìn)行測定，以15種藥物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，15種藥物標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍在10 mg·L－1以內(nèi)，其線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表2。

在空白樣品中添加15種抗過敏藥物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，測得的信噪比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10，按照《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》中要求，把本方法的測定下限設(shè)為0.5 mg·kg－1。

表2 線性參數(shù)Tab.2 Linearity parameters

2.5 精密度和回收試驗

在空白化妝品樣品中進(jìn)行3個濃度水平的加標(biāo)回收試驗，每一水平設(shè)6個平行樣，計算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見表3。

由表3 可知:RSD 為6.3%～15%；回收率為82.3%～128%，方法的準(zhǔn)確度和精密度滿足定量分析的要求。

2.6 樣品分析

按照試驗方法對20個市售化妝品進(jìn)行測定，其中，7個樣品檢出苯海拉明，1個樣品檢出氯苯那敏，檢測結(jié)果和自建二級譜庫匹配度均大于90%。同時，對本方法的測定結(jié)果和《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015 版)[5]中的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LCMS/MS)的進(jìn)行了比對，發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果一致，表明本方法有較好的準(zhǔn)確度。

表3 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6) %

本方法采用DART-Q-Exative-orbitrap MS 建立了一種化妝品中15種抗過敏藥物的快速篩查及定量分析方法。該方法樣品簡單、快速，且試驗結(jié)果與LC-MS/MS[5]的一致，具有廣闊的應(yīng)用前景。