氣相色譜法同時(shí)測(cè)定漱口水中的甲醇和乙醇

路 崴 雷錫全 孫東方 鄭 衛(wèi)

(1.國(guó)家輕工業(yè)牙膏蠟制品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，黑龍江 哈爾濱 150010；2.中山市多美化工有限公司，廣東 中山 528478)

隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越重視口腔健康問(wèn)題，漱口水以其使用便捷、快速清新口氣的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受快節(jié)奏都市人的喜愛(ài)[1]。漱口水主要分為治療型和保健型，具有清潔、殺菌、防齲護(hù)齒等功效[2]。乙醇作為漱口水中常用的助溶劑，能溶解脂溶性成分，但濃度過(guò)高易對(duì)口腔粘膜產(chǎn)生刺激、灼燒感[3]。同時(shí)，在蒸餾制備乙醇的過(guò)程中不可避免地會(huì)帶入甲醇[4]，其作為麻醉劑能對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生抑制作用[5]。更重要的是甲醇在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物甲酸和甲醛具有較大的毒性，過(guò)量飲用會(huì)導(dǎo)致失明[6]。由于甲醇在體內(nèi)的代謝快，即使少量飲用也會(huì)發(fā)生中毒情況[7]。因此，快速、高效檢測(cè)漱口水等口腔護(hù)理液中甲醇含量具有重要意義。

漱口水產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)甲醇的限值[8]有明確的規(guī)定，并規(guī)定了只有當(dāng)乙醇或異丙醇的含量超過(guò)10%的情況下，需要對(duì)甲醇項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)。目前，主要參考《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》[9]中化妝品產(chǎn)品的甲醇檢測(cè)方法，并沒(méi)有專門(mén)針對(duì)漱口水等口腔護(hù)理液中甲醇含量的檢測(cè)方法，并且《規(guī)范》中采用乙醇作為提取溶劑，無(wú)法做到對(duì)甲醇和乙醇同時(shí)測(cè)定的目的。文獻(xiàn)報(bào)道的甲醇與乙醇檢測(cè)方法主要有分光光度法[10-11]、氣相色譜法[12-15]、液相色譜法[16]，氣質(zhì)聯(lián)用法[17]，其中氣相色譜法應(yīng)用較普遍。鑒于漱口水產(chǎn)品中鮮有異丙醇作為添加原料的案例，本研究采用氣相色譜同步測(cè)定漱口水中的甲醇與乙醇含量，討論標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系、回收率、精密度等項(xiàng)目，研究結(jié)果旨在為漱口水產(chǎn)品中甲醇與乙醇的檢測(cè)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

6890N氣相色譜儀配有氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)和7683B自動(dòng)進(jìn)樣器，美國(guó)安捷倫公司；GH-500型高純氫氣發(fā)生器，北京市中興匯利科技發(fā)展有限公司；DB-624(30m×0.32mm×1.8μm)毛細(xì)管色譜柱，美國(guó)安捷倫公司；DB-INNOWAX(30m×0.25mm×0.25μm)毛細(xì)管色譜柱，美國(guó)安捷倫公司；PEG-20M(30m×0.32mm×0.5μm)毛細(xì)管色譜柱，大連中匯達(dá)科學(xué)儀器有限公司；甲醇(色譜標(biāo))，以下簡(jiǎn)寫(xiě)MeOH, 含量≥99.9%，天津市津科精細(xì)化工研究所；乙醇(色譜標(biāo))，以下簡(jiǎn)寫(xiě)EtOH,含量≥99.9%，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；高純氮?dú)夂俊?9.999%；N,N-二甲基甲酰胺(色譜純)，以下簡(jiǎn)寫(xiě)DMF，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的制備

將少許DMF溶液加入一個(gè)100mL容量瓶中，分別稱取0.1g甲醇和乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液于容量瓶中，并用DMF溶液定容至刻度，混勻既得濃度為1000mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。用DMF配制濃度為5、10、50、100、150mg/L標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.2.2 樣品的制備

稱取樣品2g，用DMF定容于10mL的容量瓶中，混勻后取清液裝入色譜進(jìn)樣瓶中待測(cè)。

1.2.3 儀器分析條件

GC條件：進(jìn)樣口溫度：200℃；分流進(jìn)樣，分流比：10∶1；進(jìn)樣量：1μL；色譜柱：DB-624(30m×0.32mm，膜厚1.8μm)；恒定流量模式；色譜柱流量：1.0mL/min；升溫程序：初始溫度40℃保持4min，以10℃/min速率升溫至70℃保持1min，以20℃/min速率升溫至220℃保持2min；

FID條件：檢測(cè)器溫度：250℃；氫氣流量：40mL/min；空氣流量：300mL/min；輔助氣流量：42mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑與色譜柱選擇

目標(biāo)物質(zhì)甲醇與乙醇的介電常數(shù)分別是31.2和25.7[18]，根據(jù)相似相溶理論，本研究選擇介電常數(shù)36.71[18]的二甲基甲酰胺作為提取溶劑。由于目標(biāo)物質(zhì)與溶劑均具有一定的極性，適宜選用極性色譜柱進(jìn)行分離?？疾炝?個(gè)型號(hào)的毛細(xì)管色譜柱(DB-INNOWAX，DB-624和PEG-20M)對(duì)標(biāo)樣和樣品中甲醇與乙醇的峰形與分離效果。結(jié)果顯示，在優(yōu)化的氣相色譜儀器條件下3種毛細(xì)管色譜柱分離效果略有差異。峰形方面，標(biāo)樣中的甲醇與乙醇峰形良好(見(jiàn)圖1)；保留時(shí)間方面，DB-624與PEG-20M毛細(xì)管柱的標(biāo)樣譜圖中，甲醇與乙醇的出峰時(shí)間間距較大。在大量實(shí)際樣品干擾測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，PEG-20M柱在甲醇峰處存在干擾(見(jiàn)圖2)，使用DB-624柱則能夠達(dá)到基線分離(見(jiàn)圖3)，膜厚可增加甲醇和乙醇的保留，從而改善分離，因此本實(shí)驗(yàn)的色譜柱選擇DB-624毛細(xì)管柱(30m×0.32mm，膜厚1.8μm)。

(a)DB-624毛細(xì)管柱

圖2 樣品色譜圖：甲醇處存在干擾

圖3 樣品色譜圖：甲醇處干擾被分開(kāi)

以下色譜圖中，1為甲醇，2為乙醇，3為DMF溶劑，4為干擾峰。

2.2 儀器條件優(yōu)化

柱箱溫度是影響物質(zhì)分離的重要因素[19]，甲醇與乙醇均為低沸點(diǎn)溶劑(甲醇沸點(diǎn)64.7℃，乙醇沸點(diǎn)78℃)，而DMF的沸點(diǎn)152.8℃，作為溶劑不會(huì)對(duì)目標(biāo)峰有干擾。柱箱初始溫度選擇從40℃到80℃之間進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果顯示，隨著柱箱初始溫度的升高，甲醇與乙醇的分離度逐漸變小，當(dāng)初始溫度為40℃時(shí)，獲得了較為理想的峰形、出峰時(shí)間和分離度，標(biāo)準(zhǔn)溶液中甲醇與乙醇的氣相色譜圖如圖4所示?；谑谒畼悠分械某煞謴?fù)雜，采用程序升溫的方式除去色譜柱上保留的其它成分。最終確定的升溫條件是初始溫度40℃保持4min，以10℃/min速率升溫至70℃保持1min，以20℃/min速率升溫至220℃保持2min。

圖4 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的氣相色譜圖

2.3 線性范圍、檢出限、定量限

按照1.2.1配制標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，在優(yōu)化的儀器條件下進(jìn)行測(cè)定，如表1所示，甲醇與乙醇在各區(qū)間內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999。滿足色譜測(cè)定的要求。選取陰性漱口水樣品，添加適量混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，按照1.3方法進(jìn)行測(cè)定，以3倍信噪比(S/N=3)和10倍信噪比(S/N=10)計(jì)算甲醇與乙醇的儀器檢出限和定量限，結(jié)合前處理的稀釋倍數(shù)，得到甲醇與乙醇的方法檢出限均為5mg/kg，定量限均為25mg/kg。

表1 甲醇乙醇的線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)檢出限和定量限

2.4 方法的回收率、精密度

選用陰性漱口水樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，添加量分別為25mg/kg、250mg/kg、750mg/kg，每個(gè)濃度分別處理6個(gè)樣品，結(jié)果見(jiàn)表2。在色譜條件下，測(cè)定處理后的樣品，記錄峰面積。通過(guò)分析計(jì)算，甲醇的方法加標(biāo)回收率在92.4%～99.6%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.4%～3.3%之間；乙醇的方法加標(biāo)回收率在95.4%～103.8%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.7%～3.1%之間。

表2 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=6)

另取某一個(gè)濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，連續(xù)重復(fù)進(jìn)樣6次，記錄峰面積。甲醇與乙醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為RSD(n=6)為2.5%、2.1%，表明本方法的精密度良好。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)樣品與空白樣品加標(biāo)的堆疊圖

2.5 穩(wěn)定性

取某一濃度的甲醇及乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于4℃保存，分別于第1天、第3天、第7天進(jìn)樣，每天進(jìn)兩次，記錄各組分峰面積，并計(jì)算其RSD值，見(jiàn)表3。任取精密度實(shí)驗(yàn)樣品1個(gè)，置于4℃保存3天，分別每天進(jìn)行色譜分析，記錄峰面積，并計(jì)算其RSD值，見(jiàn)表4。結(jié)果顯示，甲醇與乙醇的標(biāo)準(zhǔn)溶液在一周內(nèi)保持穩(wěn)定，樣品在3天內(nèi)保持穩(wěn)定，適合于大批量的樣品測(cè)試任務(wù)。

表3 標(biāo)準(zhǔn)溶液穩(wěn)定性試驗(yàn)

表4 樣品穩(wěn)定性試驗(yàn)

2.6 實(shí)際樣品的檢測(cè)

筆者采用上述方法對(duì)52款市售漱口水與實(shí)驗(yàn)室小試樣品進(jìn)行測(cè)試，其中在成分表中注明乙醇原料的18款漱口水樣品中6款漱口水中檢出甲醇；在包裝上面沒(méi)有明確標(biāo)識(shí)乙醇原料的34款漱口水樣品中，其中21款檢出乙醇，7款檢出甲醇。以上共13款檢出甲醇的樣品，甲醇的檢出量均符合漱口水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求[8]。

圖6 陽(yáng)性樣品色譜圖

3 結(jié)論

本研究采用氣相色譜配氫火焰離子化檢測(cè)器的方法，以N,N-二甲基甲酰胺溶液為提取溶劑，同時(shí)測(cè)定漱口水中甲醇與乙醇的含量，并比較了不同的色譜柱的出峰情況以及標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性結(jié)果并優(yōu)化了色譜儀器條件。結(jié)果顯示，選用DMF對(duì)漱口水中的甲醇和乙醇有較好的提取，且其保留時(shí)間不干擾二者的同時(shí)分離與測(cè)定；選用膜厚1.8mm的極性毛細(xì)管氣相色譜柱有助于甲醇和乙醇的同時(shí)分離，在流量1.0mL/min，分流比為10∶1，F(xiàn)ID檢測(cè)器溫度250℃條件下，甲醇和乙醇的保留時(shí)間分別為5.0min和6.3min，回收率、精密度、重復(fù)性和穩(wěn)定性均表現(xiàn)良好。本方法前處理操作簡(jiǎn)便，分析時(shí)間短，靈敏度高，無(wú)干擾，適用于漱口水中甲醇和乙醇含量的快速測(cè)定。