氣相色譜法測(cè)定化妝品中的甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類

袁月 王超 李瑩 矯筱蔓 史延通

【摘要】本文建立氣相色譜分析法檢測(cè)化妝品中甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類，采用HP-FFAP色譜柱，樣品經(jīng)甲醇超聲提取，外標(biāo)法進(jìn)行定量。結(jié)果表明，甲酸在12～400μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（r=0.9992），方法的檢出限為40μg/g，回收率為95.1%～100.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.3%～2.8%；丙酸在6～200μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（r=0.99995），方法的檢出限為20μg/g，回收率為92.8%～101.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.3%～3.6%。該方法準(zhǔn)確、可靠，適用于化妝品中甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類的檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】化妝品；甲酸及其鹽類；丙酸及其鹽類；氣相色譜法

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.035

Determination of Formic Acid and Propionic Acid and Its Salts in Cosmetics by Gas Chromatography

YUAN Yue，WANG Chao，LI Ying，JIAO Xiaoman，SHI Yantong

（Liaoning Institute for Drug Control，Shenyang 110023，China）

Abstract：To establish a gas chromatographic method for the determination of formic acid and its salts and propionic acid and its salts in cosmetics，the samples were extracted by methanol ultrasonic and quantified by external standard method.The results showed that a good linearity at the concentration range of 12 to 400μg/mL was obtained for formic acid with correlation coefficients of 0.9992. The detection limit of formic acid was 40μg/g，the recoveries were 95.1%～100.5%，and the relative standard deviations（RSD）were 1.3%～ 2.8%.The results showed that a good linearity at the concentration range of 6.0 to 200μg/mL was obtained for propionic acid with correlation coefficients of 0.99995.The detection limit of propionic acid was 20μg/g，the recoveries were 92.8%～101.4%，and the relative standard deviations（RSD）were 2.3%～3.6%.The method is accurate and reliable for the determination of formic acid and its salts and propionic acid and its salts in cosmetics.

Key words：cosmetics；formic acid and its salts；propionic acid and its salts；gas chromatography

甲酸的化學(xué)式CH2O2，分子量46.03，俗名蟻酸，是最簡(jiǎn)單的羧酸，無(wú)色有刺激性氣味的液體，酸性很強(qiáng)，屬于有機(jī)強(qiáng)酸，可用作消毒劑和防腐劑[1]。其本身具有防腐性和毒性，會(huì)引起皮膚、黏膜的刺激癥狀，如紅腫、疼痛，痊愈速度慢[2]，刺激皮膚起泡[3]，是《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）中的限用物質(zhì)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甲酸在化妝品中最大允許濃度為0.5%（以酸計(jì)）[4]。丙酸是一種化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)式CH3CH2COOH。無(wú)色、有腐蝕性的液體，有刺激性氣味。其在酸性介質(zhì)中對(duì)各類霉菌、真菌都有較強(qiáng)的抑制作用，尤其對(duì)防止黃曲霉菌素的產(chǎn)生有特效[5]。丙酸及其鹽類是《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）規(guī)定的可用于化妝品中的限用物質(zhì)，最大允許濃度為2%（以酸計(jì)）[3]。但其對(duì)皮膚和黏膜有刺激作用，如果長(zhǎng)期使用含丙酸及其鹽類過(guò)量的化妝品，會(huì)引起皮膚損傷，嚴(yán)重時(shí)可致皮膚灼傷。

本文分別以甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類作為研究對(duì)象，通過(guò)總結(jié)歸納國(guó)內(nèi)相關(guān)研究工作和實(shí)驗(yàn)，建立了氣相色譜法檢測(cè)化妝品中的甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類分析方法，本方法前處理簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，適應(yīng)性廣、檢測(cè)效率高。該方法的建立，保證了化妝品的質(zhì)量，起到了有效監(jiān)管作用，進(jìn)而更好地維護(hù)消費(fèi)者的權(quán)益，具有十分重要的意義。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與設(shè)備

Agilent 7890A氣相色譜儀；XS105十萬(wàn)分之一天平（瑞士Mettler Toledo公司）；Speader ZH-2渦旋混合器（天津藥典標(biāo)準(zhǔn)儀器廠）；AS3120A超聲波清洗儀；Avanti J-E臺(tái)式冷凍離心機(jī)（美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特股份有限公司）。

1.2試劑

甲酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（formic acid，純度99.2%，BePure）；丙酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（propionic acid，純度99.8%，BePure）；甲醇（HPLC級(jí)）購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3檢測(cè)方法

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取40 mg甲酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，20 mg丙酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解后定容至刻度，混勻，配制成甲酸濃度為4.0 g/L，丙酸濃度為2.0 g/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。再分別移取30、50、250、500、1000μL于10 mL容量瓶中，用甲醇定容，配置成甲酸濃度分別為12、20、100、200、400μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，丙酸濃度分別為6、10、50、100、200μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，所有標(biāo)準(zhǔn)溶液均置于冰箱中4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2樣品溶液的制備

稱取供試品樣品1.0 g于10 mL具塞比色管中，加甲醇8 mL，渦旋振蕩30 s，使試樣與提取溶劑充分混勻，超聲波提取20 min后，用甲醇定容至10 mL，搖勻，以5000 r/min離心10 min，取上清液，經(jīng)0.22μm濾膜過(guò)濾，濾液作為待測(cè)樣液。

1.3.3分析條件

色譜柱：HP-FFAP氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；進(jìn)樣口溫度：220℃；檢測(cè)器溫度：250℃；程序升溫：初始溫度40℃，保持1 min，以50℃/min的速度升值100℃，保持1 min，再以10℃/min的速度升溫至200℃，保持5 min，以50℃/min的速度升溫至240℃，保持11 min。載氣為N2；流速為2.0 mL/min；空氣流速為400 mL/min；H2流速為40 mL/min；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量為1μL；分流比為5∶1。

2結(jié)果與討論

2.1色譜條件的優(yōu)化

選取DB-WAX，HP-INNOWAX，HP-FFAP，HP-20M四種極性色譜柱，經(jīng)過(guò)對(duì)比確定了峰型相對(duì)較好，雜峰相對(duì)較少的色譜柱，最終選取了HP-FFAP色譜柱。以初始溫度40℃，保持1 min，以50℃/min的速度升值100℃，保持1 min，再以 10℃/min的速度升溫至200℃，保持5 min，以50℃/min的速度升溫至240℃，保持11 min。載氣：N2；流速：2.0 mL/min；空氣流速：400 mL/min；H2流速：40 mL/min；進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量：1μL；分流比為5∶1。作為色譜條件來(lái)進(jìn)樣，然后根據(jù)出峰的峰型以及出峰的位置，確定色譜條件。經(jīng)過(guò)色譜柱分離得到甲酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的出峰時(shí)間為1.789 min，丙酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的出峰時(shí)間為5.714 min，峰型尖銳，無(wú)拖尾（如圖1）。

2.2樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

溶劑的選擇：稱取樣品1.0 g置于10 mL具塞比色管中，分別加8 mL甲醇，8 mL乙醚，8 mL乙酸乙酯，按1.3.2的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)樣品進(jìn)行前處理，按1.3.3的色譜條件進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，甲醇的回收率最高，所以選擇甲醇作為溶出化妝品中甲酸和丙酸的溶劑。

提取方式的選擇：選取超聲波提取方法和水浴振蕩提取方法，分別選擇用10 min、20 min、30 min作為提取時(shí)間，按照1.3.2的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行樣品的前處理。結(jié)果顯示，超聲波提取20 min條件最好，所以選擇超聲波提取20 min作為提取條件。

2.3線性回歸方程線性范圍

取甲酸和丙酸標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配置成甲酸濃度分別為12、20、100、200、400μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，丙酸濃度分別為6、10、50、100、200μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，以1.3.3中確定的色譜條件進(jìn)行氣相色譜法分析，以峰面積y作為縱坐標(biāo)，濃度x（μg/mL）作為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。在12～400μg/mL范圍內(nèi)甲酸的峰面積與濃度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9992（見(jiàn)圖2）；在6～200μg/mL范圍內(nèi)丙酸的峰面積與濃度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.99995（見(jiàn)圖3）。

2.4檢出限與定量下限

取1.0 g基質(zhì)空白樣品，加入不同濃度的甲酸和丙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.3.1方法制備待測(cè)溶液，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行逐級(jí)稀釋，得到甲酸的檢出限（S/N=3）和定量下限（S/N=10）分別為40μg/g、120μg/g，丙酸的檢出限（S/N=3）和定量下限（S/N= 10）分別為20μg/g、60μg/g。方法顯示了較高靈敏度，適合于化妝品中甲酸和丙酸含量的檢測(cè)。

2.5回收率與精密度

在化妝水、乳液、油劑類化妝品3種不同空白基質(zhì)中添加不同濃度的甲酸和丙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，每個(gè)質(zhì)量濃度重復(fù)6份，記錄峰面積，按標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算實(shí)測(cè)濃度，以所得實(shí)測(cè)濃度與理論濃度的比值計(jì)算方法的回收率結(jié)果見(jiàn)表1和表2，結(jié)果顯示：不同基質(zhì)的甲酸加標(biāo)回收率在95.1%～ 100.5%，RSD在1.3%～2.8%，不同基質(zhì)的丙酸加標(biāo)回收率在92.8%～101.4%，RSD在2.3%～3.6%，表明方法準(zhǔn)確度良好。

2.6實(shí)際樣品測(cè)定

對(duì)2021年化妝水、乳液、油劑類化妝品21份樣品，按照上述前處理方法和分析條件測(cè)定樣品中甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類的含量均在限量范圍內(nèi)，符合我國(guó)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015版）的要求。

3結(jié)論

本文建立了化妝品中甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類的檢測(cè)方法，采用甲醇提取，毛細(xì)管氣相色譜法，甲酸的回收率在95.1%～100.5%，RSD在1.3%～2.8%；丙酸的回收率在92.8%～ 101.4%，RSD在2.3%～3.6%，回收率較高，方法的精密度較好。適用于化妝品中的甲酸及其鹽類和丙酸及其鹽類的檢測(cè)，適用性強(qiáng)，能滿足大批量檢測(cè)的要求。

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[2]馮勝.精細(xì)化工手冊(cè)[M].廣州：廣東科技出版社，1993.

[3]李祥君.新編精細(xì)化工產(chǎn)品手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.

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[5]方道贈(zèng)，隋玉杰，項(xiàng)林敏.化妝品中丙酸及其鹽類檢測(cè)方法的研究[J].廣東化工，2016，43（18）：77-78.

【作者簡(jiǎn)介】

袁月，女，1987年出生，副主任藥師，碩士，研究方向?yàn)樗幤坊瘖y品理化分析研究。

王超，女，1985年出生，副主任藥師，碩士，研究方向?yàn)樗幤坊瘖y品理化分析研究。

李瑩，女，1984年出生，副主任藥師，碩士，研究方向?yàn)樗幤坊瘖y品理化分析研究。

矯筱蔓，女，1978年出生，主任藥師，碩士，研究方向?yàn)樗幤坊瘖y品理化分析研究。

史延通，男，1975年出生，研究員，碩士，研究方向?yàn)榛瘖y品監(jiān)管。

（編輯：侯睿琪）