气相色谱法测定乳液中苯甲醇含量的不确定度评定

王秀霞 顾金花 李小燕 闫顺华

（新疆维吾尔自治区药品检验研究院，乌鲁木齐 830054）

1 前言

苯甲醇，英文名称是Benzhl Alcohol，别名：苄醇、苄基醇，它在化妆品、护肤品里主要作用是溶剂，防腐剂。苯甲醇主要以游离态或酯的形式存在于香精油中，如茉莉花油、依兰油、素馨花香油、风信子油、月下香油、秘鲁香脂和妥鲁香脂中都含有此成分。苯甲醇是极有用的定香剂，是茉莉、月下香、伊兰伊兰等香精调配时不可缺少的香料，可用于配制香皂、日用化妆香精，同时还能起到抗菌防腐的作用。由于苯甲醇能缓慢地自然氧化，一部分生成苯甲醛和苄醚，使市售产品常带有杏仁香味，故不宜久贮［1］。此外，苯甲醇也容易被多种氧化剂（如浓硝酸）氧化成苯甲酸，有可能引起皮肤过敏。《化妆品安全技术规范》（2015 年版）［2］中，当苯甲醇被用作防腐剂时，为准用组分，最大使用浓度为1%，非用作防腐剂时为限用组分，但未给出最大使用浓度。

测量不确定度是评价测量方法合理性、科学性的有效手段之一，可使检测结果更具有可信性、和可比性［3］。本实验按照《化妆品安全技术规范》（2015 年版）4.1 第一法 气相色谱法进行，采用无水乙醇提取样品，经涡旋振荡，50℃水浴加热，超声提取前处理，应用气相色谱方法对化妆品乳液中的苯甲醇含量进行测定，并依据JJF 1059.1−2012《测量不确定度评定与表示》［4］对检测过程中的不确定度进行评定，以期为化妆品质量安全评价提供参考。

2 材料与方法

2.1 材料与试剂

苯甲醇标准品（批号为G165471，纯度为99.8%）；无水乙醇（分析纯，批号为20180220）；化妆品乳液样品为中国食品药品检定研究院提供的能力验证样品。

2.2 仪器与设备

气相色谱仪（7890A 型）；电子天平（Sartorius CAP225D，万分之一）；电子天平（Mettler AE200S，十万分之一）；超声波清洗仪（GM006 型，功率500W）。

2.3 实验方法

2.3.1 苯甲醇标准溶液系列配制

（1）用电子天平（0.01 mg）称取苯甲醇标准品0.05260g 置于50 mL 容量瓶中，用无水乙醇溶解并稀释至刻度，得到浓度（用纯度折算后）为1.04990mg/mL 的储备液。

（2）分别用单标线吸量管和刻度吸管量取0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL 苯甲醇标准储备液至6 个10mL 容量瓶中，用无水乙醇定容至刻度，得到浓度为 0.05249、0.1050、0.2100、0.3150、0.4200、0.5249mg/mL 的标准工作液系列。

2.3.2 样品处理

称取约0.5g 样品（精确至0.1mg）于10 mL 容量瓶中，加入5 mL 无水乙醇，涡旋振荡使样品与提取溶剂充分混匀，置于50℃水浴中加热5 min，超声提取20min，冷却至室温后，用无水乙醇稀释至刻度，混匀后转移至10 mL 刻度离心管中，以5000 r/min 离心5min，上清液经0.45μm 滤膜过滤，滤液作为样品溶液备用。

2.3.3 加标样品制备

（1）基质样品：取上述化妆品乳液为基质样品，基质样品中苯甲醇的含量为0.40%，即4.0mg/g。

（2）称取该基质样品6 份各0.25g 左右于10 mL容量瓶中，分别加入1.0mL 苯甲醇储备液混匀，同供试品制备方法制备

2.3.4 气相色谱条件

DB-FFAP 毛细管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；FID 检测器，程序升温：初始柱温150 ℃，以10 ℃/min 的 速 率 升 温 到180 ℃，保 持3min；以20 ℃/min 的速率升温到230 ℃，保持10 min。高纯氮气作为载气；进样口温度：240 ℃，进样体积：1.0 μL，流速：1.0mL/min，分流进样，分流比为40∶1；检测器温度：250℃，氢气：40mL/min，空气：350mL/min，尾吹气：30mL/min 。

2.3.5 测量数学模型

式中：X——样品中被测组分的残留量，mg/g；

C——从标准工作曲线得到的被测组分溶液浓度，mg/mL；

V——样品溶液定容体积，mL；

m——被测组分的称样量，g。

2.3.6 样品测定的不确定度来源分析

根据实验方法和分析步骤，气相色谱法测定化妆品乳液中苯甲醇残留量的不确定来源用因果图［5］表示如图1 所示。

图1 气相色谱仪测定乳液中苯甲醇含量的不确定来源因果图

3 不确定度的评定

3.1 样品测量引入的不确定度

3.1.1 样品称量引入的不确定度ur(W样)

3.1.2 样品定容引入的不确定度ur(W样)

待测样品用无水乙醇在10 mL容量瓶（A级）中定容，根据JJG196—2006《常用玻璃量器检定规程》［6］，10mL 容量瓶（A 级）的允差为±0.02mL，按均匀分布估算，则：

定容时实验室温度为18.7 ℃，容量瓶校准时温度为20 ℃［7，8］，无水乙醇的体积膨胀系数为7.5×10−4℃−1，则产生体积变化的半宽为10mL×7.5×10−4℃−1×1.3℃=0.00975 mL，假设体积变化为均匀分布，则：

3.1.3 测量重复性引入的不确定度ur(Xˉ)

对10 份平行样品溶液进行测定，测量数据如表1 所示。

表1 样品溶液测量数据

则样品重复测量引入的不确定度为［9，10］：

3.1.4 回收率引入的不确定度ur(R)

对加标样品进行测定，测定和计算结果如表2所示。

表2 回收率测定结果

则回收率引入的不确定度［11，12］为：

根据t 检验，判断偏差是否显著：

当置信度为95%，n−1=5，查t 值临界值分布表可得：t（0.05，5）=2.571，此时t< t（0.05，5），说明回收率对实验结果影响不大，不需用回收率修正样品测定结果。

3.2 标准物质引入的不确定度

3.2.1 标准物质纯度引入的不确定度ur(R样)

苯甲醇对照品的纯度为99.8%，其质量分数标准偏差为0.2%，按均匀分布计算，k= 3，则不确定度为：

3.2.2 标准物质称量引入的不确定度ur(W对)

称量标准物质所使用的天平的最大允许误差为0.05 mg（即0.00005 g）。实际称量苯甲醇的质量为0.05260g。按均匀分布计算，则标准物质称量引入的不确定度为：

3.2.3 标准工作液系列配制过程引入的不确定度ur(V对)

根据2.3.1 可知，苯甲醇标准溶液系列配制过程中使用1mL、2mL、3mL 和5mL 单标线吸量管各1次、使用1mL 和5mL 刻度吸管各1 次，使用10 mL容量瓶6 次，使用50 mL 容量瓶1 次。按照JJG 196−2006《常用玻璃量器检定规程》［13］，假设为均匀分布，则所使用的各类玻璃器具引入的不确定度计算数据如表3、表4 所示。

表3 标准系列溶液配制过程中刻度吸管和吸量管引入的不确定度

表4 标准系列溶液配制过程中容量瓶引入的不确定度

标准工作液系列配制过程中玻璃器具引入的不确定为：

3.2.4 标准曲线拟合引入的不确定度ur(C)

用气相色谱仪对标准工作液系列进行测定（每个浓度点平行测两次），对所得数据进行拟合得到形式为Ai=aCi+b的标准曲线方程，式中a为斜率，b为截距，苯甲醇标准溶液的测量数据如表5 所示。

表5 标准曲线数据

根据标准工作液系列的稀释浓度，利用线性回归方程，可计算得到峰面积的理论值Ai，然后可计算出峰面积A实i的残差A实i-Ai=A实i-（aCi+b）。由公式（2）计算得到标准溶液峰面积残差的标准差SR：

式（2）中，n 为标准工作液系列测定的次数，本实验中，n=2×6=12。

由表2、表5 中的计算结果可知，样品溶液的重复测定次数P=10；苯甲醇标准曲线的斜率a=437.60；样品溶液中苯甲醇浓度的平均值为：Cˉ样=0.2266mg/mL；苯甲醇标准溶液稀释系列浓度的平均值为：Cˉ=0.2712mg/mL，苯甲醇标准工作液系列实测浓度为C实i，mg/mL；

则标准曲线拟合产生的标准不确定度为：

则标准曲线拟合引入的相对标准不确定度为：

3.3 不确定度的合成

3.3.1 相对标准不确定度的合成

3.3.2 扩展不确定度的计算

由表1 可得，苯甲醇样品含量的平均值Xˉ=4.2957mg/g=4.30mg/g，在95%的置信水平下，包含因子k=2，则苯甲醇的扩展不确定度为：

则样品的检测结果为：(4.30±0.69)mg/g。

4 结论

从实验方法上看，苯甲醇样品前处理过程比较简单，称样后超声处理定容即可，因此样品在前处过程中的损失较少，样品回收率比较高，实验结果不用带入回收率进行校正［14］。从计算过程来看，气相色谱仪的定量重复性、标准溶液配制及标准曲线拟合对实验结果的不确定度贡献较大。因此在实验过程中，应确保仪器设备的精密度和稳定性，不断提高实验人员的操作水平，最大程度地降低测定结果的不确定度［15，16］。