高效液相色谱-串联质谱法测定化妆品中7种乙醇胺类化合物的含量

徐 慧,迟少云,王晓雯,王 超,杨 钊

(青岛市食品药品检验研究院,青岛 266071)

乙醇胺类化合物广泛应用于表面活性剂、医药、树脂工业等各个领域,在现代化工业生产中具有重要地位,其在化妆品中主要作为增湿剂、乳化剂、pH调节剂使用。研究表明,此类物质对人体皮肤有一定的刺激性,可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性、脂肪皂化,破坏细胞结构,长期反复接触会出现皮肤色素沉积或者手指溃疡等,严重者甚至可能引起肝、肾损伤,对人体健康产生危害[1]。SN/T 2107—2008《进出口化妆品中一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺的测定方法》将一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等3种乙醇胺类化合物列入质量控制指标;《化妆品安全技术规范(2015年版)》规定三链烷胺类、三链烷醇胺及其盐类物质在驻留类化妆品中的总质量分数应在2.5%以内,原料中仲链烷胺的质量分数最大为0.5%,且不得与亚硝基类化合物一起使用。二甲基乙醇胺及二乙基乙醇胺作为一种添加剂广泛用于化工、医药、化妆品等领域,在化妆品、护肤品中主要用作抗氧化剂、皮肤调理剂,但长期过量使用可致皮肤敏感灼伤,引起皮炎和湿疹,而目前未见相应检验标准,因此有必要建立相应的检验方法并将其列入质量控制指标。

国内外对乙醇胺类化合物的检测研究大多应用于化妆品、食品、医药、废水、纺织化工、气体净化及水泥工业等领域,检测方法主要有滴定法[2]、高效液相色谱法[3]、离子色谱法[4-5]、气相色谱法[6-7]、气相色谱-质谱法[8]、液相色谱-串联质谱法[9]等。目前《化妆品安全技术规范(2015年版)》中对二甲胺、二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等5种乙醇胺类化合物采用离子色谱法定量,气相色谱-质谱法定性,其中离子色谱法分析过程中的影响因素较多,对提取溶液酸度、离子色谱柱的要求较高,且会有阳离子干扰;此外,用气相色谱-质谱法定性时,由于二甲胺沸点低,常在溶剂峰前出峰,加之化妆品基质复杂,增加了样品分析的难度。因此,本工作提出了高效液相色谱-串联质谱法同时测定化妆品中7种乙醇胺类化合物含量的方法,除了对标准中5种乙醇胺类化合物进行定量定性分析外,还增加了二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺的分析,使检测更加全面,为日常化妆品质量监督提供更加快捷、准确的技术保障。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

1260 prime-G6470A 型高效液相色谱-串联四极杆质谱联用仪;AS 10200BT 型超声仪;Sartourious BT125D 型电子天平;MS 3 basic 型涡旋振荡器。

二甲胺标准溶液:2 000 mg·L—1。

单标准储备溶液:取二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺标准品各约30 mg,用体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液溶解,并定容至10 mL,摇匀,配制成二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺质量浓度约3 g·L—1的单标准储备溶液。

混合标准储备溶液:取适量的单标准储备溶液及二甲胺标准溶液于同一容量瓶中,用体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液稀释、定容,摇匀,配制成三乙醇胺质量浓度为0.039 27 g·L—1、二乙基乙醇胺质量浓度为0.028 99 g·L—1、二乙胺质量浓度为0.224 5 g·L—1、乙醇胺质量浓度为0.220 5 g·L—1、二乙醇胺质量浓度为0.229 2 g·L—1、二甲基乙醇胺质量浓度为0.866 0 g·L—1、二甲胺质量浓度为0.160 0 g·L—1的混合标准储备溶液。

二乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺标准品纯度均不小于99.00%;乙腈、甲醇、甲酸、乙酸铵均为色谱纯;试验用水为一级水。

爽肤水(水基类)、润肤乳(乳基类)、滋润面霜(霜基类)等3种不同类型基质的化妆品。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件

Agilent Infinity Lab Poroshell 120 HILIC-Z色谱柱(100 mm×2.1 mm,2.7μm);柱温30 ℃;流动相A 为0.005 mol·L—1乙酸铵溶液,B 为乙腈;流量0.3 mL·min—1;进样体积5μL。梯度洗脱程序:0～5.0 min 时,A 由10% 升至20%,保持3.0 min;8.0～10.0 min 时,A 由20%升 至40%;10.0～10.5 min 时,A 由40% 降 至10%,保持3.5 min。

1.2.2 质谱条件

电喷雾离子(ESI)源,正离子(ESI＋)模式扫描;干燥气温度300 ℃,干燥气流量5 L·min—1;雾化气压力0.3 MPa;鞘气温度250℃,鞘气流量11 L·min—1;毛细管电压3 500 V,喷嘴电压500 V;碰撞气为高纯氮气;动态多反应监测(MRM)模式检测;其他质谱参数见表1,其中“*”代表定量离子。

表1 质谱参数Tab.1 MS parameters

1.3 试验方法

称取样品0.5 g于10 mL 离心管中,加入适量的体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液,振荡2 min,超声提取15 min,冷却至室温后,再用体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液定容至10 mL,过0.22μm 滤膜。若样品溶液过滤困难,则以5 000 r·min—1转速离心5 min后,取上清液过滤。取续滤液1 mL 于5 mL容量瓶中,用体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液稀释至刻度,摇匀,过0.22μm 滤膜,滤液按照仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

2.1.1 色谱柱

试验分别考察了SILICA SG120(150 mm×2.0 mm,5μm)、CAPCELL NH2UG80(150 mm×2.0 mm,5μm)、Agilent Infinity Lab Poroshell 120 HILIC-Z(100 mm×2.1 mm,2.7μm)等3种色谱柱对7种乙醇胺类化合物分离效果的影响[10]。结果表明:使用SILICA SG120、CAPCELL NH2UG80色谱柱时,7种乙醇胺类化合物虽然均有保留,但峰形较差,分离效果不佳;使用Agilent Infinity Lab Poroshell 120 HILIC-Z色谱柱时,除二乙基乙醇胺与二乙胺外,其余5种乙醇胺类化合物在12 min内可实现较好分离,虽然二乙基乙醇胺与二乙胺色谱峰重合,但是优化的质谱条件可以使二者得到分离且互不干扰,满足定性定量的需求。Agilent Infinity Lab Poroshell 120 HILIC-Z色谱柱的填料是亲水性的,乙醇胺类化合物极性较强且含有亲水性基团,因此此类化合物在该色谱柱上的分离效果较好。综上分析,试验选用Agilent Infinity Lab Poroshell 120 HILIC-Z 色谱柱进行分离。混合标准溶液的MRM 色谱图见图1。

图1 混合标准溶液的MRM 色谱图Fig.1 MRM chromatogram of the mixed standard solution

2.1.2 流动相体系

缓冲盐可以破坏填料与目标物的相互作用,将目标物有效地洗脱出来,但是缓冲盐含量过高会增加质谱检测的离子抑制程度,从而对检测灵敏度产生负面影响。根据Agilent Infinity Lab Poroshell 120 HILIC-Z 色谱柱的特性,试验分别选用0.2%(体积分数,下同)甲酸溶液-甲醇、0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-甲醇、0.2% 甲酸溶液-乙腈、0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈作为流动相体系测定同一混合标准溶液。结果表明:以0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-甲醇、0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈为流动相体系时,各目标物重现性较好,而0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈为流动相体系时,7种目标物的响应值及峰形更好。综合考虑出峰时间、分离度和峰形等因素,试验选择的流动相体系为0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈。

2.2 质谱条件的选择

在ESI＋和电喷雾离子源负离子(ESI—)扫描模式下,分别对7 种乙醇胺类化合物单标准溶液(500μg·L—1)进行质谱参数优化。结果表明:7种目标物均在ESI＋扫描模式下获得最佳的准分子离子峰,并得到最优的碎裂电压;通过二级质谱扫描,选择特征峰明显、丰度较高的两个子离子分别作为定量及定性离子,并优化其碰撞能量,最终得到7种目标物完整的MRM 方法。优化的质谱参数见1.2.2节。

2.3 基质效应

试验采用相对响应值法进行基质效应的考察[11-13]。按照1.3节试验方法处理水基类、乳基类和霜基类共3 种类型的阴性样品,分别用体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液(溶剂)和空白样品溶液配制300μg·L—1的混合标准溶液和空白基质加标混合标准溶液,测定后计算目标物在两种溶液中的定量离子峰面积的比值;若目标物在空白基质和溶剂中的定量离子峰面积的比值为0.8～1.2,证明基质干扰程度较低。结果显示:7种目标物在水基类空白基质和溶剂中的定量离子峰面积的比值为0.9～1.1,在乳基类空白基质和溶剂中的定量离子峰面积的比值为0.8～0.9,在霜基类空白基质和溶剂中的定量离子峰面积的比值为0.8～1.2,说明本方法基质效应在可接受范围内。

2.4 专属性试验

选取水基类、乳基类和霜基类共3种类型的阴性样品,分别按照1.3节试验方法进样测定,结果发现3种类型的样品在ESI＋扫描模式下均未见干扰7种目标物的色谱峰,说明方法的专属性良好。

2.5 标准曲线和检出限

分别取混合标准储备溶液100,250,500,1 000,2 000,3 000μL至50 mL容量瓶中,用体积比1∶9的0.005 mol·L—1乙酸铵溶液-乙腈混合液稀释至刻度,配制成6个浓度水平的混合标准溶液系列。按照仪器工作条件测定,以目标物的质量浓度为横坐标,对应的定量离子峰面积为纵坐标绘制标准曲线,结果见表2。

表2 线性参数和检出限Tab.2 Linearity parameters and detection limits

以3倍信噪比(S/N)计算检出限(3S/N),结果见表2。

2.6 精密度和回收试验

按照试验方法分别对水基类、乳基类和霜基类共3种类型的阴性样品进行低、中、高等3个浓度水平加标回收试验,每个浓度水平平行测定6 次,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表3。

表3 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表3可知,7种乙醇胺类化合物的回收率为88.0%～115%,测定值的RSD 为0.20%～5.7%。说明该方法具有良好的准确度和精密度,可满足相关定量分析要求。

2.7 样品测定

按照试验方法对本地区抽检的20批化妆品进行分析,其中17批化妆品中均未检出目标物,3批化妆品中检出三乙醇胺,包括1批乳液、1批婴儿面霜、1批面膜产品,质量分数分别为0.46%,0.17%,1.0%,均未超过三乙醇胺在驻留类化妆品中的最大允许使用量2.5%。阴性样品和阳性样品的色谱图见图2。

图2 阴性样品和阳性样品的色谱图Fig.2 Chromatograms of the negative and positive samples

本工作提出了高效液相色谱法-串联质谱法测定化妆品中7种乙醇胺类化合物含量的方法。该方法专属性强、灵敏度高、操作简便,能在较短时间内完成整个检测,大大提高了工作效率,完善了《化妆品安全技术规范(2015年版)》中乙醇胺类化合物的定性定量方法,为化妆品的质量控制提供了有力的技术支持。