GC-MS法测定化妆品中环硅氧烷类物质

王艳旗，唐毓萍

(华熙生物科技股份有限公司上海研发中心，上海 200131)

硅氧烷是指含有Si-O-Si键的化合物，分链状与环状，按产品应用分为硅油、硅橡胶、硅树脂三大类。硅油具有良好的稳定性、润滑性和透气性，被广泛添加在洗护发产品中。甲基环硅氧烷是以硅氧烷为主链的环状化合物，主要包括六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、十二甲基环六硅氧烷(D6)等，是合成有机硅产品的主要原料，其合成硅油过程中未反应完全的二甲基环硅氧烷单体也会一并进入化妆品产品中。研究发现，这类物质具有持久性和高度富集性及毒性[1]，可能对动物和人体造成神经性毒性和生殖毒性。同时这类物质也可以在自然环境中富集，对自然环境和人体健康产生重大危害。2018年1月11日，欧盟公报公布欧盟委员会(EU)2018/35号修订案，正式对(EC)No 1907/2006(即REACH法规)附录XVII进行修订-新增第70项限制物质，规定水洗化妆品中D4和D5的含量须小于0.1%。目前，我国对化妆品中添加二甲基环硅氧烷尚无法规明确限制，随着消费者对化妆品安全的高度重视，研究化妆品中二甲基环硅氧烷的测定方法就变得尤为重要。

化妆品中二甲基环硅氧烷的测定方法，目前有GC法[2]，GC-MS法[3-4]和气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法[5]。气相色谱法仅以保留时间为定性条件，在化妆品复杂基质条件下容易产生假阳性。气相色谱-串联质谱仪器虽然有高灵敏度和高分辨率等优点，但价格昂贵，普通实验室通常难以配备。GC-MS法灵敏度和特异性高，可以实现很好的定性和定量。本文通过超声提取前处理方式，采取GC-MS外标法定量化妆品中4种二甲基环硅氧烷的含量，为检测以上4种物质提供了新的技术手段。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890B-5977B气相色谱-质谱仪，美国安捷伦公司；KQ300-DE超声波清洗器，昆山舒美超声仪器有限公司；G-16高速离心机，德国Sartorius公司；SECURA225D-1CN分析天平，德国Sartorius公司；VORTEX 2涡旋混合器，德国IKA艾卡。

乙酸乙酯(AR)，国药集团；六甲基环三硅氧烷(纯度98.0%)、八甲基环四硅氧烷(纯度98.0%)、十甲基环五硅氧烷(纯度99.0%)、十二甲基环六硅氧烷(纯度97.0%)，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司。

1.2 标准溶液的制备

标准储备液(1.0 mg/mL)：分别称取D3、D4、D5、D6对照品10 mg，用乙酸乙酯溶解并定容至10 mL容量瓶中，即单标标准储备液。

混合标准品溶液(100 μg/mL)：吸取上述单标标准储备液各1.0 mL于10 mL容量瓶中，乙酸乙酯定容至刻度。

标准工作溶液：取上述混合标准品溶液，用乙酸乙酯逐级稀释成质量浓度为0.05、0.1、0.2、0.5、1、2和10 μg/mL的系列标准工作溶液。

1.3 样品前处理

称取0.2 g(精确至0.000 1 g)化妆品样品，置于10 mL具塞比色管，乙酸乙酯定容至10 mL，涡旋使其分散均匀，超声提取20 min。随后以10 000 r/min转速离心5 min，取上清液经0.22 μm滤膜过滤，待测。

1.4 仪器条件

1.4.1 色谱条件

色谱柱：DB-5MS；进样口温度：280 ℃；升温程序：40 ℃，保持2 min，15 ℃/min升至250 ℃，保持1 min；载气：氦气(纯度>99.999%)，流速1.0 mL/min；进样方式：分流进样，分流比：10∶1；进样量：1 μL。

1.4.2 质谱条件

电离方式：电子轰击电离源(EI)；电子能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；四级杆温度：150 ℃；传输线温度：280 ℃；监测方式：选择性离子扫描方式(SIM)，各待测物定性离子和定量离子见表1；溶剂延迟：3 min。

表1 4种二甲基环硅氧烷的保留时间与定性、定量离子参考

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的选择

二甲基环硅氧烷类为弱极性物质，本试验选取DB-5MS和HP-5MS两种弱极性色谱柱进行比较。结果表明，2种色谱柱均能完全分离D3、D4、D5、D6，且峰型良好。DB-5MS较HP-5MS杂峰少，响应高，故选择DB-5MS为最终色谱柱。

2.2 条件优化

2.2.1 提取溶剂的选择

采取超声提取的方式进行样品前处理。提取溶剂选取乙酸乙酯、甲醇、丙酮、正己烷4种溶剂，选取空白样品进行加标回收计算回收率的方式进行比对，结果见图1。结果表明，样品回收率为乙酸乙酯>正己烷>丙酮>甲醇，这可能由于二甲基环硅氧烷为弱极性分子，根据相似相溶原理，极性小的溶剂对弱极性物质的溶解性可能会好，故本试验选取乙酸乙酯为提取溶剂。

图1 样品回收率不同溶剂提取下的比较

2.2.2 提取时间的选择

本试验选取不同提取时间进行考察，分别选取超声10 min，20 min，30 min和40 min条件，结果表明，超声20 min时基本提取完全，时间加长，结果基本不变。故选取超声时间为20 min。

2.3 检出限和工作曲线

上述标准工作溶液注入气相色谱仪，按照本试验的条件进行测定。以各组分质量浓度(x，μg/mL)为横坐标，以定量离子峰面积(y)为纵坐标进行线性回归，具体结果见表2。结果表明，D3、D4、D5、D6在线性范围内相关系数R2均大于0.999，线性关系良好。逐级稀释对照品溶液进行进样，以各组分响应最小离子的信噪比为3倍和10倍基线噪音时定为检出限和定量限，结果见表2。标准色谱图见图2。

图2 4种二甲基环硅氧烷的总离子流色谱图

表2 4种环状硅氧烷的线性方程和检出限、定量限

2.4 回收率和精密度

称取空白化妆品样品0.2 g，添加0.005 mg/g、0.05 mg/g和0.5 mg/g的D3、D4、D5、D6标准物质，每个质量浓度样品平行测定6次，计算平均回收率和相对标准偏差，结果见表3。由表3可知，3个水平的加标平均回收率在91.5%～109.6%，相对标准偏差RSD%为0.93%～9.58%，显示了较好的准确度和精密度，可以满足日常检测的要求。

表3 加标回收率和相对标准偏差(RSD)

2.5 样品检测

选取市售的洗护类产品10款，包括7款洗发水和3款护发乳，按上述条件测定，具体检测结果见表4。结果显示，有5款产品D3有检出，9款产品D4、D5、D6均有检出，其中1款洗发水中D3-D6均未检出，1款洗发水中D4含量超出限值。通过与化妆品包装成分表对比，成分表中均未标注添加D3～D6，这可能来源于配方中所列有机硅原料合成过程中残留的单体。典型样品的色谱图见图3。

图3 典型样品的总离子流色谱图

表4 样品检测结果

3 结 论

本文采用气相色谱-质谱法同时测定化妆品中D3、D4、D5、D6的含量，4个组分在0.05～10 μg/mL范围内线性关系良好，相关系数R2≥0.999 3，检出限在0.10～0.15 mg/kg，定量限在0.3～0.5 mg/kg。本方法操作简便，精密度良好，测定结果可靠，可以满足化妆品中二甲基环硅氧烷类物质的日常检测。