顶空-气相色谱-离子迁移谱法快速测定化妆品中5种香料的含量

梁静文,周智明*,刘亚雄,梁柱业,张小媚

(1.国家药品监督管理局化妆品风险评估重点实验室(广东省药品检验所),广州 510525;2.国家药品监督管理局药品快速检验技术重点实验室,广州 510525;3.广东省生物医药科技协同创新中心,广州 510525)

香料可使产品清新自然、气味芬芳,同时具有杀菌的功能。从最初的天然香料发展至今天的合成香料,香料已广泛应用于膏霜类、油蜡类、粉类、香水类和液体洗涤剂类等系列化妆品中。香料虽然在化妆品中的用量很小,但却是引起过敏反应及其他刺激性反应的最常见因素之一。目前,化妆品中使用的香料超过3 000种,而化妆品过敏案例中有35%以上是由香料引起的[1]。《欧盟化妆品法规》规定了香料中26种致敏原物质需在化妆品标签上予以标注[2],包含24种合成香料和2种天然香料。GB/T 22731—2017《日用香精》中列出应用日用香精的十一类产品及产品中限用香料的最高限量[3]。

目前香料的检测方法主要有气相色谱法[4]、液相色谱法[5]及气相/液相色谱-质谱法[6-8]。这些方法取得数据信息涵盖较为全面、可靠性高。气相色谱法曾是香料成分分析的主要手段,但因受到化妆品复杂基质的干扰而无法准确定性。气相色谱-质谱法虽然灵敏、准确,但设备昂贵、样品分析过程复杂。因此,很有必要在现有技术的基础之上,研究一种操作便捷,能准确、快速、全面检测香料的方法。

离子迁移谱是基于气相中不同的气相离子在电场中迁移速率的差异来对化学粒子物质进行表征的一项分析技术。与质谱相比,离子迁移谱不需要真空和特殊气体系统,具有分析过程简便、无需样品前处理、成本低、设备体积小、能耗低等优点。通过非靶向分析,获得产品中已知和未知的特征标记化合物的指纹图谱,在农产品和中药的分级、溯源、鉴伪等方面应用广泛[9-11]。文献[12]采用萃取纳升喷雾离子化的离子迁移谱技术,不经样品前处理快速筛查化妆品中的8种抗生素。文献[13]采用离子迁移谱技术测定保健品中5种非法添加物的含量。有少量离子迁移谱技术应用在化妆品微生物污染迁移[14]、香水鉴别[15]、成分检测[16]等方面。

丙烯酸乙酯、苧烯、反式-2-庚烯醛、芳樟醇、柠檬醛均属于《欧盟化妆品法规》中的致敏原物质,这些成分挥发性强,易在样品前处理过程中损失,气相色谱-质谱法中的常用溶剂乙酸乙酯干扰丙烯酸乙酯的分离。本工作提出了顶空-气相色谱-离子迁移谱法快速筛查化妆品中上述5种香料成分的方法,直接取样或用水稀释样品后顶空进样,采用溶剂标准曲线法定量。通过气相保留时间和离子迁移时间双重定性,大大提高了复杂样品的分离能力和抗基质干扰能力,样品处理简便,可作为化妆品不良反应分析中香料成分的快速筛查方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

FlavourSpec®型气相色谱-离子迁移谱联用仪,配全自动顶空进样器;TQ-8050型气相色谱-质谱联用仪;Elma S300H型超声波清洗器;Eppendorf 5801R型高速离心机;Ika LabDancer型涡旋混合器;Millipore Milli Q Reference型超纯水发生器。

单标准储备溶液:1 000 mg·L-1,分别准确称取5种香料对照品各10 mg(精确到0.000 1 g),用甲醇溶解并定容至10 mL,配制成质量浓度为1 000 mg·L-1的单标准储备溶液,于-18 ℃冷冻保存。

混合标准溶液:5.0 mg·L-1,分别移取5种香料的单标准储备溶液各0.1 mL至20 mL容量瓶中,用水定容,配制成5.0 mg·L-1的混合标准储备溶液,于-18 ℃冷冻保存。

混合标准溶液系列:分别精密移取混合标准溶液0.2,0.4,1.0,2.0,4.0,10.0 mL至10 mL容量瓶中,用水稀释并定容,配制成质量浓度为0.1,0.2,0.5,1.0,2.0,5.0 mg·L-1的混合标准溶液系列,临用现配。

丙烯酸乙酯对照品(CAS号140-88-5,编号LJC0R04,纯度99.78%);苧烯对照品(CAS号 138-86-3,编号J1725038,纯度96.90%);反式-2-庚烯醛对照品(CAS号 18829-55-5,编号F1708057,纯度95.11%);芳樟醇对照品(CAS号 78-70-6,编号K1512038,纯度98.31%);柠檬醛对照品(CAS号 5392-40-5,编号U5DMK-DO,纯度99.20%);1,4-二溴苯(内标)的质量分数不小于95%;乙酸乙酯为色谱纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 顶空条件

自动顶空进样器;进样器温度 85 ℃;孵化温度 80 ℃;孵化时间 20 min;孵化转速 500 r·min-1;进样量 500 μL。

1.2.2 色谱条件

MXT-WAX色谱柱(15 m×0.53 mm,1 μm);柱温 80 ℃;载气为高纯氮气,纯度不小于99.999%,升压程序见表1。

表1 气相升压程序

1.2.3 离子迁移谱条件

迁移管长度 98 mm,管内线性电压 400 V·cm-1;迁移管温度 45 ℃;迁移气为氮气,纯度不小于99.999%,流量 150 mL·min-1;放射源为β射线(氚,3H);离子化模式为正离子模式。

1.3 试验方法

准确称取水剂类、膏霜类、粉剂类样品1.0 g,装入20 mL顶空进样瓶中,直接测定。如样品中香料成分的含量高,可用水适量稀释后测定。

2 结果与讨论

2.1 稀释溶剂的选择

在样品中香料成分含量高时需要稀释后进样,试验考察了水、正己烷、乙酸乙酯和甲醇等4种稀释溶剂的气相离子迁移谱图,上述4种空白溶剂的对比图如图1所示。

图1 4种空白溶剂的气相离子迁移谱图

结果表明:水的挥发性弱,成分简单,背景干净,空白谱图对结果判断影响最小;正己烷、乙酸乙酯和甲醇的反应离子峰响应过载,容易残留,影响对待测组分结果的判断。因此,试验选择水作为标准溶液或样品溶液的稀释溶剂。

2.2 孵化温度的选择

将顶空进样器的孵化温度分别设为40,60,80 ℃,考察了孵化温度对5种香料的峰响应强度的影响,结果见图2。颜色越深表示峰响应强度越高。

1—丙烯酸乙酯;2—苧烯;3—反式-2-庚烯醛;4—芳樟醇;5—柠檬醛

由图2可知,随着孵化温度升高,5种香料的峰响应强度增大,因此试验设定孵化温度为80 ℃。

2.3 空白基质干扰

选择水剂类、膏霜类、粉剂类3种基质的典型化妆品,考察了空白样品基质对5种香料检测的干扰情况。5种香料的混合标准溶液和3种空白样品基质的气相离子迁移谱图见图3。谱图横轴为离子迁移谱的时间轴,纵轴为气相色谱保留时间轴,5种香料的响应区间用方形框出,结果表明3种空白样品基质对5种香料测定均无干扰。

1—丙烯酸乙酯;2—苧烯;3—反式-2-庚烯醛;4—芳樟醇;5—柠檬醛

2.4 标准曲线与检出限

按照仪器工作条件测定混合标准溶液系列,以5种香料的质量浓度为横坐标,对应的峰体积为纵坐标绘制标准曲线。结果表明,5种香料标准曲线的线性范围均为0.1～5.0 mg·L-1,气相色谱保留时间、迁移时间、线性回归方程和相关系数见表2。

表2 5种香料的保留时间、迁移时间、线性参数和检出限

用水逐步稀释混合标准溶液,按3倍信噪比(S/N)计算检出限(3S/N),结果见表2。

2.5 样品分析及方法比对

选择市售的8批水剂类、膏霜类、粉剂类、香水类化妆品,按照试验方法进行测定,计算样品中所含香料的含量,并与中国食品药品检定研究院发布的《化妆品中丙烯酸乙酯等40种原料的检测方法(征求意见稿)》中气相色谱-串联质谱法[17]检测结果进行比对,计算相对偏差,结果见表3。其中,Y8为香水类样品,香料成分含量高,采用水稀释100倍后,取1 mL溶液至顶空瓶中测定。

表3 两种方法的测定结果对比

结果表明,两种方法的测定结果基本一致,相对偏差为-8.6%～10%。

本工作采用顶空-气相色谱-离子迁移谱法测定化妆品中5种香料的含量。利用该方法对实际化妆品进行快速筛查,检测结果与气相色谱-串联质谱法的基本一致。该方法无需样品前处理步骤,使用物质的气相保留时间和离子迁移时间双重定性,操作简便快速,提高了定性的准确度,可作为化妆品不良反应分析中香料成分的快速筛查方法,是快速检测的理想技术手段。