氣相色譜-質(zhì)譜法同時測定化妝品中18種氯代烴類有機(jī)溶劑

湯 娟, 費曉慶, 周 佳, 錢 凱, 董紹偉, 曹麗華, 丁友超*

(1. 南京海關(guān)工業(yè)產(chǎn)品檢測中心, 江蘇 南京 210019; 2. 南京海關(guān)動植物與食品檢測中心, 江蘇 南京 210019; 3. 南京金檢檢驗有限公司, 江蘇 南京 210019)

有機(jī)溶劑在化妝品生產(chǎn)過程中可用于溶解和分散香精、殺菌防腐劑、表面活性劑、油脂和著色劑等,但在美甲用品、防粉刺化妝品和香水等產(chǎn)品中時有發(fā)現(xiàn)一些有毒有害氯代烴類有機(jī)溶劑的存在。長時間接觸含有此類氯代烴類有機(jī)溶劑的化妝品會損害消費者的身體健康,如長期接觸三氯乙烯和二氯甲烷會引起中毒性神經(jīng)衰弱、植物神經(jīng)紊亂和中毒性神經(jīng)末梢炎,長期接觸氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯和三氯丙烷等會引起脂肪肝、肝細(xì)胞壞死和腎功能減退等。《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015版)中明確規(guī)定了1,1,2-三氯乙烷、1,2,3-三氯丙烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷類、二氯乙烯類、四氯乙烯、二氯甲烷等氯代烴類有機(jī)溶劑禁止或限用于化妝品的生產(chǎn)。因此,建立一個快速且有效的化妝品中氯代烴類有機(jī)溶劑的檢測方法變得十分迫切。

目前,國內(nèi)外有關(guān)氯代烴類有機(jī)溶劑檢測的文獻(xiàn)報道中,檢測基質(zhì)主要集中于藥物[1-5]、食品[6,7]、紡織品[8]、塑料制品[9,10]、皮革[11-13]、染整助劑[14]和化妝品[15-18]等,檢測方法主要有氣相色譜法(GC)[19,20]和氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[21,22]。已報道文獻(xiàn)中,涉及的氯代烴類有機(jī)溶劑種類較少。GC-MS結(jié)合了氣相色譜優(yōu)良的分離性和質(zhì)譜鑒定的高選擇性,測定揮發(fā)性氯代烴類有機(jī)溶劑具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。對于沸點較低的氯代烴類有機(jī)溶劑,多數(shù)以頂空-GC-MS測定,但本文不采用頂空進(jìn)樣,使用高沸點試劑作為進(jìn)樣溶劑,取消溶劑延遲時間,建立了GC-MS測定化妝品中18種氯代烴類有機(jī)溶劑的方法。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑和材料

Trace DSQⅡ氣相色譜-質(zhì)譜儀(美國Thermo Fisher公司); LDZ5-2離心機(jī)(美國Sigma公司); Milli-Q超純水系統(tǒng)(美國Millipore公司); HY-4A調(diào)速多用振蕩器(常州潤華電器有限公司); PL602-L和ML54型電子天平(感量0.01 g和0.000 1 g,梅特勒-托利多儀器上海有限公司);聚四氟乙烯有機(jī)相針式濾器(13 mm×0.45 μm,南京泰譜瑞儀器設(shè)備有限公司)。

標(biāo)準(zhǔn)品:二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1,1,2-四氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、五氯乙烷、六氯乙烷、1,2,3-三氯丙烷、1,1-二氯乙烯、順-1,2-二氯乙烯、反-1,2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯和六氯丁二烯均購于德國Dr. Ehrenstorfer公司,純度≥99.0%。正十四烷(純度大于99%, GC級,上海安譜實驗技術(shù)股份有限公司);氯化鈉和無水硫酸鈉(分析純,南京化學(xué)試劑股份有限公司)。

115個實際化妝品樣品均購于市場。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)儲備液:準(zhǔn)確稱取18種氯代烴類有機(jī)溶劑各100 mg,分別用正十四烷溶解并定容至10 mL,配制成質(zhì)量濃度均為10 g/L的18種氯代烴類有機(jī)溶劑標(biāo)準(zhǔn)儲備液,于4 ℃冷藏保存。

標(biāo)準(zhǔn)工作液:分別移取0.5 mL上述18種標(biāo)準(zhǔn)儲備液,置于10 mL容量瓶中,并用正十四烷定容至刻度,配制成500 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液;用正十四烷逐級稀釋,配制成質(zhì)量濃度分別為0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.3 樣品前處理

稱取1.0 g(精確至0.01 g)樣品,置于50 mL離心管中,加入5 mL飽和氯化鈉溶液超聲分散后,加入5 mL正十四烷,常溫下以100 r/min振蕩提取20 min,然后以8 000 r/min離心3 min后,取部分上清液,過膜后供GC-MS測定。必要時用正十四烷稀釋后再進(jìn)樣分析。

1.4 分析條件

色譜條件:色譜柱為Agilent J&W DB-624超高惰性毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×1.4 μm);進(jìn)樣口溫度為250 ℃;載氣為高純氦氣(99.999%);流速為1.0 mL/min;分流進(jìn)樣,分流比為10∶1。升溫程序為初始溫度50 ℃,保持5 min,以10 ℃/min的速率升溫至240 ℃,保持2 min。進(jìn)樣量為1.0 μL。

質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)離子源,電離能量為70 eV,離子源溫度為230 ℃,四級桿溫度為150 ℃,傳輸線溫度為280 ℃,溶劑延遲時間為0 min, 19 min關(guān)閉檢測器,選擇離子監(jiān)測(SIM)模式,18種氯代烴類有機(jī)溶劑的質(zhì)譜分析參數(shù)見表1。

表 1 18種氯代烴類有機(jī)溶劑的保留時間和監(jiān)測離子

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

本研究涉及的18種氯代烴類有機(jī)溶劑極性跨度大,揮發(fā)性差別大,包括多種同分異構(gòu)體和結(jié)構(gòu)相似物,分離難度較大。實驗分別比較了Agilent DB-1 (30 m×0.25 mm×0.25 μm)、DB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、DB-624(30 m×0.25 mm×1.4 μm)、DB-WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)等不同極性的毛細(xì)管柱對18種氯代烴類有機(jī)溶劑色譜分離效果的影響。結(jié)果可知,18種氯代烴類有機(jī)溶劑在DB-624毛細(xì)管柱上均有較高的響應(yīng),在DB-1和DB-5毛細(xì)管柱上,待測組分雖有良好的分離,但響應(yīng)值相對較低。DB-WAX毛細(xì)管柱極性較強(qiáng),在高溫條件下,柱流失較嚴(yán)重。綜上,本文選擇DB-624毛細(xì)管色譜柱作為分析柱,它由6%的氰丙基-苯基和94%的二甲基聚硅氧烷組成,屬于中等極性柱,對非極性和極性化合物均具有較好的分離效果,1,1,2,2-四氯乙烷與1,2,3-三氯丙烷色譜峰雖未完全分離,但根據(jù)它們之間不同的碎片離子可分別進(jìn)行定性和定量。在優(yōu)化的色譜條件下,18種氯代烴類有機(jī)溶劑的SIM色譜圖見圖1。

圖 1 18種氯代烴類有機(jī)溶劑的SIM色譜圖Fig. 1 SIM chromatogram of the 18 chlorinated hydrocarbon organic solventsPeak Nos. 1-18 were the same as that in Table 1.

2.2 提取溶劑的選擇

18種氯代烴類有機(jī)溶劑易揮發(fā),1,1-二氯乙烯和二氯甲烷等有機(jī)溶劑色譜保留時間短,如使用常規(guī)試劑作為提取溶劑,較早出峰的一些待測組分的色譜峰會與溶劑峰重合。因此,實驗選擇高沸點溶劑正十四烷作為溶劑,取消溶劑延遲時間,18種待測組分的色譜峰在正十四烷溶劑峰前完全出峰,且均有較高響應(yīng),保證了待測組分的有效色譜分離和準(zhǔn)確定量,待測組分分離結(jié)束后關(guān)閉檢測器,高溫烘出溶劑和雜質(zhì),延緩了燈絲的使用壽命,同時有效降低了離子源污染。

2.3 提取溶液的優(yōu)化

實驗選用具有良好溶解性的高沸點溶劑正十四烷作為提取溶劑,但正十四烷極性較弱,直接將其作為提取溶劑,會導(dǎo)致極性較大的有機(jī)溶劑提取率相對較低。因此待測樣品中加入氯化鈉溶液以產(chǎn)生“鹽析”效應(yīng),改變待測組分的分配系數(shù)以提高提取率。結(jié)果表明,質(zhì)量濃度小于50 g/L的氯化鈉溶液作用較低,飽和氯化鈉溶液效果最為明顯,“鹽析”效應(yīng)對極性待測組分的提取效率改善尤為明顯。經(jīng)過優(yōu)化可知,1.0 g樣品中加入5 mL飽和氯化鈉溶液可達(dá)到明顯效果,加標(biāo)回收率和靈敏度均能達(dá)到檢測要求。飽和氯化鈉對18種氯代烴類有機(jī)溶劑提取率的影響見圖2。

圖 2 飽和氯化鈉對18種氯代烴類有機(jī)溶劑提取率的影響Fig. 2 Effects of saturated sodium chloride on the extraction rates of the 18 chlorinated hydrocarbon organic solvents Compound Nos. 1-18 were the same as that in Table 1.

2.4 提取條件的優(yōu)化

實驗以液液萃取為主,因此振搖時間、振搖溫度和振搖頻率是提取率的關(guān)鍵因素。結(jié)果表明,升高振搖溫度會導(dǎo)致極易揮發(fā)的有機(jī)溶劑揮發(fā)而使提取率下降,而振搖頻率過快,會導(dǎo)致提取溶液乳化嚴(yán)重。經(jīng)過優(yōu)化,本文選擇在常溫下振搖,振搖頻率為100 r/min。

表 2 18種氯代烴類有機(jī)溶劑的回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

實驗討論了不同振搖時間(0、5、10、15、20、25、30 min)對分析結(jié)果的影響,結(jié)果見圖3。隨著振搖時間的延長,18種氯代烴類有機(jī)溶劑的提取率也隨之增加,當(dāng)振搖時間為20 min時,提取率最高。因此,本文將振搖時間定為20 min。

圖 3 不同振搖時間對18種氯代烴類有機(jī)溶劑提取率的影響Fig. 3 Effect of different shaking time on the extraction rates of the 18 chlorinated hydrocarbon organic solvents

2.5 方法學(xué)評價

2.5.1線性范圍、檢出限和定量限

對1.2節(jié)中的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行分析,以各組分定量離子的峰面積(Y)和對應(yīng)的質(zhì)量濃度(X, mg/L)進(jìn)行線性回歸,得到線性方程,線性相關(guān)系數(shù)(R2)均不小于0.999 2。表明18種氯代烴類有機(jī)溶劑在0.2～100 mg/L內(nèi)線性關(guān)系良好。

在陰性樣品中分別添加不同水平的待測組分,根據(jù)3倍和10倍信噪比分別確定18種氯代烴類有機(jī)溶劑的檢出限(LOD,S/N=3)和定量限(LOQ,S/N=10),結(jié)果見表2。結(jié)果表明,檢出限和定量限分別為0.033～0.049 mg/L和0.10～0.15 mg/L。

2.5.2回收率與精密度

在陰性樣品(口紅(固體)和漱口水(液體))中分別添加3個水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照1.3節(jié)描述進(jìn)行樣品前處理,在優(yōu)化后的GC-MS實驗條件下測定,每個添加水平作6次平行,重復(fù)測定兩次,計算18種氯代烴類有機(jī)溶劑的平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表3。結(jié)果表明,18種氯代烴類有機(jī)溶劑在口紅和漱口水中的平均回收率為92.4%～103.1%和93.3%～102.4%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1%～5.3%和2.8%～5.4%,說明該方法準(zhǔn)確度好，精密度高,適用于化妝品中目標(biāo)化合物的測定。

2.6 實際樣品檢測

應(yīng)用本文建立的方法對市場購買的115個化妝品進(jìn)行測定,這些化妝品包括口紅、香水、指甲油、眼影、粉底液、面霜、乳液、牙膏、漱口水等,涵蓋了可能含有氯代烴有機(jī)溶劑的大部分商品,具有廣泛的代表性。結(jié)果表明,3個指甲油樣品檢測出氯代烴有機(jī)溶劑,檢出物均為四氯乙烯,不符合《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》中的禁用要求,檢出值為11.4～42.0 g/kg。與頂空-GC-MS[15]相比,測定結(jié)果基本相當(dāng),但重復(fù)性更佳,且分析時間短。

表 3 陰性樣品中18種氯代烴類有機(jī)溶劑的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)

表 3 (續(xù))

3 結(jié)論

本文建立了氣相色譜-質(zhì)譜同時測定化妝品中18種氯代烴類有機(jī)溶劑的檢測方法。該方法采用高沸點溶劑正十四烷作為提取溶劑,取消溶劑延遲時間,使極易揮發(fā)待測物能夠得到有效色譜保留和分離,前處理過程利用“鹽析”效應(yīng),極大程度提高了提取率。采用本方法對115個不同用途的化妝品樣品進(jìn)行測定,結(jié)果表明,該方法重復(fù)性好,準(zhǔn)確度高,靈敏度高,可適用于各種化妝品中氯代烴類有機(jī)溶劑的檢測,可用于化妝品品質(zhì)和安全的監(jiān)控。