CN102323358A

CN102323358A - 化妆品中多环芳烃的测定方法

Info

Publication number: CN102323358A
Application number: CN201110271960A
Authority: CN
Inventors: 肖海清; 王宏伟; 于红梅; 操卫; 付艳玲
Original assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Current assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明涉及一种化妆品中多环芳烃的测定方法，采用气相色谱-质谱法测定，测定前将化妆品试样经过前处理过程后供气相色谱-质谱分析。本发明的测定方法适用于化妆品中多环芳烃化合物的测定，所述多环芳烃化合物为萘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[e]芘、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽等9种。可以准确、简便、快速的对化妆品中9种多环芳烃定性和定量。

Description

化妆品中多环芳烃的测定方法

技术领域

本发明涉及一种化学物质的检测方法，尤其是涉及一种化妆品中多环芳烃的测定方法。

背景技术

近年来，随着人民生活水平的提高，人们对化妆品的需求不断高涨，我国已成为世界第8大、亚洲第2大化妆品市场。与此同时，化妆品安全已经日益引起人们的关注，化妆品中所添加的化学物质对人体的健康具有潜在的危害。我国化妆品卫生标准、化妆品卫生规范中明确规定，萘、苯并[a]蒽、屈、苯并[e]醋亚菲、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[j]荧蒽、二苯并[a，h]蒽等9种多环芳烃为化妆品组分中禁用物质。化妆品中多环芳烃的测定对于严格控制化妆品产品质量，防止化妆品对人体产生危害，确保化妆品的使用安全，保障人民群众身体健康具有重要意义。

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是以两个或两个以上之苯环聚合键结而形成之多环碳氢化合物，一般为不完全燃烧或高温热解的产物，主要的来源可分为天然来源及人为燃烧行为来源，自然界中PAHs来自火山爆发、森林及草原火灾的燃烧活动而形成，但是人类的活动已经急速的增加自然环境中PAHs的量，自然界的排放量无法与人类造成的PAHs量相比。人类燃烧行为所产生的PAHs主要来自于石化燃料的燃烧，如机动车辆的废气排放、焦炭炼制工业、沥青制造业及所有使用石化燃料之工业设备等。PAHs通常存在于木馏油、焦油、炼油、染料、润滑油、防锈油、橡胶、塑料等石化产品中。毒性、生态毒性及环境科学委员会(CSTEE)经科学研究证实，多环芳烃脂溶性高，不易降解且易在生物体内积累，具有致癌、致畸和致突变的作用，对人类健康和生态环境具有巨大的潜在危害。有鉴于此，我国化妆品卫生标准、化妆品卫生规范中明确规定，苯并[e]醋亚菲、苯并[a]蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[j]荧蒽、二苯并[a，h]蒽、萘、屈等9种多环芳烃为化妆品组分中禁用物质。

现用于多环芳烃分析测定的方法有纸色谱、薄层色谱、填充柱气相色谱、毛细管柱气相色谱、气相色谱-质谱、高效液相色谱等方法。纸色谱、薄层色谱、填充柱气相色谱等方法能进行定量分析，但分离效能和分析速度比较差。毛细管柱气相色谱法和高效液相色谱法具有很高的分离度，灵敏度高，线性范围宽，定量准确度好，但是在定性上主要依据保留时间。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种准确、简便、快速的测定化妆品中9种多环芳烃的气相色谱方法，为完善《化妆品卫生规范》中的检测方法等提供技术依据。

一种化妆品中多环芳烃的测定方法，采用气相色谱-质谱法测定，测定前将化妆品试样经过如下前处理过程：

(1)提取：

称取化妆品试样0.5g，置于容器中，加入甲醇10-15mL充分混匀，在超声波清洗器中超声提取15-30min，将上清液用环己烷液液萃取4次，每次加入环己烷20mL，合并上层环己烷相，浓缩至约2mL；

(2)净化：采用硅胶-氧化铝复合柱净化法对步骤(1)得到的提取液净化，供气相色谱-质谱分析。

多环芳烃的提取方法有索氏提取法、超声波提取法、固相萃取法、超临界流体提取法、微波萃取法、快速溶剂萃取法等。超声波提取法具有设备便宜、方便快速、溶剂用量少等优点，已成功应用于固体样品中多环芳烃的提取。常用的提取溶剂有丙酮、环己烷、正己烷、二氯甲烷、甲苯、丙酮、乙腈或这些溶剂的混合物。但是申请人研究发现，在用于化妆品中多环芳烃提取时，用上述溶剂超声萃取对大多数多环芳烃化合物的萃取效率都很低，部分多环芳烃化合物存在严重干扰，因此，需要选择更合适的溶剂，增加提取效率减少干扰，并采取适当的净化措施。本申请综合化妆品的特性，提供上述前处理方法，最适用于化妆品中多环芳烃物质的提取和净化，使其可以顺利进行下一步的气相色谱-质谱分析。

本发明的测定方法，其中所述步骤(1)优选步骤为称取化妆品试样0.5g，置于容器中，加入甲醇15mL充分混匀，在超声波清洗器中超声提取30min，再用环己烷液液萃取；其中甲醇分2～3次加入，每次超声提取10～15min，共加入甲醇15mL，超声提取30min。最优选步骤为称取化妆品试样0.5g，置于容器中，先加入甲醇10mL，充分混匀，在超声波清洗器中超声提取15min，将上清液转移至分液漏斗中，下层沉淀再用甲醇重复超声提取2次，一起总共加入甲醇15mL，超声提取30min，合并上清液，再用环己烷液液萃取。

本发明的测定方法，其中所述步骤(2)净化的具体过程为：净化柱下端为使用前用二氯甲烷索氏提取24h以上的脱脂棉，依次用二氯甲烷湿法装填10g活化过的硅胶、5g中性氧化铝，上端为3g无水硫酸钠；用40mL正己烷淋洗硅胶柱，加入步骤(1)的提取液，用25mL正己烷淋洗，弃去洗脱液，用40mL体积比3∶2的正己烷和二氯甲烷混合液洗脱并收集，洗脱液经旋转蒸发浓缩至约2mL，定量转移至1mL刻度试管中，用氮气缓慢吹至1mL，过0.45μm有机滤膜后，供气相色谱-质谱分析。其中浓缩的条件和方法是操作的关键点，对于测定结果的准确性有很大的影响。

本发明的测定方法，其中气相色谱-质谱分离所采用的具体条件，包括色谱柱种类、程序升温条件、进样模式、进样口温度等，是本领域技术人员可以常规选用的；凡是可以有效分离9种目标物质的方法均可以使用。根据本发明的一种优选实施方式，所述气相色谱-质谱分析的测定条件为：色谱柱为30m×0.25mm×0.25μm；程序升温过程为：起始温度50℃，保持2min，以20℃/min升至160℃，之后以4℃/min升至235℃，保持12min，最后以5℃/min升至290℃，保持5min；进样口温度为280℃；色谱-质谱接口温度为280℃；离子源温度为230℃；四极杆温度为150℃；离子源为EI；电离能量为70eV；质量扫描范围为50amu～350amu；载气为氦气，流速1mL/min；进样量为1μL；进样方式为不分流进样。

本发明的测定方法适用于化妆品中多环芳烃化合物的测定，所述多环芳烃化合物为萘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[e]芘、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽等9种。可以准确、简便、快速的对化妆品中9种多环芳烃定性和定量。

本发明的测定方法具体以下技术效果：

1)首次开发了同时测定化妆品中萘、苯并[a]蒽、屈等9种多环芳烃测定的实验方法，填补了技术空白；

2)提供了气相色谱-质谱法测定化妆品中多环芳烃化合物的最优条件；

3)采用常用的检测装置，方法易于普及。

附图说明

图1为9种多环芳烃的选择离子色谱图，其中1：萘；2：苯并[a]蒽；3：屈；4：苯并[b]荧蒽；5：苯并[j]荧蒽；6：苯并[k]荧蒽；7：苯并[e]芘；8：苯并[a]芘；9：二苯并[a，h]蒽。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

实施例1：

一种化妆品中多环芳烃化合物的测定方法，包括以下步骤：

1、样品前处理

(1)提取

称取化妆品试样0.5g(精确到0.0001g)，置于50mL具塞三角瓶中，加入甲醇10mL，充分混匀，在超声波清洗器中超声提取15min，将上清液转移至250mL分液漏斗中，下层沉淀用甲醇重复提取两次，每次2mL，合并上清液，用环己烷液液萃取4次，每次20mL，合并上层环己烷相，浓缩至约2mL。

(2)净化

净化柱下端为脱脂棉(使用前用二氯甲烷索氏提取24h以上)，依次用二氯甲烷湿法装填10g活化过的硅胶、5g中性氧化铝，上端为3g无水硫酸钠。用40mL正己烷淋洗硅胶柱，加入提取液，用25mL正己烷淋洗，弃去洗脱液，用40mL正己烷-二氯甲烷(3+2，v/v)洗脱并收集，洗脱液经旋转蒸发浓缩至约2mL，定量转移至1mL刻度试管中，用氮气缓慢吹至1mL，过0.45μm有机滤膜后，供GC-MS分析。

2、气相色谱-质谱测定条件

对气相色谱-质谱分离所采用的具体条件，包括色谱柱种类、程序升温条件、进样模式、进样口温度等不作限定，凡是可以有效分离9种目标物质的方法均可以使用。

以下给出的是典型的测定条件。

a)色谱柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)；

b)程序升温：起始温度50℃(保持2min)，以20℃/min升至160℃，之后以4℃/min升至235℃，保持12min，最后以5℃/min升至290℃(保持5min)；

c)进样口温度：280℃；

d)色谱-质谱接口温度：280℃；

e)离子源温度：230℃；

f)四极杆温度：150℃；

g)离子源：EI；

h)电离能量：70eV；

i)质量扫描范围：50amu～350amu；

j)载气：氦气，流速1mL/min；

k)进样量：1μL；

l)进样方式：不分流进样；

m)溶剂延迟时间：6min。

典型的色谱分离图图1所示；各物质的特征离子如表1所示：

表1多环芳烃的分子量、特征碎片离子和定量离子

名称	分子式	分子量	特征碎片离子(amu)	定量离子(amu)
					萘	C₁₀H₈	128	128，102，64	128
苯并[a]蒽	C₁₈H₁₂	228	228，114	228
					屈	C₁₈H₁₂	228	228，114	228
苯并[b]荧蒽	C₂₀H₁₂	252	252，126，113	252
					苯并[j]荧蒽	C₂₀H₁₂	252	252，126，113	252
苯并[k]荧蒽	C₂₀H₁₂	252	252，126，113	252
					苯并[e]芘	C₂₀H₁₂	252	252，126，113	252
苯并[a]芘	C₂₀H₁₂	252	252，126，113	252
					二苯并[a，h]蒽	C₂₂H₁₄	278	278，138	278

3、标准溶液的配制和标准工作曲线

储备溶液的配制：分别称取9种多环芳烃标准物质0.1000g(精确至0.1mg)，用二氯甲烷溶解后分别定容至100mL容量瓶中，密封、避光、-18℃保存，有效期1年；

多环芳烃混合标准储备液(40mg/L)的配置：分别准确移取9种多环芳烃标准储备溶液1mL于25mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度，密封、避光、-18℃保存，有效期6个月；

工作溶液的配制：取一定量混和标准储备液，用正己烷稀释，配制成浓度为0.05mg/L，0.1mg/L，0.5mg/L，1mg/L，2mg/L的溶液。置于4℃避光保存，待用。

在设定的色谱条件下，将标准工作溶液按浓度从低到高依次进行测定，以得到的色谱峰的峰面积为纵坐标，对应的各物质的进样浓度为横坐标作图，绘制标准工作曲线。苯并(b)荧蒽、苯并[j]荧蒽和苯并(k)荧蒽这三种物质系同分异构体，以这三种物质的总峰面积和总浓度的对应关系绘制标准工作曲线。

典型的线性方程和定量检测限如表2所示：

表2多环芳烃的线性方程和检测限

4、方法的回收率和精密度

分别向乳液、膏状、霜类、粉状、水类化妆品样品中分别添加100、500、1000ng的多环芳烃标准，在确定的实验条件下，进行了添加回收实验，计算平均测得浓度、回收率和相对标准偏差(RSD)，结果(见表3-7)显示，9种多环芳烃化合物的平均回收率为87.2-100.2％，相对标准偏差为1.3-5.8％。

表3乳液化妆品中多环芳烃的添加回收率(N＝6)

表4膏状化妆品中多环芳烃的添加回收率(N＝6)

表5霜类化妆品中多环芳烃的添加回收率(N＝6)

表6粉状化妆品中多环芳烃的添加回收率(N＝6)

表7水类化妆品中多环芳烃的添加回收率(N＝6)

实施例2：

实际化妆品样品的测定

应用上述方法，对从市场上购买到的化妆品样品(其中包括3种乳液，2种膏状，3种霜类，4种粉状，5种水类化妆品)进行上述9种多环芳烃的测定。本申请所关注的9种物质在这17种化妆品样品中均未检出。

实施例3：

优化实验：

1、前处理步骤：

A.提取条件选择

多环芳烃的提取方法有索氏提取法、超声波提取法、固相萃取法、超临界流体提取法、微波萃取法、快速溶剂萃取法等。超声波提取法具有设备便宜、方便快速、溶剂用量少等优点，已成功应用于固体样品中多环芳烃的提取。常用的提取溶剂有丙酮、环己烷、正己烷、二氯甲烷、甲苯、丙酮、乙腈或这些溶剂的混合物。首先试验了二氯甲烷、正己烷、正己烷-二氯甲烷、二氯甲烷-甲醇、丙酮、丙酮-正己烷、丙酮-甲醇、丙酮-乙睛、丙酮-环己烷、环己烷、二氯甲烷-乙睛等溶剂的萃取效率。结果见表8。

表8不同萃取溶剂的萃取效率(回收率，％)

从表8可以看出，用上述溶剂超声萃取对大多数化合物的萃取效率都很低，部分化合物存在严重干扰，因此，需要选择更合适的溶剂，增加提取效率减少干扰，并采取适当的净化措施。考虑到化妆品的特性，我们选择先用甲醇超声破乳，再用环己烷液-液萃取的提取方式。经过反复试验，发现超声破乳时间超过10min后，延长超声时间对萃取效率并无明显帮助，此外，以0.5g的称样量，甲醇的用量以10-15mL为宜，甲醇用量增加对萃取效率并无明显帮助还增加了液-液萃取时环己烷的用量，为了保证回收率，试验中选择以15mL甲醇分三次总共超声30min。对于液液萃取溶剂，可以选择正己烷或环己烷，试验中发现，用正己烷液液萃取的效果比环己烷差，因此选择环己烷为萃取溶剂，每次用20mL环己烷液液萃取，萃取超过4次之后，再增加萃取次数对多环芳烃的回收率提高作用不大，因此，选择用80mL环己烷分4次液液萃取。

B.净化方式选择

适用于多环芳烃的净化技术有凝胶色谱法、硅胶色谱柱净化法、氧化铝柱净化法、硅胶-氧化铝复合柱净化法，经过反复试验，以硅胶-氧化铝复合柱净化法净化效果较好，回收率也较高，具体净化过程如下：

硅胶柱(300×20mm)为玻璃材质，下端为脱脂棉(使用前用二氯甲烷索氏提取24h以上)，中间用二氯甲烷湿法装填10g活化过的硅胶，接着用二氯甲烷湿法装填5g中性氧化铝，上端为3g无水硫酸钠。先用40ml正己烷淋洗硅胶柱，之后加入浓缩后的样品提取液，用25ml正己烷淋洗(不收集)以洗脱非极性的正构烷烃，最后用40ml正己烷-二氯甲烷(3∶2)淋洗并收集，得到PAHs组分。

C.浓缩过程的优化

有文献报道采用旋转蒸发、N₂吹拂等方法浓缩至干再定容的方法，结果显示萘、的回收率偏低。本申请考察了自然蒸干、烘干、N₂吹干、旋转蒸发至干等过程对多环芳烃回收率的影响，发现萘有挥发损失(表9)。为了防止易挥发组分在浓缩过程中挥发损失，在实验中，待测组分旋转蒸发浓缩至约2mL后，转移至1mL刻度玻璃管中，用柔和N₂吹至1mL，结果表明，9种多环芳烃化合物回收率较高。

表9不同吹干条件的回收率

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种化妆品中多环芳烃的测定方法，采用气相色谱-质谱法测定，其特征在于：测定前将化妆品试样经过如下前处理过程：

(1)提取：称取化妆品试样0.5g，置于容器中，加入甲醇10-15mL充分混匀，在超声波清洗器中超声提取15-30min，将上清液用环己烷液液萃取4次，每次加入环己烷20mL，合并上层环己烷相，浓缩至约2mL；

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述步骤(1)为称取化妆品试样0.5g，置于容器中，加入甲醇15mL充分混匀，在超声波清洗器中超声提取30min，再用环己烷液液萃取；其中甲醇分2-3次加入，每次超声提取10-15min，共加入甲醇15mL，超声提取30min。

3.根据权利要求2所述的测定方法，其特征在于：所述步骤(1)为称取化妆品试样0.5g，置于容器中，先加入甲醇10mL，充分混匀，在超声波清洗器中超声提取15min，将上清液转移至分液漏斗中，下层沉淀再用甲醇重复超声提取2次，一起总共加入甲醇15mL，超声提取30min，合并上清液，再用环己烷液液萃取。

4.根据权利要求1-3任一项所述的测定方法，其特征在于：所述步骤(2)净化的过程为：净化柱下端为使用前用二氯甲烷索氏提取24h以上的脱脂棉，依次用二氯甲烷湿法装填10g活化过的硅胶、5g中性氧化铝，上端为3g无水硫酸钠；用40mL正己烷淋洗硅胶柱，加入步骤(1)的提取液，用25mL正己烷淋洗，弃去洗脱液，用40mL体积比3∶2的正己烷和二氯甲烷混合液洗脱并收集，洗脱液经旋转蒸发浓缩至约2mL，定量转移至1mL刻度试管中，用氮气缓慢吹至1mL，过0.45μm有机滤膜后，供气相色谱-质谱分析。

5.根据权利要求1-4任一项所述的测定方法，其特征在于：所述气相色谱-质谱分析的测定条件为：色谱柱为30m×0.25mm×0.25μm；程序升温过程为：起始温度50℃，保持2min，以20℃/min升至160℃，之后以4℃/min升至235℃，保持12min，最后以5℃/min升至290℃，保持5min；进样口温度为280℃；色谱-质谱接口温度为280℃；离子源温度为230℃；四极杆温度为150℃；离子源为EI；电离能量为70eV；质量扫描范围为50amu～350amu；载气为氦气，流速1mL/min；进样量为1μL；进样方式为不分流进样。

6.根据权利要求1-4任一项所述的测定方法，其特征在于：所述多环芳烃化合物为萘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[e]芘、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽。