CN103115884B - 一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，涉及化妆品中成分组分的测定方法，包括步骤：A.被测样品处理：将被测化妆品制成稀释液；B.光谱测量：B1.准备本底光谱集；B2.确定对羟基苯甲酸酯标准光谱；B3.被测化妆品光谱测量；C.阳性检验和含量测定：C1.阳性检验：计算合并后的矩阵与对羟基苯甲酸酯标准光谱的夹角，夹角大于0.15，判定为阴性，被测化妆品光谱记入本底光谱数据库；夹角值小于0.1，对羟基苯甲酸酯存在于被测化妆品中，样本呈阳性，继续；C2.含量测定：将被测化妆品光谱扣减对羟基苯甲酸酯标准光谱，得出对羟基苯甲酸酯的实际含量。本发明的分析效率高、操作强度小，分析成本低，稳健性好，易于推广应用。

Description

一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法

技术领域

本发明涉及一种化妆品中成分组分的测定方法，尤其是一种化妆品中防腐剂对羟基苯甲酸酯的测定方法。

背景技术

防腐剂对化妆品中的各种有害微生物有良好的抑制作用，但对人的皮肤及其他器官有一定的毒副作用，国家《化妆品卫生规范》规定了防腐剂的使用限制范围。对羟基苯甲酸酯，即尼泊金酯，是目前化妆品中较为常见的防腐剂，其分析方法主要为色谱类方法，包括薄层层析法、气相色谱法、高效液相色谱(HPLC)和毛细管电泳法等。气相色谱法在用于测定含有羟基和羧基等极性物质时，一般需经过甲基硅烷化、衍生化后再用气相色谱定性，定量，因此，在防腐剂检测中受到一定限制；薄层色谱法能进行多种组分的定性，不需要特殊仪器设备，易推广；高效液相色谱法是当前使用最广泛的方法，具有操作简便、灵敏度高等优点。但是采用色谱方法的主要限制是需要分离时间，例如HPLC一个样本的分离时间接近15-20分钟，大批量样本的分析效率低，操作强度大。对于大批量样本的分析操作，流动相等试剂损耗大，分析成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，以解决现有技术存在的上述分析效率低、操作强度大、分析成本高的不足之处。

解决上述技术问题的技术构思：采用已知的与被测组分物质量保持确定关系的被测光谱，该被测光谱以向量形式存储，从含有该被测组分的多组分混合样品测得的混合光谱中逐步扣减被测光谱，获得经过扣除的扣减光谱；另外准备一系列与被测的多组分混合样品组成相似，但不含被测组分的本底混合样品，测取系列光谱，构成本底光谱集，该本底光谱集以矩阵形式存储；再将扣减光谱纳入此本底光谱集得到比对矩阵；选用比对矩阵与被测光谱向量的夹角值作为判断依据，当该夹角值出现最大时，混合光谱中的被测光谱被完全扣除，此扣减光谱对应的物质量即为多组分混合样品中所含被测物的物质量，从而实现多组分混合体系中被测组分的定量。

解决上述技术问题的技术方案是：一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，包括以下步骤：

A.被测样品处理：

将被测化妆品用甲醇稀释，制得稀释液；

B.光谱测量：

B1.准备本底光谱集；

B2.确定对羟基苯甲酸酯标准光谱：

定量配制系列浓度的对羟基苯甲酸酯-甲醇溶液，分别记录各溶液的浓度和190nm-650nm波长范围光谱，记入标准光谱数据库；选择225nm-350nm波长范围光谱，并按系列对羟基苯甲酸酯均以对羟基苯甲酸含量计，进行多变量最小二乘回归，得到对羟基苯甲酸酯标准光谱；

B3.被测化妆品光谱测量：

用光谱仪对步骤A处理后制得的稀释液进行光谱测量，得到被测化妆品光谱；

C.阳性检验和含量测定：

C1.阳性检验：

将被测化妆品光谱纳入本底光谱集，计算合并后的矩阵与对羟基苯甲酸酯标准光谱的夹角，如果夹角大于0.15，判定为阴性，将该被测化妆品的光谱记入本底光谱数据库；如果夹角值小于0.1，则对羟基苯甲酸酯存在于被测化妆品中，样本呈阳性，继续步骤C2；如果夹角大于0.1小于0.15，则样本存疑；

C2.含量测定：

将被测化妆品光谱扣减对羟基苯甲酸酯标准光谱，得出对羟基苯甲酸酯的实际含量。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A.被测样品处理的具体步骤如下：

称取0.5～2克被测化妆品到具塞试管中，加入甲醇5～20.0mL振荡至分散，超声波提取10～15min，转速3500～4500rps，离心5～20min，取上清液过滤，得滤液；将滤液依照滤液吸光度线性范围，定量移取滤液，用甲醇稀释定容至5～20.0mL，得稀释液。

本发明的进一步技术方案是：所述的步骤B1.准备本底光谱集中，本底光谱集通过以下方法收集：

依照被测化妆品的标识配方，测量每种标识配方成分的甲醇溶液光谱，所述的甲醇溶液光谱吸光度需处在光谱仪的线性范围，或是直接采集化妆品各组成原料的光谱，将该甲醇溶液光谱或化妆品各组成原料的光谱记录并存入本底成分光谱库，再依照化妆品类型从本底成分光谱库中按照配方标识建立包含有构成该类化妆品基础成分的本底光谱集。

本发明的进一步技术方案是：所述的步骤B1.准备本底光谱集中，本底光谱集通过以下方法收集：

测定不同批号被测化妆品的光谱，获得一组非共线性光谱集，各光谱间的相关系数小于0.95，进行对羟基苯甲酸酯阳性检验；如果非共线性光谱集呈阴性，即作为本底光谱集；如果非共线性光谱集呈阳性，将对羟基苯甲酸酯的光谱分离去除直至非共线性光谱集检验呈阴性后，用作本底光谱集。

本发明的再进一步技术方案是：在所述的本底光谱集中，不要求体系中其他组分的本底含量已知或与被测化妆品含量相同或相近，只要求本底光谱集的样品组成与被测化妆品相似。

本发明的进一步技术方案是：所述的步骤B2.确定对羟基苯甲酸酯标准光谱中，进行多变量最小二乘回归的方法如下：

根据公式

$Y=\mathrm{XC}=\left(\begin{array}{cc}X1& E\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}C1\\ 1\end{array}\right)$

其中Y是对应系列浓度C的系列测量值构成的矩阵，

X是向量，表示单位浓度下的不同波长下的吸光度，

C是向量，表示系列浓度构成的数组向量，

X1是单位浓度的系列吸光度系数，

E为各波长下的最小二乘回归误差；

每个浓度值依次排列构成矩阵C的第一行(C1)，矩阵C第二行的元素均为1；

有：X＝Y·C^T·(C·C^T)^-1

对于任意浓度c的对羟基苯甲酸酯标准光谱Yc：Y_c＝X·(c 1)^T，T表示转置。

本发明的再进一步技术方案是：所述的步骤C2.含量测定的具体方法如下：

a.依据定量精度设定扣减步长Δ，从被测化妆品光谱中扣除对羟基苯甲酸酯标准光谱，得到扣减光谱，

具体计算步骤为：第i次累计扣减的浓度c_i＝i·Δ，用Y_c＝X·(c_i 1)^T计算出该浓度的对羟基苯甲酸酯标准光谱；扣减光谱等于被测化妆品光谱减去对羟基苯甲酸酯标准光谱，即D＝S-Y_c，D表示扣减光谱，S表示被测化妆品光谱，Y_c表示任意浓度c的对羟基苯甲酸酯标准光谱；

b.将扣减光谱D纳入本底光谱集中，合并得到比对矩阵，即DB＝[D B]，DB表示比对矩阵，B表示本底光谱集；

c.计算对羟基苯甲酸酯标准光谱Y_c向量与比对矩阵DB的空间夹角值θ，存储至夹角系列值T＝[θ₁,θ₂，…]，如果θ₂既小于θ₁，T中元素一直保持单调上升，表明本底光谱集不匹配，需要重新采集；

d.重复步骤a～c，依据预估或粗测定义扣减次数n，经过n次计算得到的T中第i个元素θ_i达到最大，此时的c_i即为被测化妆品中对羟基苯甲酸酯的含量；

e.输出结果，操作结束。

由于采用上述结构，本发明之一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.分析效率高、操作强度小：

由于本发明采用紫外多波长直接测定，经过模型计算，直接定量对羟基苯甲酸酯，不需要分离时间，而且模型建立后，样品测量及定量计算时间小于10秒，其分析效率较高，操作强度较小，非常适合于同类大批量样品的快速分析测定。

2.分析成本低：

由于本发明是基于本底光谱集、被测光谱和样品光谱间矩阵向量角标准，通过逐量扣减方式实现定量，可以采用最常见的一阶光谱仪器的输出数据，没有对数据维数提出特别要求，因此，本发明无需特殊仪器设备，而且试剂消耗量显著降低，从而降低了分析成本。

3.稳健性好：

本发明与现有的单波长、双波长及若干个波长方法相比，抗干扰能力强，可辨识复杂程度高，稳健性好。

4.方法简单：

本发明的分析方法比较简单,无复杂步骤，易于推广应用。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：步骤B2中经多变量最小二乘回归后得到对羟基苯甲酸酯标准光谱图，

图2：步骤B3中被测化妆品的225-350nm波长范围内的光谱，

图3：步骤C2中空间夹角值与扣减次数之间的曲线图。

在上述附图中，图1的横坐标为波长(单位：nm)，纵坐标为吸光度，X1是单位浓度的系列吸光度系数，E为各波长下的最小二乘回归误差；图2的横坐标为波长(单位：nm)，纵坐标为吸光度；图3的横坐标为扣减次数，纵坐标为空间夹角值。

具体实施方式

实施例一：

一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，包括以下步骤：

A.被测样品处理：

分别称取1.00克被测化妆品洗发香波和沐浴露到具塞试管中，加入甲醇10.0mL振荡至分散，超声波提取15min；转速4000rps，离心10min，取上清液过滤，得滤液；将滤液依照滤液吸光度线性范围，定量移取滤液，用甲醇稀释定容至10.0mL，得稀释液；

B.光谱测量：

B1.准备本底光谱集：

依照洗发香波和沐浴露通用的基本配方以及标称配方，将各组分用甲醇稀释至吸光度线性范围，本实施例一控制225nm-350nm波长范围内的吸光度小于2A，测量190nm-650nm波长范围光谱，记录并存入本底成分数据库。

从本底成分数据库中选择被测样品中所含成分的光谱，选取225nm-350nm波长范围构成本底光谱集。

B2.确定对羟基苯甲酸酯标准光谱：

定量配制系列浓度的对羟基苯甲酸甲、乙、丙酯的甲醇溶液，分别记录浓度和系列溶液的190nm-650nm波长范围光谱，记入标准光谱数据库，选择225nm-350nm波长范围光谱，并按系列对羟基苯甲酸酯均以对羟基苯甲酸含量计，进行多变量最小二乘回归，

根据公式

$Y=\mathrm{XC}=\left(\begin{array}{cc}X1& E\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}C1\\ 1\end{array}\right)$

其中Y是对应系列浓度C的系列测量值构成的矩阵，

X是向量，表示单位浓度下的不同波长下的吸光度，

C是向量，表示系列浓度构成的数组向量，

X1是单位浓度的系列吸光度系数，

E为各波长下的最小二乘回归误差；

每个浓度值依次排列构成矩阵C的第一行(C1)，矩阵C第二行的元素均为1；

有：X＝Y·C^T·(C·C^T)^-1

对于任意浓度c的光谱：Y_c＝X·(c 1)^T。

经多变量最小二乘回归后得到对羟基苯甲酸酯标准光谱，如图1。

B3.被测化妆品光谱测量：

用多波长紫外-可见光谱仪对步骤A处理后所得的稀释液进行光谱测量，得到被测化妆品光谱，图2为待测化妆品样品的225nm-350nm波长范围内的光谱；

C.阳性检验和含量测定：

C1.阳性检验：

将被测化妆品光谱纳入本底光谱集，计算合并后的矩阵与对羟基苯甲酸酯标准光谱的夹角，如果夹角大于0.15，判定为阴性，将该被测化妆品的光谱记入本底光谱数据库；如果夹角值小于0.1，则对羟基苯甲酸酯存在于被测化妆品中，样本呈阳性，继续步骤C2；如果夹角大于0.1小于0.15，则样本存疑，该样本不确定是否含有被测物，可能为阳性，不适合定量。

C2.含量测定：

将被测化妆品光谱扣减对羟基苯甲酸酯标准光谱，得出对羟基苯甲酸酯的实际含量，具体步骤如下：

a.依据定量精度设定扣减步长Δ，从被测化妆品光谱中扣除对羟基苯甲酸酯标准光谱，得到扣减光谱，

具体计算步骤为：第i次累计扣减的浓度c_i＝i·Δ，用Y_c＝X·(c_i 1)^T计算出该浓度的对羟基苯甲酸酯标准光谱；扣减光谱等于被测化妆品光谱减去对羟基苯甲酸酯标准光谱，即D＝S-Y_c，D表示扣减光谱，S表示被测化妆品光谱，Y_c表示对羟基苯甲酸酯标准光谱；

b.将扣减光谱D纳入本底光谱集中，合并得到比对矩阵，即DB＝[D B]，DB表示比对矩阵，B表示本底光谱集；

c.计算对羟基苯甲酸酯标准光谱Y_c向量与比对矩阵DB的空间夹角值θ，存储至夹角系列值T＝[θ₁,θ₂，…]，如果θ₂既小于θ₁，T中元素一直保持单调上升，表明本底光谱集不匹配，需要重新采集；

d.重复步骤a～c，依据预估或粗测定义扣减次数n，经过n次计算得到的T中第i个元素θ_i达到最大，(参见图3，P表示空间夹角值θ最大时的扣减次数，该扣减次数为807)，此时的c_i即为被测化妆品中对羟基苯甲酸酯的含量；

e.输出结果，操作结束。

为了验证本发明测定结构的准确性，本申请人还选择了两种不添加对羟基苯甲酸酯的洗发香波和沐浴露样品，分别添加不同量的对羟基苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸丙酯，样品中对羟基苯甲酸酯折算结果如表1的对羟基苯甲酸折算量所示；在该表1中，1-5实验号为洗发香波样本，6-10号实验号为沐浴露样本。

表1样品测定结果

标准偏差Std:3.50％

作为本实施例一的一种变换，在步骤A.被测样品处理中，所述被测化妆品的称取量可以是0.5～2克，加入的甲醇体积可以是5～20.0mL，超声波提取时间可以是10～15min，转速也可以是3500～4500rps，离心时间可以是5～20min，并且制取稀释液时，定量移取滤液，用甲醇稀释定容至5～20.0mL。

作为本实施例一的又一种变换，在步骤B1.准备本底光谱集中，也可以是直接采集化妆品各组成原料的光谱，然后将该化妆品各组成原料的光谱记录并存入本底成分光谱库。

作为本实施例一的又一种变换，所述的步骤B1.准备本底光谱集中，本底光谱集还可以是通过以下方法收集：

测定不同批号被测化妆品的光谱，获得一组非共线性光谱集，各光谱间的相关系数小于0.95，进行对羟基苯甲酸酯阳性检验；如果非共线性光谱集呈阴性，即作为本底光谱集；如果非共线性光谱集呈阳性，将对羟基苯甲酸酯的光谱分离去除直至非共线性光谱集检验呈阴性后，用作本底光谱集。

在上述的本底光谱集中，不要求体系中其他组分的本底含量已知或与被测化妆品含量相同或相近，只要求本底光谱集的样品组成与被测化妆品相似。

Claims (7)

1.一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.被测样品处理：

将被测化妆品用甲醇稀释，制得稀释液；

B.光谱测量：

B1.准备本底光谱集；

B2.确定对羟基苯甲酸酯标准光谱：

定量配制系列浓度的对羟基苯甲酸酯-甲醇溶液，分别记录各溶液的浓度和190nm-650nm波长范围光谱，记入标准光谱数据库；选择225nm-350nm波长范围光谱，并按系列对羟基苯甲酸酯均以对羟基苯甲酸含量计，进行多变量最小二乘回归，得到对羟基苯甲酸酯标准光谱；

B3.被测化妆品光谱测量：

用光谱仪对步骤A处理后制得的稀释液进行光谱测量，得到被测化妆品光谱；

C.阳性检验和含量测定：

C1.阳性检验：

将被测化妆品光谱纳入本底光谱集，计算合并后的矩阵与对羟基苯甲酸酯标准光谱的夹角，如果夹角大于0.15，判定为阴性，将该被测化妆品的光谱记入本底光谱数据库；如果夹角值小于0.1，则对羟基苯甲酸酯存在于被测化妆品中，样本呈阳性，继续步骤C2；如果夹角大于0.1小于0.15，则样本存疑；

C2.含量测定：

将被测化妆品光谱扣减对羟基苯甲酸酯标准光谱，得出对羟基苯甲酸酯的实际含量。

2.根据权利要求1所述的一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：所述步骤A.被测样品处理的具体步骤如下：

称取0.5～2克被测化妆品到具塞试管中，加入甲醇5～20.0mL振荡至分散，超声波提取10～15min，转速3500～4500rps，离心5～20min，取上清液过滤，得滤液；将滤液依照滤液吸光度线性范围，定量移取滤液，用甲醇稀释定容至5～20.0mL，得稀释液。

3.根据权利要求1所述的一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：所述的步骤B1.准备本底光谱集中，本底光谱集通过以下方法收集：

依照被测化妆品的标识配方，测量每种标识配方成分的甲醇溶液光谱，所述的甲醇溶液光谱吸光度需处在光谱仪的线性范围，或是直接采集化妆品各组成原料的光谱，将该甲醇溶液光谱或化妆品各组成原料的光谱记录并存入本底成分光谱库，再依照化妆品类型从本底成分光谱库中按照配方标识建立包含有构成该类化妆品基础成分的本底光谱集。

4.根据权利要求1所述的一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：所述的步骤B1.准备本底光谱集中，本底光谱集通过以下方法收集：

测定不同批号被测化妆品的光谱，获得一组非共线性光谱集，各光谱间的相关系数小于0.95，进行对羟基苯甲酸酯阳性检验；如果非共线性光谱集呈阴性，即作为本底光谱集；如果非共线性光谱集呈阳性，将对羟基苯甲酸酯的光谱分离去除直至非共线性光谱集检验呈阴性后，用作本底光谱集。

5.根据权利要求3或4所述的一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：在所述的本底光谱集中，不要求体系中其他组分的本底含量已知或与被测化妆品含量相同或相近，只要求本底光谱集的样品组成与被测化妆品相似。

6.根据权利要求1所述的一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：所述的步骤B2.确定对羟基苯甲酸酯标准光谱中，进行多变量最小二乘回归的方法如下：

根据公式

$Y=\mathrm{XC}=\left(\begin{array}{cc}X1& E\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}C1\\ 1\end{array}\right)$

其中Y是对应系列浓度C的系列测量值构成的矩阵，

X是向量，表示单位浓度下的不同波长下的吸光度，

C是向量，表示系列浓度构成的数组向量，

X1是单位浓度的系列吸光度系数，

E为各波长下的最小二乘回归误差；

每个浓度值依次排列构成矩阵C的第一行(C1)，矩阵C第二行的元素均为1；

有：X＝Y·C^T·(C·C^T)^-1

对于任意浓度c的对羟基苯甲酸酯标准光谱Yc：Y_c＝X·(c 1)^T，T表示转置。

7.根据权利要求1所述的一种化妆品中对羟基苯甲酸酯的测定方法，其特征在于：所述的步骤C2.含量测定的具体方法如下：

a.依据定量精度设定扣减步长Δ，从被测化妆品光谱中扣除对羟基苯甲酸酯标准光谱，得到扣减光谱，

具体计算步骤为：第i次累计扣减的浓度c_i＝i·Δ，用Y_c＝X·(c_i 1)^T计算出该浓度的对羟基苯甲酸酯标准光谱；扣减光谱等于被测化妆品光谱减去对羟基苯甲酸酯标准光谱，即D＝S-Y_c，D表示扣减光谱，S表示被测化妆品光谱，Y_c表示任意浓度c的对羟基苯甲酸酯标准光谱；

b.将扣减光谱D纳入本底光谱集中，合并得到比对矩阵，即DB＝[D B]，DB表示比对矩阵，B表示本底光谱集；

c.计算对羟基苯甲酸酯标准光谱Y_c向量与比对矩阵DB的空间夹角值θ，存储至夹角系列值T＝[θ₁,θ₂，…]，如果θ₂既小于θ₁，T中元素一直保持单调上升，表明本底光谱集不匹配，需要重新采集；

d.重复步骤a～c，依据预估或粗测定义扣减次数n，经过n次计算得到的T中第i个元素

θ_i达到最大，此时的c_i即为被测化妆品中对羟基苯甲酸酯的含量；

e.输出结果，操作结束。