車文軍，沈 珺，王燕芹，王小丹，浦 婕

(1.蘇州世譜檢測技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州 215123；2.蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院 藥學(xué)院，江蘇 蘇州 215009；3.南京林業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南京 210037)

靜態(tài)頂空/氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測定化妝品中22種有毒揮發(fā)性有機(jī)溶劑殘留

車文軍1*，沈 珺2，王燕芹3，王小丹1，浦 婕1

(1.蘇州世譜檢測技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州 215123；2.蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院 藥學(xué)院，江蘇 蘇州 215009；3.南京林業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南京 210037)

以2015版《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的常見禁用及限用有毒揮發(fā)性有機(jī)溶劑為研究對象，建立了靜態(tài)頂空/氣相色譜-質(zhì)譜法(SHS/GC-MS)同時(shí)測定化妝品中22種有毒揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOC)(二氯甲烷、順式-1，2-二氯乙烯、反式-1，2-二氯乙烯、2-氯-1，3-丁二烯、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、苯、四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、四氯乙烯、氯苯、乙苯、三溴甲烷、間二甲苯、對二甲苯、苯乙烯、鄰二甲苯、異丙苯、1，4-二氯苯、1，2-二氯苯、六氯丁二烯)殘留的檢測方法。試樣在80 ℃下30 min靜態(tài)頂空，經(jīng)DB-1柱分離后，采用選擇離子監(jiān)測模式(SIM)進(jìn)行定性定量分析。優(yōu)化了頂空、色譜和質(zhì)譜參數(shù)，結(jié)果表明：22種VOC在0.5～50 ng/mL濃度范圍內(nèi)均呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.99，在1.0，2.0，5.0 ng/mL 3個(gè)濃度加標(biāo)水平下的平均回收率為80.3%～102.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=6)為6.4%～9.9%，檢出限為0.2～5.0 ng/g。結(jié)果表明，該方法簡便、靈敏、準(zhǔn)確，具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，適合于化妝品中22種VOC殘留的篩查和確證檢測。

靜態(tài)頂空；氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)；化妝品；揮發(fā)性有機(jī)溶劑；測定

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活消費(fèi)水平的日益提高，化妝品逐漸成為人們生活中不可或缺的產(chǎn)品之一，與消費(fèi)者健康密切相關(guān)。而隨著化妝品工業(yè)迅猛發(fā)展，化妝品中使用的原材料和各種功能性添加劑日趨增多，化妝品組分中有毒揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOCs)既可從原材料中帶入[1]，亦可被化妝品生產(chǎn)者人為地加入以改善產(chǎn)品的性能[2]。長期接觸此類含有毒性有機(jī)溶劑的化妝品嚴(yán)重危害到費(fèi)者的身心健康[3-4]，因此有效地檢測出化妝品中的VOCs殘留，對維護(hù)消費(fèi)者的健康和權(quán)益具有重要意義。

目前，我國現(xiàn)行的《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015)中尚無針對有毒VOCs的比較全面的檢驗(yàn)方法[5]。在歐洲、日本及美國等發(fā)達(dá)國家也均無化妝品中VOCs的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。近年來，國內(nèi)外對飲用水中VOCs的檢測已多有研究[6-9]。與飲用水相比，化妝品基質(zhì)復(fù)雜，干擾多，分析難度較大[10]。而針對化妝品中有機(jī)溶劑殘留的檢測研究較少，主要采用頂空氣相色譜法[11]。但對于多組分的溶劑體系，使用氣相色譜法進(jìn)行殘留測定時(shí)，往往會(huì)因存在某些沸點(diǎn)及性質(zhì)較為接近的溶劑，導(dǎo)致溶劑的定性困難。其次，化妝品中的成分多且雜，香精香料含量較多，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果干擾大，導(dǎo)致檢出限高，定量分析精密度不夠[12-13]。本研究結(jié)合頂空進(jìn)樣，氣相色譜-質(zhì)譜檢測技術(shù)，通過優(yōu)化頂空及色譜-質(zhì)譜參數(shù)條件，建立了一種同時(shí)檢測化妝品中22種有毒VOCs的方法。本方法前處理簡單，靈敏度高，定性定量準(zhǔn)確，為化妝品中禁限用有毒有機(jī)溶劑的檢測分析提供了技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Trace ISQ 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，配備triplus 三合一自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)(美國Thermo公司)；超純水儀(美國Millipore公司)。 二氯甲烷、順(反)式-1，2-二氯乙烯、2-氯-1，3-丁二烯、苯、四氯化碳、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、三氯乙烯、甲苯、四氯乙烯、氯苯、乙苯、三溴甲烷、間二甲苯、對二甲苯、苯乙烯、鄰二甲苯、異丙苯、1，4-二氯苯、1，2-二氯苯、六氯丁二烯22種VOCs的混標(biāo)(上海百靈威公司)；氯化鈉為優(yōu)級純；甲醇為色譜純。

1.2 樣品前處理

稱取樣品約5.000 g(精確至1 mg)于100 mL 具塞刻度管中，加水至刻度，混勻備用。對于難溶于水的樣品，加少量甲醇分散后定容(甲醇< 1%),混勻備用。在設(shè)定的色譜條件下，取待測樣液10.0 mL 于已加入1.0 g NaCl的頂空瓶內(nèi)，立即壓上瓶蓋輕輕搖勻。80 ℃下平衡30 min，取1 mL氣體注入氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。

1.3 儀器條件

1.3.1 頂空條件 頂空溫度：80 ℃；平衡時(shí)間：30 min；進(jìn)樣針溫度：120 ℃；進(jìn)樣體積：1.0 mL。

1.3.2 色譜條件 色譜柱：DB-1(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱流量：1.0 mL/min；分流比：50∶1；進(jìn)樣口溫度：220 ℃；柱溫：35 ℃(保持5 min)，以5 ℃/min 升溫至120 ℃，再以30 ℃/min 升溫至220 ℃(保持5 min)。

1.3.3 質(zhì)譜條件 EI源；傳輸線溫度：250 ℃；離子源溫度：230 ℃；監(jiān)測模式：選擇離子掃描(SIM)，22種VOCs的特征離子及定量離子見表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件的優(yōu)化

2.1.1 頂空平衡溫度的選擇 考察50 ng/mL的7種VOCs(順式-1，2-二氯乙烯、氯苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、苯乙烯、異丙苯)分別在40，50，60，70，80，90 ℃條件下平衡30 min的響應(yīng)強(qiáng)度，得到平衡溫度與定量離子峰面積的關(guān)系。結(jié)果顯示，溫度對定量離子峰面積的影響因待測組分的不同而不同，沸點(diǎn)越低，對溫度的影響越明顯。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相同標(biāo)樣濃度(即相同頂空氣體濃度)、相同平衡時(shí)間的條件下，在40～80 ℃時(shí)，大部分有機(jī)溶劑的離子峰面積隨著溫度的升高而增大，分析靈敏度隨之升高；在80～90 ℃之間，離子峰面積呈下降趨勢?？紤]到化妝品組分的復(fù)雜性并結(jié)合所測多種VOCs的綜合趨勢，選擇80 ℃作為最佳頂空平衡溫度。

表1 22種VOCs的保留時(shí)間、特征離子、定量離子、相關(guān)系數(shù)、加標(biāo)回收率、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、檢出限及定量下限Table 1 Retention time,characteristic ion and quantitative ion，spiked recoveries，relative standard deviations，limits of detection(LODs) and limits of quantitation(LOQs) for 22 kinds of VOCs

2.1.2 頂空平衡時(shí)間的選擇 頂空平衡時(shí)間取決于被測組分分子從樣品基質(zhì)到氣相的擴(kuò)散速度，即與分子大小、介質(zhì)黏度及溫度有關(guān)。由于樣品的性質(zhì)差別大，平衡時(shí)間很難預(yù)測。本實(shí)驗(yàn)考察了50 ng/mL的7種VOCs(間二甲苯及對二甲苯、乙苯、苯乙烯、異丙苯、氯苯、順式-1，2-二氯乙烯)在80 ℃條件下不同平衡時(shí)間(20，25，30，35，40 min)的響應(yīng)強(qiáng)度。結(jié)果顯示，在20～30 min之間，7種物質(zhì)的定量離子峰面積均隨著平衡時(shí)間的延長而呈不同程度的增加；而在30～40 min之間，峰面積隨著平衡時(shí)間加長均呈下降趨勢。數(shù)據(jù)表明：平衡時(shí)間為30 min時(shí)，氣液兩相基本達(dá)到平衡，峰面積最大。故確定30 min為最佳頂空平衡時(shí)間。

2.1.3 色譜柱的選擇 由于非極性或弱極性固定液具有較高的柱效和抗氧化能力。根據(jù)待測物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及方法通用性，實(shí)驗(yàn)選用非極性柱DB-1及弱極性DB-5兩種毛細(xì)管氣相色譜柱進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)[14]。結(jié)果顯示：22種VOCs在DB-1柱上的響應(yīng)值略高于DB-5柱，且DB-1柱為非極性柱，更能耐受高溫，柱流失低。但實(shí)驗(yàn)中，兩根色譜柱均無法將間二甲苯和對二甲苯分開，考慮到現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中二甲苯一般以鄰、間、對二甲苯3 種物質(zhì)的總量來計(jì)，最終確定選用DB-1毛細(xì)管柱進(jìn)行分析。

2.1.4 氣相分析其他條件的優(yōu)化 在離子源溫度180 ℃，傳輸線溫度200 ℃的條件下，考察了22種VOCs 在不同柱溫下的分離效果。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)22種VOCs 的色譜峰峰形并不理想，分析可能由于離子源和傳輸線溫度低導(dǎo)致離子化效率低的緣故。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，最終調(diào)整傳輸線溫度為250 ℃，離子源溫度為230 ℃，柱溫程序?yàn)槌跏紲囟?5 ℃(保持5 min)，以5 ℃/min 升至120 ℃，再以30 ℃/min 升至220 ℃(保持5 min)，柱流量為1.0 mL/min，進(jìn)樣體積為1 mL，分流比為50∶1時(shí)得到理想峰形，其總離子流圖如圖1所示。

圖1 22種有毒揮發(fā)溶劑混標(biāo)的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of 22 VOCs mixed standard solution the numbers denoted were the same as that in Table 1

2.2 鹽析作用

在樣品測定中，基質(zhì)常對分析過程有顯著干擾，直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在待測樣品的水溶液中加入NaCl，并通過調(diào)節(jié)NaCl濃度來改變揮發(fā)性組分的分配系數(shù)，可減小基質(zhì)效應(yīng)[15]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：加入低濃度的NaCl時(shí)，對測定結(jié)果幾乎無影響；逐漸升高NaCl的濃度直至飽和時(shí)，基質(zhì)效應(yīng)消除明顯，最終確定在10 mL溶液中加入1 g NaCl，該條件下的加標(biāo)回收率和靈敏度均能滿足分析要求。

2.3 檢出限、定量下限、回收率與精密度

在0.5～50 ng/mL的濃度范圍內(nèi)，目標(biāo)化合物的峰面積與其質(zhì)量濃度均呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.99。采用本方法對市售的多種化妝品中分別添加1.0，2.0，5.0 ng/mL 3種質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)樣品平行測定6次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可見，3種加標(biāo)濃度下各組分的平均回收率分別為80.3%～90.0%，80.6%～96.4%，91.4%～102.7%。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=6)為5.9%～9.9%，檢出限為0.2～5.0 ng/g，定量下限為0.67～16.6 ng/g。均能滿足微量分析的要求。

對表1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，樣品在低濃度(1.0 ng/mL)加標(biāo)時(shí)回收率相對偏低，而在較高濃度(5.0 ng/mL)加標(biāo)時(shí)回收率較高。分析其原因可能是由于所測VOCs組分較多，沸程較寬，某些待測物在分析過程中發(fā)生部分冷凝現(xiàn)象，從而導(dǎo)致待測物損失，且當(dāng)待測物濃度較低時(shí)，損失的相對量較大，導(dǎo)致回收率偏低。

2.4 實(shí)際樣品的測定

利用本方法對市售的洗面奶、營養(yǎng)水、美白保濕乳、洗發(fā)露、沐浴露、緊致眼霜、蘆薈膠、指甲油、胭脂和唇膏等50種化妝品進(jìn)行檢測。共檢出4個(gè)陽性樣品，結(jié)果為：某款指甲油1中檢出二氯甲烷469.71 ng/g，甲苯為3.92 ng/g；某指甲油2中檢出1，2-二氯乙烷431.85 ng/g，甲苯3.92 ng/g；某沐浴露和胭脂中分別檢出甲苯13.79 ng/g和6.43 ng/g。

研究結(jié)果表明該方法樣品前處理簡單，靈敏度高、重現(xiàn)性好，可用于化妝品中22種VOCs的篩查和確證檢測，并為管理部門加強(qiáng)化妝品監(jiān)管提供了技術(shù)支持。

[1] Bai L，Liao L C，Yan Y Y，Wang Z L，Nie J S.J.LawMed.(白璐，廖林川，顏有儀，王周麗，聶佳珊.法律與醫(yī)學(xué)雜志)，2005，12(2)：135-136.

[2] Chen H Y，Xu Y H.Chin.J.Health.Lab.Technol.(陳華宜，許瑛華.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志)，2003，19(7)：1466-1469.

[3] Chen K，Yao Y Y.Environ.Monit.Chin.(陳琨，姚媛艷.中國環(huán)境監(jiān)測)，2011，27(2)：59-62.

[4] Huang R，Ye J，F(xiàn)u X H.Chin.Surf.Deterg.Cosmet.(黃榮，葉峻，傅小紅.日用化學(xué)工業(yè))，2014，44(1)：39-49.

[5] China Food and Drug Administration:Safety and Technical Standards for Cosmetics(國家藥品食品監(jiān)督總局.化妝品安全技術(shù)規(guī)范)，2015.

[6] Liao W，Ghabour M，Draper，William M，Chandrasena E.Chemosphere，2016，158：171-176.

[8] Han J Y，Zhang Z W，Lu B，Wang X Z，Zhang L.J.Environ.Health(韓嘉藝，張振偉，魯波，王喜智，張嵐.環(huán)境與健康雜志)，2015，32(3)：237-239.

[9] Gan F J，Chen Y M，Zhong S T，Zhang S B，Zhou M C.Chin.J.HealthLab.Technol.(甘鳳娟，陳硯朦，鐘淑婷，張少彬，周明燦.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志)，2008，18(1)：92-93.

[11] Xu Y H，Zhu B H，Zhong X H，Li S X.Chin.J.Chromatogr.(許瑛華，朱炳輝，鐘秀華，李少霞.色譜)，2010，28(1)：73-77.

[12] Bayer C W，Black M S，Galloway L M.J.Chromatogr.Sci.，1988，26(4)：168-173.

[13] Vila M，Lamas J P，Garci J C，Dagnac T，Llompart M.J.Chromatogr.A，2015，1405：12-22.

[14] Jin M C，F(xiàn)u Z M ，Wang L.Chin.J.Chromatogr.(金米聰，符展明，王立.色譜)，2000，18(2)：158-159.

[15] Zhu Y，Yang Y W.Chin.J.HealthLab.Technol.(朱英，楊艷偉.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志)，2006，16(2)：248-250.

Simultaneous Determination of 22 Toxic Volatile Organic Solvent Residues in Cosmetics by Static Headspace/Gas Chromatography-Mass Spectrometry

CHE Wen-jun1*,SHEN Jun2,WANG Yan-qin3,WANG Xiao-dan1,PU Jie1

(1.Suzhou Shipu Testing Technology,Suzhou 215123,China；2.College of Pharmacy,Suzhou Vocational Healthy College,Suzhou 215009,China；3.College of Science,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China)

Based on the Safety and Technical Standards for Cosmetics(2015),a staticheadspace/gas chromatography-mass spectrometric(SHS/GC-MS) method was established to analyze 22 volatile organic compounds(VOCs) residues,including dichloromethane,cis-1，2-dichloroethene,trans-1，2-dichloroethylene,2-chloro-1，3-butadiene,trichloromethane,1，2-dichloroethane,benzene,carbon tetrachloride,trichloroethylene,methylbenzene,tetrachloroethylene,chlorobenzene,ethylbenzene,tribromomethane,m-xylene,p-xylene,phenylethylene,o-xylene,isopropylbenzene,1，4-dichlorobenzene,1，2-dichlorobenzene and hexachlorobutadiene in cosmetics.The experimental conditions for SHS/GC-MS,such as headspace conditions,analytical conditions of GC,quantitative ion's selection and concentration of the samples were optimized.The cosmetic samples were extracted and cleaned-up by headspace at 80 ℃ for 30 min,determined and quantified by MS.22 kinds of VOCs had good linear relations in the range of 0.5-50 ng/mL with correlation coefficients higher than 0.99.The spiked recoveries ranged from 80.3% to 102.7%,with relative standard deviations(RSD) of 6.4%-9.9%.The limits of detection were in the range of 0.2-5.0 ng/g.This method had the advantages of simplicity,sensitivvity,accurancy, good reproducibility and stability,and was suitable for the screening and analysis of VOCs residues in cosmetics.

static headspace;gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS);cosmetics；volatile organic compounds(VOCs);determination

2016-11-04；

2017-01-13

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.05.022

O657.71;TQ047.8

A

1004-4957(2017)05-0697-04

*通訊作者：車文軍，碩士，高級工程師，研究方向：分析化學(xué)，Tel:13813960939，E-mail:cwj1218@126.com