程紅新 陸軍

【摘要】 本文對高效液相色譜法測定化妝品中甲基氯異噻唑啉酮含量進行了不確定度分析，計算出樣品含量為0.000991%時的合成不確定度和擴展不確定度。

【關(guān)鍵詞】 不確定度;甲基氯異噻唑啉酮;化妝品;高效液相色譜法

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.017

Analysis of Uncertainty in Determination of 5-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one in Cosmetic

CHENG Hong-xin，LU Jun

（Liaoning Institute for Drug Control，Shenyang 110036，China）

Abstract： The uncertainty of determination of 5-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one in cosmetic using high performance liquid chromatography was analyzed in this paper. When the 5-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one content in the sample was 0.000991%，the combined uncertainty and extended uncertainty were calculated.

Key words： uncertainty;5-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one;cosmetic;high performance liquid chromatography

化妝品中因含有大量的水分、營養(yǎng)物質(zhì)，易滋生細(xì)菌、真菌等微生物，故一般使用防腐劑，確保其使用安全。甲基氯異噻唑啉酮（5-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one，簡稱MCI）與甲基異噻唑啉酮（2-methylisothiazol，簡稱MI）的混合物作為一種防腐劑，被廣泛應(yīng)用在淋洗類化妝品中，商品名為卡松?！痘瘖y品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）準(zhǔn)用防腐劑列表中卡松最大允許使用濃度僅為0.0015%，其中這兩種成分的質(zhì)量比約為m（MCI）：m（MI）=3：1，并常含有少許氯化鎂及硝酸鎂作為穩(wěn)定劑。近年來，對化妝品督抽驗時，發(fā)現(xiàn)部分化妝品防腐劑卡松的添加量在規(guī)定限值的上限附近。因此，測量其不確定度對判定產(chǎn)品是否合格影響顯得尤為重要。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

L-2000型高效液相色譜儀（帶有二極管陣列檢測器，日立公司）;

XS105 DU 電子天平（d=0.01 mg，METTLER TOLEDO）;

BECKMAN Avanti J-E型離心機;

AS3120A型超聲波清洗儀;

Millipore-Q超純水器（美國Millipore公司）;

PHS-3C酸度計（上海精科）。

1.1.2 試劑

甲基氯異噻唑啉酮：純度98.4%（德國Dr.Ehrenstorfer GmbH）;甲醇，色譜純;磷酸氫二鈉，優(yōu)級純;乙腈，色譜純;氯化十六烷基三甲胺，優(yōu)級純;0.45 μm微孔濾膜（美國Millipore公司）

1.2 環(huán)境條件

溫度：（20±5） ℃，相對濕度：≤70%。

1.3 實驗方法

樣品中的甲基氯異噻唑啉酮組分經(jīng)甲醇提取，用高效液相色譜儀分析，以標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算含量。

1.3.1 樣品處理

稱取樣品1 g（精確到0.0001 g）至具塞比色管中，加甲醇至10 mL，振搖，超聲提取15 min，離心，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，濾液作為待測溶液，供液相色譜測定，進樣量5 μL。

1.3.2 色譜條件

色譜柱：Agilent ZORBAX C18柱（4.6 mm×250 mm×5 μm）;流動相：0.05 mol/L磷酸二氫鈉+甲醇+乙腈（50+35+15），加氯化十六烷基三甲胺至最終濃度為0.002 mol/L，并用磷酸調(diào)pH至3.5;流速：1.0mL/min;檢測波長：280 nm;柱溫：30 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

樣品中甲基氯異噻唑啉酮含量的計算公式為：

[ω=C×V×10-4m×100%] （1）

式中：[ω]——樣品中甲基氯異噻唑啉酮含量，%;

C——從標(biāo)準(zhǔn)曲線上得到待測組分的質(zhì)量濃度，μg/mL;

V——樣品定容體積，mL;

m——樣品取樣量，g。

2.2 測量不確定度的來源

根據(jù)甲基氯異噻唑啉酮檢測方法，分析不確定度的主要來源有：樣品稱量引入的不確定度，樣品定容引入的不確定度，待測液中甲基氯異噻唑啉酮的濃度引入的不確定度，重復(fù)性測量引入的不確定度。

2.3 測量不確定度分量的計算

2.3.1 樣品稱量引入的不確定度

本方法稱樣量為1.000 g，測定使用電子分析天平準(zhǔn)確至0.1 mg，根據(jù)電子分析天平校準(zhǔn)證書，在50 g量程范圍內(nèi)，該天平的最大允差是0.2 mg，按均勻分布k=[3]計算則樣品稱量引起的相對不確定度為：[ur（樣m）=0.2k=0.23=0.115 mg]，則樣品稱量引入的不確定度為：[ur（樣m）=0.1151000=0.000115]，其他因素引入的不確定度較小，可以忽略不計。

2.3.2 樣品定容體積引入度的不確定度

樣品定容，10 mL具塞比色管定容體積引入的不確定度是由量器校準(zhǔn)和溶劑與量器校準(zhǔn)時的溫差引入的。經(jīng)查JJG 11-1987標(biāo)準(zhǔn)，10 mLA級具塞比色管容量允差為±0.1 mL，取均勻分布，k=[3]，則[ur（樣V1）=0.1k×10=0.13×10=0.00577];實驗室的溫度在20±5 ℃，溫度變化引起的不確定度可通過甲醇體積膨脹系數(shù)（1.2×10-3 ℃-1）與溫度變化來進行計算，取均勻分布k=[3]，不確定度為：[ur（樣V2）=0.0012×53=0.00346];樣品定容體積引入的相對不確定度是：[ur樣V=（u2r樣V1+u2r樣V2=0.00673]。

2.3.3 待測試樣甲基氯異噻唑啉酮濃度引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的不確定度;標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的不確定度;標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的不確定度;標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度。

2.3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的不確定度ur（標(biāo)p）

從標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書查得甲基氯異噻唑啉酮的擴展不確定度，[Ur=0.31%]（k=2），[ur標(biāo)p=0.00155]。

2.3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的不確定度ur（標(biāo)m）

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量采用精度d=0.01 mg的電子天平，稱取標(biāo)準(zhǔn)品甲基氯異噻唑啉酮20.74 mg。根據(jù)儀器計量檢定證書結(jié)果，在5 g量程范圍內(nèi)，天平示值誤差為0.01 mg，則其區(qū)間半峰寬度為0.01 mg，按均勻分布k=[3]計算，則[u（樣m）=0.01k=0.013=0.00577] mg。則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的不確定度[ur（標(biāo)m）=0.00577/20.74=0.000278]。

2.3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的不確定度ur（標(biāo)v）

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的不確定度主要來源于量具誤差和環(huán)境溫度。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程：準(zhǔn)確稱取適量甲基氯異噻唑啉酮標(biāo)準(zhǔn)品20.74 mg至50 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容，混勻，即得甲基氯異噻唑啉酮標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液;用1 mL移液器吸取甲基氯異噻唑啉酮標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液1 mL至50 mL容量瓶中，用甲醇定容混勻，得甲基氯異噻唑啉酮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。用1 mL移液器分別吸取甲基氯異噻唑啉酮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0.5 mL、1 mL，用5 mL移液器分別吸取甲基氯異噻唑啉酮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液2 mL、4 mL、5 mL至10 mL容量瓶中，用甲醇定容混勻，得系列濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液。

經(jīng)查甲醇體積膨脹系數(shù)為1.20×10-3 ℃-1，根據(jù)移液器和常用玻璃量器檢定規(guī)程規(guī)定的最大允許誤差，按照下面公式計算其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

[ur（V校準(zhǔn)）=a校準(zhǔn)k×V] （2）

[ur（V溫度）=a溫度k×V] （3）

式中：[a校準(zhǔn)]——量具校準(zhǔn)引起的體積偏差;

[a溫度]——溫度波動引起的體積偏差，等于溫度波動×體積膨脹系數(shù)×使用體積;

K——[3]（按均勻分布計算）;

V——標(biāo)準(zhǔn)溶液體積。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入的不確定度見表1。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制引入相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[ur標(biāo)V=0.003652×5+0.003512×2+0.006732+0.006732×2+0.004512+0.004892+0.004892=0.0172]

2.3.3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度ur（[x]）

對標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中的每一個濃度測定2次，得到相應(yīng)的響應(yīng)值，用最小二乘法擬合，擬合結(jié)果見表2。

[u（x）=Syb1p+1m+（x-c0）2i=1n（ci-c0）2] （4）

[SXX=i=1n（ci-c0）2] （5）

[Sy=i=1n[yi-（α+bci）]2n-2] （6）

式中：S[y]——峰面積的剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差;

[yi]——各個標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度對應(yīng)的儀器響應(yīng)值;

[α]——校準(zhǔn)曲線的截距;

b——校準(zhǔn)曲線的斜率;

m——曲線點數(shù)，每個點測量2遍，m=2×5=10;

ci——校準(zhǔn)曲線系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的濃度。

校準(zhǔn)曲線擬合的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[u（x）=Syb1p+1m+（x-c0）2i=1n（ci-c0）2=847.54477612+110+0.991-1.22421.667=0.0120]

其中，m=n×重復(fù)次數(shù)（n為標(biāo)準(zhǔn)系列點數(shù)5，重復(fù)次數(shù)2次）;p為待測樣品的重復(fù)測定次數(shù)，p=2;[c0]為標(biāo)準(zhǔn)系列各點濃度的平均值=1.224 μg/mL;[x]為待測樣品濃度的平均值（0.991 μg/mL），由式（6）計算得[Sy=847.5]，由式（4）計算得標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為[u（x）=0.0120]，由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：[ur（x）0.0120/0.991=0.0121]。

2.3.4 液相色譜儀引入的不確定度u（儀）

由高效液相色譜儀校準(zhǔn)證書查得：定量測量重復(fù)性RSD=0.60%，則相對擴展不確定度為0.60%，按均勻分布計算[k=3]，[ur（儀）=0.0063=0.00346]。

2.3.5 重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將同一樣品重復(fù)測定6次，得到相應(yīng)的峰面積及濃度，數(shù)據(jù)見表3。

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)偏差公式[sc=i=1nci-c2n-1]計算，[sc=0.00179]。

則被測樣品引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：[ur（樣ω）=Scx=0.001790.990=0.00181]。

2.4 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成

測量模型中輸入量估計值相互獨立，將各項不確定度的分量進行合成，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[ur（ω）=u2r樣m+u2r樣v+u2r標(biāo)p+u2r標(biāo)m+u2r標(biāo)v+u2rlx+u2r儀+u2r樣ω=]

[0.0001152+0.006732+0.001552+0.0002782+0.01722+0.01212+0.003462+0.001812=0.0225]

2.5 擴展不確定度

該測量誤差分布屬正態(tài)分布，在95%置信水平，包含因子k=2，則甲基氯異噻唑啉酮的擴展不確定度[Ur（ω）=k×ur（ω）=2×0.0225=0.0450]，[U（ω）=ωUr（ω）= 0.000991%×0.0450= 0.000045%]。

2.6 甲基氯異噻唑啉酮檢驗結(jié)果

甲基氯異噻唑啉酮含量為：0.000991%±0.000045%，k=2。

3 結(jié)語

由以上評定結(jié)果可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合對檢測結(jié)果影響最大。用高效液相色譜法測定化妝品中甲基氯異噻唑啉酮含量，當(dāng)樣品中甲基氯異噻唑啉酮為0.000991%時，擴展不確定度為0.000045%。根據(jù)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）化妝品準(zhǔn)用防腐劑（表4）規(guī)定，甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮與氯化鎂及硝酸鎂的混合物（甲基氯異噻唑啉酮：甲基異噻唑啉酮為3∶1）最大允許添加濃度為0.0015%，計算甲基氯異噻唑啉酮最大允許添加濃度僅為0.001125%。

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[7]??? 專用玻璃量器：JJG 10-2005[S].

【作者簡介】

程紅新（1966-），女，高級工程師，學(xué)士，研究方向為食品化妝品檢測，手機號碼：13252821380，E-mail：sychx66@163.com。

陸軍（1968-），女，教授級高級工程師，學(xué)士，研究方向為食品化妝品檢測。