氣相色譜法測定化妝品中4種苯并三唑類紫外線吸收劑的含量

王 磊,江 潔

(滁州職業技術學院 食品與環境工程學院,滁州 239000)

近年來,隨著大氣平流層中臭氧層的破壞,日光中的紫外線輻射到地面的強度不斷增加,人類受紫外線影響出現的皮膚瘙癢、紅腫、紅疹、皮膚癌等問題備受關注。防曬化妝品是一類具有屏蔽或吸收紫外線作用的化妝品,能避免或者減輕因紫外線作用引起的損傷。而防曬劑是防曬化妝品中的一類關鍵輔料,常用的防曬劑有無機防曬劑和有機防曬劑。無機防曬劑能夠將照射到人類皮膚上的紫外線反射出去,對紫外線起到屏蔽作用,常用的無機防曬劑有氧化鋅、二氧化鈦、氧化鐵等。有機防曬劑本身則能夠吸收紫外線從而使皮膚免于紫外線的傷害,常見的有機防曬劑按照分子結構不同可以分為對氨基苯甲酸及其酯類、水楊酸酯類、二苯甲酮類、對甲氧基肉桂酸酯類、苯并三唑類等[1]。研究表明,苯并三唑類紫外線吸收劑穩定性高、不易降解,容易在人體內聚集,對人體皮膚產生一定的刺激性。為此,我國?化妝品安全技術規范?(2015版)對允許使用的苯并三唑類紫外線吸收劑做了規定,僅允許甲酚曲唑三硅氧烷(DTTSO)和亞甲基雙-苯并三唑基四甲基丁基酚用于防曬化妝品中,并限定了其最大使用量,其他不在規定中的苯并三唑類紫外線吸收劑均禁止使用。因此,研究防曬化妝品中苯并三唑類紫外線吸收劑的分析方法,對進一步規范化妝品行業發展,加強化妝品行業市場監管具有重要的意義[2]。

目前,苯并三唑類紫外線吸收劑的檢測方法主要有氣相色譜法[3]、氣相色譜-質譜聯用法[4-6]、高效液相色譜法[7-8]、液相色譜-質譜聯用法[9-11]等。其中高效液相色譜法由于普適性強而使用頻率最高,不過高效液相色譜保留時間易受流動相種類、流動相比例、色譜柱柱溫與柱壓等因素的影響[12],通常需要更長的時間用于基線平穩,操作起來不如氣相色譜法簡便。然而,目前氣相色譜法多用于汽車涂料方面苯并三唑類紫外線吸收劑的分析研究,在化妝品方面的應用研究還較少。因此,本工作嘗試采用氣相色譜法對化妝品中4種苯并三唑類紫外線吸收劑甲酚曲唑(UV-P)、布美三唑(UV-326)、奧克三唑(UV-329)、DTTSO 等進行測定,內標法定量。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890B型氣相色譜儀,配氫火焰離子化(FID)檢測器;Vortex Mixe型渦旋振蕩器;TGL-18C型高速離心機;JK-250B型超聲波清洗器。

混合標準儲備溶液:4.00 g?L－1,分別稱取0.040 0 g(精確至0.000 1 g)的UV-P、UV-326、UV-329及DTTSO 標準品,用體積比1∶2的甲醇-四氫呋喃混合液溶解,并定容至10 mL棕色容量瓶中,搖勻,配制成質量濃度為4.00 g?L－1的混合標準儲備溶液。

內標溶液:4.00 g?L－1,準確稱取0.040 0 g(精確至0.000 1 g)的內標鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP),用體積比1∶2 的甲醇-四氫呋喃混合液溶解,并定容至10 mL容量瓶中,搖勻,配制成質量濃度為4.00 g?L－1的內標溶液。

混合標準溶液系列:取適量的混合標準儲備溶液和內標溶液,用體積比1∶2的甲醇-四氫呋喃混合液逐級稀釋,配制成UV-P 質量濃度為0.08,0.20,0.41,0.81,1.62 g?L－1,UV-326質量濃度為0.09,0.22,0.45,0.89,1.78 g?L－1、UV-329質量濃度為0.07,0.18,0.35,0.70,1.48 g?L－1,DTTSO 質量濃度為0.08,0.21,0.42,0.83,1.66 g?L－1,內標質量濃度為0.40 g?L－1的混合標準溶液系列。

UV-P、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、DNOP和十四烷標準品的純度均不小于99.0%;UV-326、UV-329 標準品的純度均不小于98.0%;DTTSO 為美國藥典標準品(USP);甲醇、四氫呋喃均為色譜級。

1.2 儀器工作條件

HP-50＋型石英毛細管色譜柱(30 m ×0.32 mm,0.25μm);FID 檢測;載氣為高純氮氣(純度大于99.999%),流量2 mL?min－1;分流進樣,分流比30∶1;進樣口溫度290 ℃,檢測器溫度300 ℃;氫氣流 量30 mL? min－1,空氣流量400 mL?min－1,尾吹氣流量23 mL?min－1;手動進樣,進樣量0.5 μL。柱升溫程序:初始溫度240 ℃,保 持2 min;以12 ℃?min－1速率升溫至290 ℃,保持5 min。

1.3 試驗方法

稱取樣品0.300 0 g置于10 mL 比色管中,用體積比1∶2的甲醇-四氫呋喃混合液稀釋至刻度。若樣品為水狀化妝品,則超聲(超聲波頻率為40 k Hz,功率為250 W,下同)提取10 min;若樣品為乳液狀、霜狀和蠟狀化妝品,則渦旋振蕩5 min,超聲提取10 min,轉移至離心管中,以轉速12 000 r?min－1離 心2 min。上述所得溶液經0.45μm 有機濾膜過濾,轉移至10 mL容量瓶中,加入1 mL內標溶液,用乙醇定容,取上述溶液按照儀器工作條件進樣測定。

2 結果與討論

2.1 提取劑的選擇

試驗考察了UV-P、UV-326、UV-329及DTTSO 在甲醇、乙腈、四氫呋喃等溶劑中的溶解性。結果顯示,4種目標物在甲醇和乙腈中的溶解效果并不理想,而在四氫呋喃中卻表現出了良好的溶解性?？紤]到乙腈的高毒性,進一步考察了體積比1∶1,1∶2,1∶3的甲醇-四氫呋喃混合液對4 種目標物的溶解性。結果表明,4 種目標物在體積比1∶2,1∶3的甲醇-四氫呋喃混合液中的溶解效果均較好。兼顧四氫呋喃價格、穩定性、毒性等因素,試驗選擇體積比1∶2 的甲醇-四氫呋喃混合液為提取劑。

2.2 超聲提取時間的選擇

在超聲波頻率為40 k Hz、功率為250 W 的條件下,考察了水狀、乳液狀、霜狀和蠟狀化妝品中UVP、UV-326、UV-329及DTTSO 在超聲提取時間分別為5,10,15 min時的檢出結果。結果表明:隨著超聲提取時間的延長,苯并三唑類紫外線吸收劑的檢出量不斷增大,其中乳液狀、霜狀和蠟狀化妝品的檢出量比水狀化妝品增加更為明顯;當超聲提取時間大于10 min時,苯并三唑類紫外線吸收劑的檢出量基本上不再變化。因此,試驗選擇超聲提取時間為10 min。

2.3 色譜柱的選擇

試驗比較了 HP-5 型石英毛細管色譜柱(30 m×0.32 mm,0.25μm)和HP-50＋型石英毛細管色譜柱(30 m×0.32 mm,0.25μm)對4種苯并三唑類紫外線吸收劑的分離情況。結果顯示:在1.2節儀器工作條件下,使用HP-5型石英毛細管色譜柱時,4種苯并三唑類紫外線吸收劑的保留時間相對HP-50＋型石英毛細管色譜柱會有所縮短,但是UV-326和UV-329分離效果不好,分離度小于1.5;而使用HP-50＋型石英毛細管色譜柱時,4種苯并三唑類紫外線吸收劑均能得到有效分離,其保留時間、分離度和理論塔板數見表1。

表1 4種苯并三唑類紫外線吸收劑的保留時間、分離度和理論塔板數Tab.1 Retention time,resolutions and theoretical plate numbers of 4 benzotriazole ultraviolet absorbents

因此,試驗選擇HP-50＋型石英毛細管色譜柱進行分離。

2.4 進樣口溫度的選擇

UV-P、UV-326、UV-329 和DTTSO 均具有較高的沸點,為了保證4種目標物能夠在進樣口具有穩定的氣化效果,試驗比較了進樣口溫度分別為260,280,290 ℃時,4種目標物和內標DNOP 的峰面積比值的大小,每個溫度下平行進樣3次,結果見表2。

表2 不同進樣口溫度下目標物和內標的峰面積比值Tab.2 Peak area ratio values of targets and internal standard at different inlet temperatures

由表2可知,進樣口溫度為290℃時,得到的峰面積比值重復性較好。由于進樣口溫度太高會加速進樣口隔墊老化分解,污染樣品,影響分析結果,因此不再考慮為290 ℃以上的進樣口溫度,試驗最終選擇進樣口溫度為290 ℃。

2.5 柱溫的選擇

試驗比較了在柱恒溫260 ℃及柱程序升溫240～290 ℃條件下 UV-P、UV-326、UV-329、DTTSO和內標DNOP的分離情況,結果見圖1。

圖1 不同柱溫條件下的氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatograms in different column temperature conditions

由圖1可知:在柱恒溫260 ℃條件下,4種目標物及內標完全分離的時間較長,且峰形較寬;而在程序升溫條件下,4種目標物及內標完全分離的時間縮短了近0.5 min,且峰形較窄,分離效果更好。因此,試驗選擇柱程序升溫的方式,具體見1.2節。

2.6 內標的選擇

在1.2節儀器工作條件下,考察了十四烷、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、DNOP 等作為內標的保留時間。結果顯示,十四烷、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、DNOP 的保留時間依次為2.26,2.73,2.96,5.01 min,DNOP的保留時間和UV-P、UV-326、UV-329、DTTSO 的保留時間最為接近,且以DNOP 為內標時,4 種目標物的線性也較好,能滿足定量分析要求,因此試驗選擇DNOP為內標。

2.7 標準曲線和檢出限

按照儀器工作條件測定混合標準溶液系列,分別以UV-P、UV-326、UV-329、DTTSO 和內標DNOP的質量比為橫坐標,以UV-P、UV-326、UV-329、DTTSO 和內標DNOP的峰面積比為縱坐標,作圖并進行線性回歸分析。4 種目標物的線性范圍、線性回歸方程、相關系數見表3。

表3 線性參數和檢出限Tab.3 Linearity parameters and detection limits

采用逐級稀釋的方法分別對4種目標物的檢出限進行了測定,以信噪比為3時的進樣量計算檢出限,其中噪聲信號按照6倍的標準偏差(s)進行計算,檢出限結果見表3。

2.8 精密度和回收試驗

分別選取不同空白基質(水狀、乳液狀、霜狀和蠟狀等)化妝品樣品,進行低、中、高等3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平制備6份,計算4種目標物在不同基質化妝品樣品中的回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表4。

表4 精密度和回收試驗結果(n＝6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表4可知,4種目標物在不同基質化妝品樣 品中的回收率為90.6%～103%,測定值的RSD 均小于5.0%,說明該方法具有較好的準確度和精密度。

2.9 樣品分析

按照試驗方法對12份化妝品(其中水狀化妝品2份、乳液狀化妝品6份、蠟狀化妝品3份、霜狀化妝品1份)中4種苯并三唑類紫外線吸收劑含量進行測定。結果顯示,僅在2份乳液狀化妝品中檢出了UV-326和UV-329,檢出量分別為9.56 mg?g－1和5.48 mg?g－1,色譜圖見圖2,其余均未檢出。

圖2 化妝品樣品的氣相色譜圖Fig.2 Gas chromatograms of the cosmetics samples

本工作通過優化色譜柱、進樣口溫度、柱溫及內標等條件,提出了氣相色譜法測定化妝品中UV-P、UV-326、UV-329和DTTSO 等4種苯并三唑類紫外線吸收劑含量的方法。該方法用時短、簡單易操作、重現性好、準確度高,適用于化妝品中上述4種苯并三唑類紫外吸收劑的分析,對進一步規范化妝品行業,加強化妝品行業市場監管的有效性具有重要的現實意義。