GC-TEA测定化妆品中的NDELA*

邢昆明，刘 华，王贻坤，朱 灵，刘 勇，王 安，计 敏

(1 中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所，安徽 合肥 230031；2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026；3 合肥市产品质量监督检验所，安徽 合肥 238000；4 安徽易康达光电科技有限公司，安徽 合肥 230031)



GC-TEA测定化妆品中的NDELA*

邢昆明1,2，刘 华3，王贻坤1,4，朱 灵1，刘 勇1，王 安1，计 敏1,4

(1 中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所，安徽 合肥 230031；2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026；3 合肥市产品质量监督检验所，安徽 合肥 238000；4 安徽易康达光电科技有限公司，安徽 合肥 230031)

建立了化妆品中N-亚硝基二乙醇胺的气相色谱-热能分析仪联用分析测定方法。化妆品以水为溶剂进行超声提取，经高速冷冻离心后，上清液用纯氮吹干，残渣经混合溶剂溶解，再经净化等处理后，通过微孔滤膜过滤到色谱瓶进样检测。样品经DB-624(30 m×0.25 mm，1.4 μm)石英毛细管色谱柱分离后进入亚硝胺检测器进行定性和定量检测。NDELA的方法定量限为20 μg/kg，回收率为87%～105%。有部分化妆品检出NDELA阳性，最高浓度达48 μg/kg。本方法能够满足化妆品中NDELA的测定要求。

气相色谱-热能分析仪；化妆品；N-亚硝基二乙醇胺

化妆品作为日常用品，会长时间驻留在皮肤、毛发、指甲、口唇等部位，其安全性备受关注。亚硝基化合物是一类强烈的化学致癌物质，能诱发多种动物的恶性肿瘤[1]。根据国际癌症研究机构(IARC)的分类，N-亚硝基二乙醇胺归类于可能对人体致癌[2]。我国在《化妆品卫生规范》中已明确将亚硝胺列为化妆品中的禁用组分[3]。N-亚硝基二乙醇胺(NDELA)是一种黄色粘稠的油状液体，属于不挥发性亚硝胺。大多数化妆品含有二乙醇胺和三乙醇胺，这两种通常能够生成NDELA[4]。由于化妆品原料中含氮物质种类繁多，加上近年来分析方法的改进，在化妆品中检测到的亚硝胺化合物也很多。在这些种类中尤以NDELA的检出率最高，在多种防晒、护肤、清洁用品中都有检出的报道，而且含量很高[4]。

为了分析的目的，亚硝胺通常分为挥发性和非挥发性亚硝胺，非挥发性亚硝胺更加经常出现在化妆品及其原料中[1]。在NDELA的研究中最频繁的是使用气相色谱或液相色谱与热能分析仪联用法[4-8]。Thermal Energy Analyser是亚硝胺专用检测器，在绝大多数化妆品中都会有基质的干扰，因此，只有特殊的检测器例如TEA才能得到普遍的应用[1]，具有测量灵敏度高、检出限低、时间响应快、线性范围大等优点，是目前公认的最为准确和便利的检测手段[9-10]。Ducos P利用GC-TEA法测定了尿液中的NDELA，检测限为0.3 μg/L[7]。Vidira E R利用GC-TEA法检测了橡胶奶头中的NDELA，方法定量限为3 μg/kg[5]。

另外，对亚硝胺检测的方法还有气相色谱或液相色谱-质谱法[11-14]、毛细管电泳色谱法[15]气相色谱电导法[16]等。

表1 气相色谱或液相色谱与各种检测器联用测定亚硝胺的检测限和应用领域[1,18-26]

注：GC，气相色谱；HPLC，液相色谱；MS，质谱；TEA，热能分析仪；FID，火焰离子化检测器；AFID，碱性火焰离子化检测器；NPD，氮磷检测器；ECD，电子捕获检测器；CECD，库尔森电导检测器；HECD，霍尔电导检测器；PID，光致化学检测器；UV/VIS，紫外可见检测器；PD，极谱检测器；PCD，光电导检测器；EC，电化学检测器；FD，荧光检测器。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

安捷伦7890A气相色谱仪，配置安捷伦G4513A自动进样器，美国安捷伦公司；热能分析仪，CND100B型亚硝胺检测器，安徽易康达光电科技有限公司；HR/T16M台式高速冷冻离心机，湖南赫西仪器装备有限公司；KQ-100DB型超声仪，昆山市超声仪器有限公司；DC-12型氮吹仪，上海安谱仪器有限公司；GHP双性滤膜，美国Pall公司；FRP-24直连高速旋片式真空泵，北京北仪优成真空技术有限公司；离心管等。

NDELA标准溶液，美国chemservice和德国DR；NDELA标准品纯品，德国DR。水，超纯水；二氯甲烷，色谱级，阿拉丁试剂；甲醇，优级纯，沪试；氨基磺酸胺、正丁醇，分析纯，天津光复试剂研究所；氯仿、丙酮、无水硫酸钠，分析纯，上海苏懿化学试剂有限公司。柱层层析硅胶，青岛海洋化工厂；碱性氧化铝，柱层析用FCP 200～300目，沪试；氮气为高纯氮；Agilent 和Supelco等品牌玻璃棉，农残级。层析硅胶、碱性氧化铝和无水硫酸钠在110 ℃下烘干活化10 h后于干燥器中保存。

标准储备溶液配制：利用电子天平称取NDELA标准品于10 mL棕色容量瓶中，加入甲醇，超声10 min帮助溶解，-20 ℃下避光保存，保质期3个月；标准测试溶液用甲醇稀释储备液，-20 ℃下保存，现用现配。

硅胶柱制作：称取3 g活化后的硅胶干法装填于玻璃层析柱中，玻璃棒敲实，加入5 g无水硫酸钠，敲实。氧化铝柱制作：称取5 g碱性氧化铝，湿法装柱，顶层填装无水硫酸钠。

1.2 气相色谱仪和热能分析仪检测条件

GC-TEA检测条件见表2。

表2 GC-TEA检测条件

1.3 样品处理

化妆品样品均购买于本地大型超市。称取5 g水溶性或脂溶性化妆品于50 mL具塞锥形瓶中，加入氨基磺酸胺0.5 g和氯化钠1 g，加入超纯水5 mL和三氯甲烷4 mL，室温下超声提取30 min后转移至15 mL离心管，在4 ℃下12000 r/min冷冻离心15 min，用5 mL移液管移取5 mL上清液到试管中，放置于氮吹仪上氮气吹干，残渣用5 mL三氯甲烷和丙酮(体积比5:1)混合溶液溶解，过硅胶层析柱。用10 mL三氯甲烷和丙酮(体积比5:1)溶液淋洗，10 mL丙酮洗脱，收集洗脱液于试管中，氮气吹干，移液器移取1 mL甲醇溶解残渣，0.20 μm微孔滤膜过滤于2 mL色谱瓶中，在-20 ℃下避光保存待进样。样品前处理流程图见图1。

图1 样品前处理流程

2 结果与讨论

2.1 标准曲线和方法定量限

分别配制50 ng/mL、100 ng/mL、200 ng/mL、500 ng/mL、1000 ng/mL、10000 ng/mL的NDELA标准溶液，在上述仪器实验条件下进行测定，以峰面积对浓度作图得到线性方程和相关系数见表3。以5倍信噪比作为定量限，则可得仪器对NDELA的定量限和NDELA的方法定量限。结果表明，仪器检测NDELA线性非常好，线性系数更是达到了0.9999，方法定量限较低。另外，配制低浓度的NDELA标准溶液时，应特别注意移取标准储备液，防止产生较大体积相对误差，影响检测的结果。

表3 NDELA标准曲线

2.2 样品提取方法的选择

针对水溶性和脂溶性化妆品样品的物化性质，以及NDELA由于两个羟基官能团而具有很强的极性，选择利用不同的溶剂(水、甲醇、二氯甲烷、水和氯仿)进行提取。各种提取方法的特点见表4。结果表明加入三氯甲烷可以使脂溶性化妆品的难溶物质溶解而使得提取效率提高，使得水和三氯甲烷混合体系的提取效果最好，操作简便易行，继而建立了同时适合水溶性和脂溶性样品的前处理方法。

表4 添加不同溶剂提取NDELA特点

化妆品中亚硝胺的提取方法较多，例如微波、超声、加热和振荡等，利用超声可以简化实验的步骤，降低实验的难度，所需仪器液相对简单便宜，并且提取效率也较高[17]。化妆品中亚硝胺的种类繁多，含量低，化学结构和性质多样，而且在分析过程中有可能生成新的亚硝胺，出现假阳性干扰，影响测定结果的可靠性[1,13]。添加氨基磺酸胺作为亚硝基化抑制剂，可以抑制实验过程中的亚硝基化反应，避免亚硝胺形成，增加结果的准确度。加入氯化钠可以增大物质在水中的溶解度，从而提高提取效率。

2.3 固相萃取条件的选择

考察了Oasis HLB固相萃取柱(200 mg，6 mL)、硅藻土液液萃取、硅胶柱和氧化铝柱的净化效果。Oasis HLB固相萃取柱由于其价格昂贵而且需要全自动固相萃取仪配合进行操作，检测成本较高。硅藻土液液萃取耗时较长，且满足要求的硅藻土材料价格昂贵。氧化铝柱消耗淋洗和洗脱溶液的体积较大。结果表明，硅胶柱净化后杂质峰较少出现，效果较好，而且操作方便。淋洗溶液尝试6 mL、10 mL和14 mL，洗脱溶液尝试了6 mL、10 mL和14 mL，进行正交试验，结果表明10 mL淋洗和10 mL洗脱效果最好，回收率最高。

表5 固相萃取结果

样品经过固相萃取净化前后色谱图见图2。可见，色谱图基线平稳，无基质效应，主要是因为亚硝胺检测器的特征性响应，对于多数杂质没有信号；色谱峰左右对称，峰形好，说明色谱柱对分离化妆品中杂质和NDELA有着良好的效果；萃取净化除去了一些小的杂质峰，但是对于NDELA的测定影响不大。但是考虑到化妆品中还有很多成分，过多的杂质会堵塞色谱仪的进样口，污染衬管和毛细管色谱柱从而降低其使用寿命，对滤芯和检测器也有不利，这些原因可能会影响检测的稳定性，所以对样品进行固相萃取过柱是非常必要的。

图2 固相萃取前(a)和萃取后(b)的色谱图

2.4 仪器条件的优化

2.4.1 气相色谱仪

根据亚硝胺的物化特性，气相色谱仪选择了DB-624、HP-5和HP-50+等中等极性毛细管色谱柱，结果HP-50+在色谱允许的温度范围内不出峰，原因可能为色谱柱保留了NDELA；HP-5峰形不好，表现为严重的后拖尾；如图3所示，DB-624峰形和大小均较好，选择用作实验。

图3 HP-5(a)和DB-624(b)分离NDELA色谱图

进样口温度设定为250 ℃，以便能更好的汽化NEDLA；柱箱温度为采用程序升温的方式，使得NDELA峰形较好，无杂质峰与主峰同时出现。另外还应注意，在更换进样口衬管时，如果带有玻璃棉，必须要大浓度进样先予以饱和，否则玻璃棉会吸附NDELA，造成检测结果的不准确和不稳定。测试了不同品牌包括新衬管中的玻璃棉，都会对NDELA有不同程度的吸附而导致色谱峰变小。

2.4.2 热能分析仪

根据TEA仪器生产厂家对于所测亚硝胺检测建议的最佳条件，设置热能分析仪各种参数。

2.5 样品的测定

对膏霜、水剂、香波等不同类型的二十种样品采用上述前处理和测定方法进行了NDELA的测定，结果表明其中有部分样品呈现阳性反应，最高浓度达48 μg/kg，结果见表6。

表6 样品中NDELA测定结果

2.6 方法的回收率和精密度

部分化妆品经过仪器测定不含有NEDLA。向这些化妆品中添加三种不同浓度100 ng/mL、500 ng/mL、1000 ng/mL内标，按照上述的样品前处理方法以及实验条件测定并计算方法的回收率和精密度。结果回收率87%～105%。对同一个化妆品添加相同浓度500 ng/mL的标样(n=6)，计算精密度RSD小于5%。

3 结 论

利用水和氯仿混溶体系，对化妆品中的NDELA进行萃取，利用硅胶层析柱进行净化，采用气相色谱-热能分析仪联用方法对NEDLA进行定性和定量检测。利用本方法不需区分水溶性和脂溶性化妆品，均可以检测结果，避免了有些化妆品难以区分类别带来的麻烦。优化了前处理萃取和净化方法以及仪器的使用条件，该法方法检测限低，回收率高，精密度好。检出部分样品含有NDELA，表明化妆品中的NDELA的质量控制还有待于进一步加强。亚硝胺检测器专属性强，色谱图中杂质少，基线平缓，定量准确，稳定性好，可以用作化妆品中NDELA的常规检测。

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Determination of NDELA in Cosmetics by Gas Chromatography-thermal Energy Analyzer*

XINGKun-ming1,2,LIUHua3,WANGYi-kun1,4,ZHULing1,LIUYong1,WANGAn1,JIMin1,4

(1Institute of Applied Technology, Hefei Institutes of Physical Sciences, Chinese Academy of Sciences,Anhui Hefei 230031; 2 University of Science and Technology of China, Anhui Hefei 230026; 3 Hefei Product Quality Supervision & Inspection Institute, Anhui Hefei 238000; 4 Anhui Yikangda Photoelectric Technology Co., Ltd., Anhui Hefei 230031, China)

A comprehensive analytical method based on gas chromatography-thermal energy analyzer was developed for the determination of NDELA in cosmetics. NDELA were extracted with water from cosmetic samples under ultrasonic. After high speed freeze centrifugation, the upper aqueous phase was evaporated to dryness by nitrogen. The residue dissolved in mixed solution and was cleaned up. Then the acetone eluent was filtered by microporous membrane to store in sample vial. Qualitative and quantitative analysis was carried out under thermal energy analyzer after the chromatographic separation on a DB-624(30 m×0.25 mm，1.4 μm)capillary column. The limits of quantitation for NDELA were 20 μg/kg and the recovery was from 87% to 105%. Parts of cosmetics were positive and the highest concentration reached 48 μg/kg. The method was suitable for determination of NDELA in cosmetics.

gas chromatography-thermal energy analyzer; cosmetics; NDELA

安徽省重大科学仪器专项(1510115223)。

邢昆明(1987-)，中国科学技术大学硕士研究生。

计敏。

O656.3

A

1001-9677(2016)023-0084-05