气相色谱法测定防晒化妆品中14种防晒剂的含量

朱惠斌 ，王雪平

（1. 黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004；2. 开封市绿色涂层材料重点实验室，河南 开封 475004）

防晒剂是一类可以防止紫外线辐射的光敏物质[1]，随着地球大气臭氧层变薄和紫外线辐射对人体伤害的研究的日益深入，防晒产品的需求量正逐渐增大[2]，其中使用添加了防晒剂的防晒化妆品是目前最常用的防紫外线措施，它可以阻隔、屏蔽或吸收紫外线，从而减轻因紫外线辐射而引起的皮肤红斑、角质老化、DNA损伤，减少皮肤癌和日光性肿瘤的发生[2-5]。但过量使用防晒剂会对人体皮肤有一定的危害，如皮肤过敏和皮肤刺激[6-8]。国家食品药品监督管理总局批准颁布的《化妆品安全技术规范》（2015年版）明确规定了化妆品准用防晒剂27种及其使用最大允许含量（2%～25%）；美国允许在化妆品中使用16种防晒剂，欧盟则多达26种[9-11]。因此有必要对防晒化妆品中防晒剂种类及含量进行测定。

目前防晒剂测定方法有薄层色谱法[12]、超高效合相色谱法（UPC2）[13]、液相色谱法（LC）[14-16]、气相色谱-质谱联用法（GC-MS）[17，18]。其中薄层色谱法操作复杂，且定性和定量不够准确；LC法常采用三元流动相[15，16]，使用的高氯酸、四氢呋喃属于强酸、易爆、有毒溶剂，对人体、环境有潜在危害；UPC2和GC-MS法对检测仪器要求较高，价格昂贵，检测成本较高。气相色谱法（GC）是利用气体作流动相的色谱分析方法，具有分离效率高、分析速度快、灵敏度高等优点，目前关于GC法测定防晒化妆品中防晒剂的研究报道较少[17，18]。本文采用甲醇超声萃取防晒化妆品中防晒剂，经DB-5MS毛细管色谱柱分离，氢火焰离子化检测器测定，建立气相色谱法同时测定防晒化妆品中14种防晒剂的检测方法，以期拓展防晒剂检测新思路，为防晒化妆品的行政监督提供技术支持。

1 实验部分

1. 1 主要试剂与仪器

4-甲氧基肉桂酸-2-乙基己酯、二苯甲酮-3、甲氧基肉桂酸异戊酯、奥克立林、4-甲氧基肉桂酸异辛酯、水杨酸乙基己酯、胡莫柳酯、对氨基苯甲酸、PEG-25对氨基苯甲酸，w≥98.0%，上海安谱实验科技股份有限公司；对羟基苯甲酮、2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸-2-乙基己酯、肉桂酸、水杨酸苯酯、二苯甲酮，w≥98.0%，德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司；防晒剂其他信息见表1；甲醇、丙酮，均为色谱纯，美国Tedia公司。

表 1 14种防晒剂标准物质信息Tab. 1 Information on 14 sunscreen reference materials

GC-2010 Plus型气相色谱仪、AUW220型分析天平、0.22 µm有机系微孔滤膜，岛津技迩（上海）商贸有限公司；XH-D型涡旋混合器，无锡久平仪器有限公司；YQ-1000C型超声波清洗器，上海易净超声波仪器有限公司。

1. 2 标准溶液的配制

14种防晒剂标准储备液：分别准确称取14种防晒剂标准物质1 g（精度0.1 mg）于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解，配制成10.0 g/kg的标准储备液，于-18 ℃避光保存。

14种防晒剂混合标准工作液：分别准确移取每种防晒剂标准储备液各0.5 mL于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解，配制成500 mg/kg的混合标准工作液，于4 ℃避光保存。

1. 3 气相色谱条件

色谱柱：Agilent DB-5MS毛细管色谱柱（长度30 m×内径0.25 mm×膜厚0.25 μm）；载气：N2（w≥99.999%）；柱流速：1.0 mL/min；进样量：1 μL；进样方式：分流进样，分流比为10∶1；进样口温度：310 ℃；氢火焰离子化检测器（FID）温度：320 ℃。柱温采用程序化升温：初始温度100 ℃，以5 ℃/min升温至180 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升温至250 ℃，保持1 min；以20 ℃/min升温至300 ℃，保持15 min。

1. 4 样品前处理

准确称取防晒化妆品2 g （精度0.1 mg）置于10 mL比色管中，加入5 mL甲醇，涡旋振荡30 s，超声萃取30 min，将此溶液转移至10 mL容量瓶中，用甲醇洗涤比色管2次，洗涤液合并至容量瓶中，并用甲醇定容后摇匀，经0.22 µm有机系微孔滤膜过滤，滤液供气相色谱仪测定。

1. 5 标准工作曲线的绘制

移取14种防晒剂混合标准工作液（500 mg/kg），用甲醇稀释配制成0.5，1.0，5.0，10.0，25.0，50.0和100.0 mg/kg混合标准工作溶液，按气相色谱条件进行测定，以防晒剂的含量为横坐标（x），以响应值为纵坐标（y），绘制标准工作曲线。

2 结果与讨论

2. 1 萃取溶剂的选择

根据相似相溶原理，结合14种防晒剂的极性，分别考察甲醇、乙腈、正己烷、四氯化碳、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂对防晒化妆品中14种防晒剂的平均萃取率的影响。结果表明：按照不同有机溶剂对防晒化妆品中14种防晒剂的平均萃取率高低顺序依次为：乙腈（96.8%）＞甲醇（95.4%）＞丙酮（92.3%）＞乙酸乙酯（90.4%）＞二氯甲烷（84.6%）＞四氯化碳（80.3%）＞正己烷（73.1%），其中乙腈和甲醇对14种防晒剂的平均萃取率均大于95%，但乙腈萃取液中杂质较多，气相色谱分析有干扰，且甲醇低毒、溶解性好，故选择甲醇作为萃取溶剂。

2. 2 色谱柱的选择

根据14种防晒剂的结构性质，分别考察DB-1（非极性）、DB-5MS（弱极性）、DB-17（中等极性）、DB-1701（中等极性）、DB-WAX（极性）等不同极性的毛细管色谱柱对防晒剂的分离效果，结果见图1。从图1中可知，14种防晒剂在不同极性毛细管色谱柱上的分离选择性存在显著差异，尤其是当采用Agilent DB-5MS （30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛细管色谱柱时，14种防晒剂的色谱峰完全分开，色谱峰响应值较高，峰形尖锐、峰宽较窄、无拖尾现象，因此分析色谱柱选择DB-5MS色谱柱。

图 1 14种防晒剂标准物质的气相色谱图Fig. 1 Gas chromatogram of 14 sunscreen reference materials

2. 3 分流比的选择

分析采用分流进样时，不同分流比对14种防晒剂的气相色谱分离效果的影响。结果表明：当分流比较小时，部分色谱峰基线抬高，且色谱峰响应值过高，出现平头峰，或峰形较宽且不对称，易引起FID检测器的灵敏度下降；当分流比为10∶1时，色谱峰基线平稳，响应值适中，且峰形尖锐（图1）。因此采用分流比为10∶1的分流进样。

2. 4 基质效应的考察

基质效应（matrix effect，ME）是指待测样品中的非目标物对目标物测定过程中的影响和干扰，通常采用比较目标物在实际样品和纯溶剂2种基质中的响应值比值来分析是否存在基质效应，用公式表示为：ME=B/A×100% （A为纯溶剂中目标物的响应值，B为实际样品中目标物的响应值），当-10%＜ME＜10%时，表示不存在基质干扰现象；当ME＞10%或EM＜-10%时，表示存在基质干扰。结果表明，在纯甲醇溶剂和防晒化妆品两种基质中分别加入100.0，50.0和0.5 mg/kg三种含量的14种防晒剂标准混合溶液，经本文所建立气相色谱法测定防晒化妆品中14种防晒剂的基质效应ME值在-2.3%～4.2%之间（表2），这表明不存在基质干扰现象。

表 2 防晒剂在纯甲醇溶剂和防晒化妆品中的基质效应Tab. 2 Ma trix effect of sunscreen agents in pure methanol and sunscreen cosmetics

2. 5 线性关系、检出限和定量限

分别移取0.5，1.0，2.5，5.0，10.0，50.0和100.0 mg/kg的14种防晒剂混合标准溶液，按本文所建立气相色谱法进行测定，以防晒剂色谱峰峰面积（y）对防晒剂含量（x）进行线性回归，结果见表3。由表3中可知，14种防晒剂在0.5～100.0 mg/kg范围内线性关系良好，相关系数（r2）≥0.999 3。

在不含目标物的防晒化妆品基质中添加一系列低含量的14种防晒剂混合标准溶液，按本文所建立气相色谱法进行重复测定11次，以3倍信噪比（S/N=3）和10倍信噪比（S/N=10）分别计算方法检出限（LOD）和定量限（LOQ）（表3）。从表3中可知，14种防晒剂LOD为0.05～0.15 mg/kg，LOQ为0.17～0.50 mg/kg。

2. 6 加标回收率和精密度

按本文所建立气相色谱法在不含目标物的防晒化妆品基质中进行0.5，50.0和100.0 mg/kg 3个含量的防晒剂加标回收率和精密度测定，每个水平重复测定6次（n=6），结果见表4。从表4中可知，14种防晒剂的平均加标回收率在91.7%～100.1%之间，相对标准偏差（RSD）在1.1%～3.1%之间，均符合方法学的要求。

2. 7 实际样品的测定

按本文所建立气相色谱法对市售的30份实际防晒化妆品样品进行14种防晒剂含量的测定。结果表明：30份实际防晒化妆品中，16份样品均被检出含有1～2种防晒剂（图2），其添加量均符合《化妆品安全技术规范》（2015年版）中准用防晒剂的最大允许含量（2%～25%）。

图 2 实际样品的气相色谱图Fig. 2 Gas chromatogram of the actual samples

2. 8 与现有检测方法的比较

将本文所建立气相色谱法与现有文献报道的检测方法相比较（表5），所用仪器精密且普遍易得，可同时测定的防晒剂种类较多，回收率高、精密度好，且检出限较低，方法学指标均符合国家认监委要求采用认证认可行业标准RB/T 208—2016《化学实验室内部质量控制 比对试验》的要求。

表4 回收率和精密度（n=6）Tab.4 Recovery and precision （n=6）

表5 与现有检测方法的比较Tab.5 Comparison with existing detection methods

3 结论

建立了气相色谱法同时测定防晒化妆品中14种防晒剂含量的检测方法，并对其线性关系、检出限和定量限、加标回收率、精密度等方法学指标进行验证，结果表明该方法简便高效、加标回收率高、精密度好、检出限低，可为防晒化妆品中14种防晒剂含量测定提供一种简便、高效、低检测成本的检测方法，拓展了防晒剂检测新思路，为化妆品行政监督管理部门提供检测技术保障。