气相色谱法同时测定漱口水中的甲醇和乙醇

路 崴 雷锡全 孙东方 郑 卫

(1.国家轻工业牙膏蜡制品质量监督检测中心，黑龙江 哈尔滨 150010；2.中山市多美化工有限公司，广东 中山 528478)

随着生活水平的提高，人们越来越重视口腔健康问题，漱口水以其使用便捷、快速清新口气的优势，越来越受快节奏都市人的喜爱[1]。漱口水主要分为治疗型和保健型，具有清洁、杀菌、防龋护齿等功效[2]。乙醇作为漱口水中常用的助溶剂，能溶解脂溶性成分，但浓度过高易对口腔粘膜产生刺激、灼烧感[3]。同时，在蒸馏制备乙醇的过程中不可避免地会带入甲醇[4]，其作为麻醉剂能对人体中枢神经系统产生抑制作用[5]。更重要的是甲醇在体内的代谢产物甲酸和甲醛具有较大的毒性，过量饮用会导致失明[6]。由于甲醇在体内的代谢快，即使少量饮用也会发生中毒情况[7]。因此，快速、高效检测漱口水等口腔护理液中甲醇含量具有重要意义。

漱口水产品行业标准中对甲醇的限值[8]有明确的规定，并规定了只有当乙醇或异丙醇的含量超过10%的情况下，需要对甲醇项目进行检测。目前，主要参考《化妆品安全技术规范》[9]中化妆品产品的甲醇检测方法，并没有专门针对漱口水等口腔护理液中甲醇含量的检测方法，并且《规范》中采用乙醇作为提取溶剂，无法做到对甲醇和乙醇同时测定的目的。文献报道的甲醇与乙醇检测方法主要有分光光度法[10-11]、气相色谱法[12-15]、液相色谱法[16]，气质联用法[17]，其中气相色谱法应用较普遍。鉴于漱口水产品中鲜有异丙醇作为添加原料的案例，本研究采用气相色谱同步测定漱口水中的甲醇与乙醇含量，讨论标准曲线线性关系、回收率、精密度等项目，研究结果旨在为漱口水产品中甲醇与乙醇的检测提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

6890N气相色谱仪配有氢火焰离子化检测器(FID)和7683B自动进样器，美国安捷伦公司；GH-500型高纯氢气发生器，北京市中兴汇利科技发展有限公司；DB-624(30m×0.32mm×1.8μm)毛细管色谱柱，美国安捷伦公司；DB-INNOWAX(30m×0.25mm×0.25μm)毛细管色谱柱，美国安捷伦公司；PEG-20M(30m×0.32mm×0.5μm)毛细管色谱柱，大连中汇达科学仪器有限公司；甲醇(色谱标)，以下简写MeOH, 含量≥99.9%，天津市津科精细化工研究所；乙醇(色谱标)，以下简写EtOH,含量≥99.9%，天津市光复精细化工研究所；高纯氮气含量≥99.999%；N,N-二甲基甲酰胺(色谱纯)，以下简写DMF，天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 混合标准系列溶液的制备

将少许DMF溶液加入一个100mL容量瓶中，分别称取0.1g甲醇和乙醇标准溶液于容量瓶中，并用DMF溶液定容至刻度，混匀既得浓度为1000mg/L混合标准储备液。用DMF配制浓度为5、10、50、100、150mg/L标准系列溶液。

1.2.2 样品的制备

称取样品2g，用DMF定容于10mL的容量瓶中，混匀后取清液装入色谱进样瓶中待测。

1.2.3 仪器分析条件

GC条件：进样口温度：200℃；分流进样，分流比：10∶1；进样量：1μL；色谱柱：DB-624(30m×0.32mm，膜厚1.8μm)；恒定流量模式；色谱柱流量：1.0mL/min；升温程序：初始温度40℃保持4min，以10℃/min速率升温至70℃保持1min，以20℃/min速率升温至220℃保持2min；

FID条件：检测器温度：250℃；氢气流量：40mL/min；空气流量：300mL/min；辅助气流量：42mL/min。

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂与色谱柱选择

目标物质甲醇与乙醇的介电常数分别是31.2和25.7[18]，根据相似相溶理论，本研究选择介电常数36.71[18]的二甲基甲酰胺作为提取溶剂。由于目标物质与溶剂均具有一定的极性，适宜选用极性色谱柱进行分离。考察了3个型号的毛细管色谱柱(DB-INNOWAX，DB-624和PEG-20M)对标样和样品中甲醇与乙醇的峰形与分离效果。结果显示，在优化的气相色谱仪器条件下3种毛细管色谱柱分离效果略有差异。峰形方面，标样中的甲醇与乙醇峰形良好(见图1)；保留时间方面，DB-624与PEG-20M毛细管柱的标样谱图中，甲醇与乙醇的出峰时间间距较大。在大量实际样品干扰测试中发现，PEG-20M柱在甲醇峰处存在干扰(见图2)，使用DB-624柱则能够达到基线分离(见图3)，膜厚可增加甲醇和乙醇的保留，从而改善分离，因此本实验的色谱柱选择DB-624毛细管柱(30m×0.32mm，膜厚1.8μm)。

(a)DB-624毛细管柱

图2 样品色谱图：甲醇处存在干扰

图3 样品色谱图：甲醇处干扰被分开

以下色谱图中，1为甲醇，2为乙醇，3为DMF溶剂，4为干扰峰。

2.2 仪器条件优化

柱箱温度是影响物质分离的重要因素[19]，甲醇与乙醇均为低沸点溶剂(甲醇沸点64.7℃，乙醇沸点78℃)，而DMF的沸点152.8℃，作为溶剂不会对目标峰有干扰。柱箱初始温度选择从40℃到80℃之间进行优化。结果显示，随着柱箱初始温度的升高，甲醇与乙醇的分离度逐渐变小，当初始温度为40℃时，获得了较为理想的峰形、出峰时间和分离度，标准溶液中甲醇与乙醇的气相色谱图如图4所示。基于漱口水样品中的成分复杂，采用程序升温的方式除去色谱柱上保留的其它成分。最终确定的升温条件是初始温度40℃保持4min，以10℃/min速率升温至70℃保持1min，以20℃/min速率升温至220℃保持2min。

图4 混合标准溶液的气相色谱图

2.3 线性范围、检出限、定量限

按照1.2.1配制标准系列溶液，在优化的仪器条件下进行测定，如表1所示，甲醇与乙醇在各区间内线性关系良好，相关系数均大于0.999。满足色谱测定的要求。选取阴性漱口水样品，添加适量混合标准工作溶液，按照1.3方法进行测定，以3倍信噪比(S/N=3)和10倍信噪比(S/N=10)计算甲醇与乙醇的仪器检出限和定量限，结合前处理的稀释倍数，得到甲醇与乙醇的方法检出限均为5mg/kg，定量限均为25mg/kg。

表1 甲醇乙醇的线性方程、线性范围、相关系数检出限和定量限

2.4 方法的回收率、精密度

选用阴性漱口水样品进行加标回收实验，添加量分别为25mg/kg、250mg/kg、750mg/kg，每个浓度分别处理6个样品，结果见表2。在色谱条件下，测定处理后的样品，记录峰面积。通过分析计算，甲醇的方法加标回收率在92.4%～99.6%之间，相对标准偏差在2.4%～3.3%之间；乙醇的方法加标回收率在95.4%～103.8%之间，相对标准偏差在1.7%～3.1%之间。

表2 加标回收率实验结果(n=6)

另取某一个浓度的混合标准溶液，连续重复进样6次，记录峰面积。甲醇与乙醇的相对标准偏差分别为RSD(n=6)为2.5%、2.1%，表明本方法的精密度良好。

图5 标准样品与空白样品加标的堆叠图

2.5 稳定性

取某一浓度的甲醇及乙醇标准溶液，置于4℃保存，分别于第1天、第3天、第7天进样，每天进两次，记录各组分峰面积，并计算其RSD值，见表3。任取精密度实验样品1个，置于4℃保存3天，分别每天进行色谱分析，记录峰面积，并计算其RSD值，见表4。结果显示，甲醇与乙醇的标准溶液在一周内保持稳定，样品在3天内保持稳定，适合于大批量的样品测试任务。

表3 标准溶液稳定性试验

表4 样品稳定性试验

2.6 实际样品的检测

笔者采用上述方法对52款市售漱口水与实验室小试样品进行测试，其中在成分表中注明乙醇原料的18款漱口水样品中6款漱口水中检出甲醇；在包装上面没有明确标识乙醇原料的34款漱口水样品中，其中21款检出乙醇，7款检出甲醇。以上共13款检出甲醇的样品，甲醇的检出量均符合漱口水行业标准要求[8]。

图6 阳性样品色谱图

3 结论

本研究采用气相色谱配氢火焰离子化检测器的方法，以N,N-二甲基甲酰胺溶液为提取溶剂，同时测定漱口水中甲醇与乙醇的含量，并比较了不同的色谱柱的出峰情况以及标准曲线的线性结果并优化了色谱仪器条件。结果显示，选用DMF对漱口水中的甲醇和乙醇有较好的提取，且其保留时间不干扰二者的同时分离与测定；选用膜厚1.8mm的极性毛细管气相色谱柱有助于甲醇和乙醇的同时分离，在流量1.0mL/min，分流比为10∶1，FID检测器温度250℃条件下，甲醇和乙醇的保留时间分别为5.0min和6.3min，回收率、精密度、重复性和稳定性均表现良好。本方法前处理操作简便，分析时间短，灵敏度高，无干扰，适用于漱口水中甲醇和乙醇含量的快速测定。