离子色谱法测定化妆品中硼酸和硼酸盐的不确定度评定

刘齐，邬国庆，邸铮，赵依芃，杜勇

(北京市药品检验研究院，北京 102206 )

硼酸是三氧化二硼溶于水生成的结晶化合物，属于无机酸，对多种细菌、霉菌有抑制作用。在化妆品中，三氧化二硼常作为收敛剂、抑菌剂、防腐剂使用，多以硼酸及硼酸盐的形式存在，过量使用容易引起皮肤刺激及过敏反应，且在人体内不可被新陈代谢，长期接触而产生的蓄积现象，可导致人体的大部分脏器受损[1-4]。

化妆品中硼酸和硼酸盐的监测已经成为近年来化妆品安全风险监测工作中的重点关注方向。《国家药监局关于更新化妆品禁用原料目录》的公告( 2021 年第74 号)中，将硼酸、硼酸盐列为化妆品禁用原料，提高了监管级别。同时，针对原测定方法存在的专属性不佳、易出现测定结果偏高和假阳性率高等问题，在国家药品监督管理局通告( 2021 年第17 号)中发布了补充检验方法，用离子色谱法替换了紫外分光光度法[5]。

针对上述情况，为了保证实验室的检测能力，及时查找检验过程中存在的问题，笔者采用《化妆品安全技术规范》(2015 年版)补充方法[5]，对市售化妆品样品中的硼酸和硼酸盐含量进行了测定，通过建立数学模型，分析了测量结果的不确定度来源，依据测量不确定度评定准则[6-13]，参考文献[14-20]，建立了离子色谱法测定化妆品中硼酸和硼酸盐的不确定度评定方法，并通过分析寻找影响检测结果的关键因素，为提高化妆品中硼酸和硼酸盐的检测水平提供了参考依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

离子色谱仪：850 型，配858 型自动进样仪、电导检测器，瑞士万通公司。

电子天平：XS 205D 型，感量为0.01 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。

塑 料 容 量 瓶：10、25、100 mL，A 类，德 国VITLAB 公司。

硼酸对照品：纯度(质量分数)为(98.0±2.0)%，北京曼哈格生物科技有限公司。

甲醇：色谱纯，德国默克公司。

甲烷磺酸：优级纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

甘露醇、四甲基氢氧化铵25%水溶液：分析纯，北京国药集团化学试剂有限公司。实验用水：超纯水。化妆品样品：市售。

1.2 仪器工作条件

色谱柱：Dionex IonPac ICE-Borate 柱(25 cm×9 mm，7.5 μm 美国赛默飞世尔公司)；柱箱温度：35℃；淋洗液：3 mmol/L 甲烷磺酸溶液-60 mmol/L甘露醇溶液，流量为0.7 mL/min；再生液：25 mmol/L四甲基氢氧化铵溶液-15 mmol/L 甘露醇溶液；自动进样器：20 μL 定量环。

1.3 硼酸对照品及系列标准溶液制备

硼酸对照品储备液：精密称取硼酸对照品50 mg，置于10 mL 塑料容量瓶中，加水溶解并稀释至标线。

硼酸对照品标准溶液：精密量取5 mL 硼酸对照品储备液，置于100 mL 塑料容量瓶中，加水稀释至标线。

硼酸对照品系列标准工作溶液：分别精密量取硼酸对照品标准溶液0.2、1.0、2.0、5.0、10.0 mL，分别置于25 mL 塑料容量瓶中，加水稀释至标线。

1.4 样品溶液制备

移取适量样品，混匀，再精密称取1.0 g，置于10 mL 塑料容量瓶中，加7 mL 90%甲醇溶液，密塞，涡旋1 min，用90%甲醇溶液定容至标线，摇匀，以10 000 r/min 离心5 min，取上清液1 mL，置于10 mL 塑料量瓶中，加水稀释至标线，摇匀，通过RP 柱(使用前需依次用10 mL 甲醇、10 mL 水活化，静置20 min)，弃去前3 mL 流出液，收集后续流出液，经0.45 μm 微孔滤膜滤过，弃去初滤液，取续滤液，即得样品溶液。

1.5 实验方法

分别精密吸取硼酸对照品系列标准工作溶液和样品溶液各20 μL，注入离子色谱仪进行测定，利用标准曲线法进行定量。

2 数学模型

按照式(1)计算样品中硼酸和硼酸盐(以硼酸计)的含量：

3 测量不确定度的来源

从检测过程和数学模型分析，离子色谱法测定化妆品中硼酸和硼酸盐含量的不确定度来源主要有以下几方面：

(1)对照品纯度(PR)、对照品称量(mR)、对照品溶液制备(VR)和标准曲线的拟合(f)引入的不确定度；

(2)样品称量(mS)、样品溶液制备(VS)和样品的重复测量(HS)引入的不确定度；

(3)离子色谱仪( I)引入的不确定度。

4 不确定度分量的评定

4.1 标准曲线对不确定度的贡献urel(L)

4.1.1 对照品纯度引入的相对标准不确定度urel(PR)

4.1.2 对照品称量的相对标准不确定度urel(mR)

精密称取硼酸对照品51.30 mg(mA)，称量过程中引入的不确定度主要来源包括：

(1)天平校准产生的不确定度分量；

(2)天平数字分辨率，即可读性引入的不确定度分量。

天平数字分辨率引入的标准不确定度u(m2)，所使用电子天平最小有效数字为0.01 mg，分辨率引入的标准不确定度按照被测量可能值区间的半宽进行计算：

则对照品称量引入的相对标准不确定度：

4.1.3 对照品溶液制备的相对标准不确定度urel(VR)

配制标准溶液时所用吸量管、容量瓶带来的不确定度包括：

(1)吸量管校准不确定度；

(2)塑料容量瓶容量不确定度；

(3)温差导致溶液膨胀引入的不确定度。

对照品溶液制备所用器具、规格及器具容量允差[11-13]见表1。

表1 所用器具、规格及器具容量允差 mL

根据表2 各分量相对标准不确定度结果，合成得对照品溶液制备的相对标准不确定度：

表2 吸量管和容量瓶引入的不确定度

4.1.4 标准曲线的拟合引入的不确定度urel( f )

配制系列标准工作溶液，每种浓度测定2 次，以浓度(Xi)为横坐标，峰面积(Yi)为纵坐标，拟合标准工作曲线，得线性方程为Yi=a+bXi，离子色谱测定结果拟合的标准工作曲线为Y=3.384 9×10-3+2.234 8×10-2X，相关系数r=0.999 8。

对同一样品进行6 次测量，质量浓度平均值ρ0=45.033 μg/mL。计算Yi残差的标准偏差sF和硼酸浓度的标准不确定度u( f )，相关量值[6]的计算结果见表3。

表3 标准工作曲线拟合引入的不确定度

则标准曲线拟合的相对标准不确定度：

4.1.5 标准曲线引入的相对标准不确定度urel(L)

标准曲线引入的相对标准不确定度由urel(PR)、urel(mR)、urel(VR)、urel( f )合成，即urel(L)=0.021 3。

4.2 样品对不确定度的贡献urel(S)

4.2.1 样品称量引入的相对标准不确定度urel(mS)

以样品平均称样量1.003 3 g 计(mB=1 003.3 mg)，天平分辨率为0.1 mg，e=1 mg，最大允许误差为±0.5e，即±0.5 mg，取包含因子k= 3，则天平校准引入的不确定度：

则样品称量引入的相对标准不确定度：

4.2.2 样品溶液制备引入的相对标准不确定度urel(VS)

制备样品溶液过程中引入的不确定度来源：

(1)1 mL 单标线吸收管容量校准引入的不确定度；

(2)10 mL 塑料容量瓶容量引入的不确定度；(3)温差引入的不确定度。

参考4.1.3 中塑料容量瓶的不确定度评定方法，计算样品溶液制备引入的不确定度见表4。

表4 样品溶液制备引入的不确定度

根据表4 数据，计算得由样品溶液制备引入的相对标准不确定度：

4.2.3 样品重复性测定引入的相对标准不确定度urel(HS)

在1.2 仪器工作条件下，对同一化妆品样品中硼酸的含量进行6 次平行测定，含量测定结果如表5 所示。

表5 样品测定结果 %

根据表5 数据，计算样品含量重复测定引入的相对标准不确定度[6]：

4.2.4 样品引入的相对标准不确定度urel(S )

样品引入的相对标准不确定度由urel(ms)、urel(Vs)、urel(Hs)合成，即urel(S)=0.010 6。

4.3 离子色谱仪引入的相对标准不确定度urel( I )

经查校准证书可知，离子色谱仪电导检测器的不确定度为0.34%，视为矩形分布，k= 3，则离子色谱仪引入的相对标准不确定度：

4.4 合成相对标准不确定度urel(W)

各分量独立且不相关，汇总各分量的相对标准不确定度见表6。

表6 不确定度评定结果

4.5 扩展标准不确定度及结果表示

取扩展因子k=2(置信概率95%)[6]，则硼酸的扩展不确定度：

当硼酸含量的测定结果为0.463%时，则离子色谱法测定化妆品中硼酸和硼酸盐的含量可表示为(0.463±0.022)%，k=2。

5 结语

参考《化妆品安全技术规范》(2015 年版)中新增硼酸和硼酸盐的离子色谱测定方法，对化妆品中硼酸和硼酸盐的含量进行多次测定，得到的含量范围为(0.463±0.022)%，k=2，置信概率为95%。全面地分析了实验过程中各个不确定度的来源，并计算了不确定度分量，为该测定方法分析过程的质量控制提供了理论依据。离子色谱法化妆品中硼酸和硼酸盐的不确定度贡献主要来源于标准曲线溶液制备及拟合部分，其中最主要的影响因素是标准曲线拟合及对照品纯度。在今后的工作中，可以通过调整测定浓度范围、增加检测器灵敏度等方面优化实验条件，以降低曲线拟合产生的不确定度；同时，尽量选用纯度级别较高、不确定度较小的对照品，从而降低整体不确定度，以提高检测结果的准确性。