离子色谱-电感耦合等离子体质谱法测定化妆品中Br O3-和Br-的含量

许锦华,赵云强,许文琪,殷光松,李邦进,刘 华

(国家加工食品质量检验检测中心(福州),福建省产品质量检验研究院,福州 350002)

随着经济的发展和时代的进步,美妆几乎成为现代人日常生活必不可少的一部分,化妆品给人体健康带来的潜在危害逐渐引起人们的高度关注。溴通常以溴化物(Br-)、溴酸盐(Br O3-)、有机溴等形式存在,其中Br O3-是一种被世界卫生组织确认的氧化性致癌物,过量使用会对血液系统、中枢神经系统和泌尿系统造成不可逆转的伤害[1-3]。化妆品中添加Br O3-是为了防腐和(或)定型[4],但Br O3-对人的眼睛、皮肤和黏膜有刺激性。在《化妆品安全技术规范》(2015版)中,KBr O3是明令禁止添加的,但还有一些不良商家添加此类物质。

目前我国尚无检测化妆品中Br O3-的相关标准,现有检测食品中溴形态的方法有离子色谱法[5-6]、离子色谱-串联质谱法[7]、分光光度法[8]、液相色谱-质谱法[9]等。其中离子色谱法作为检测小麦粉中Br O3-的标准方法(GB/T 20188-2006《小麦粉中溴酸盐的测定 离子色谱法》),能有效地分离Br-、Br O3-和其他溴形态,但离子色谱法用的是电导检测器,容易受基质和其他离子的干扰,导致出现假阳性结果,不适用于化妆品中溴形态的检测。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽等优点,对于基质简单的溴形态分析而言,在灵敏度、分离效能方面具有一定的优势[10]。离子色谱法与ICP-MS的联用已被广泛应用于膨化食品中溴形态的检测[11]。化妆品的成分较为复杂,易对检测结果造成干扰。文献[12]使用AMMS 300阴离子微膜抑制器在线产生衍生反应,采用柱后衍生-离子色谱法来解决上述干扰问题,但存在操作步骤复杂、衍生试剂危害大等弊端。因此,本工作采用离子色谱法与ICP-MS联用技术,提出了一种化妆品中Br O3-和Br-的分离检测方法,避免了有机酸和阴离子等的干扰,适用于成分复杂的化妆品中溴形态的分析。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

ICS 2000型离子色谱仪;7500a型电感耦合等离子体质谱仪;4-16KS型高速冷冻离心机;XK-80A型快速混匀器;DS-8510型超声波清洗器;BSA224S型电子分析天平;Advantage A10型超纯水机。

KBr O3标准溶液:1 000 mg·L-1,GBW 08676。

KBr标准溶液:1 000 mg·L-1,GBW(E)080521。

混合标准溶液:准确移取1.00 mL KBr O3标准溶液和1.00 mL KBr标准溶液,用水逐级稀释,配制成0.10 mg·L-1混合标准溶液。

乙腈为色谱纯;试验用水为超纯水(电阻率为18.2 MΩ·cm)。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 离子色谱法

DionexIonPac AS19阴离子分析柱(250 mm×4.0 mm,7.5μm),IonPac AG19阴离子保护柱(50 mm×4.0 mm,12μm);淋洗液为40 mmol·L-1KOH溶液,流量1.0 mL·min-1;进样量100μL;抑制器电流80 m A。

1.2.2 ICP-MS

功率1 350 W;载气流量1.05 L·min-1;采样深度7.0 mm;测定同位素79Br。

1.3 试验方法

1.3.1 水溶性化妆品中溴形态的提取和测定

称取1.00 g水溶性样品,置于15 mL离心管中,加入10 mL水,涡旋混匀,超声30 min,每隔10 min振摇一次,使样品分散均匀。以4 500 r·min-1转速离心10 min,分取5 mL上清液,经0.45μm滤膜过滤后,过C18固相萃取小柱(200 mg/3 mL,使用前依次用2 mL甲醇和2 mL水活化),收集流出液待测。随同做试剂空白。

1.3.2 脂溶性化妆品中溴形态的提取和测定

称取1.00 g脂溶性样品,置于15 mL离心管中,加入10 mL乙腈,涡旋混匀,超声30 min,每隔10 min振摇一次,使样品分散均匀。以4 500 r·min-1转速离心10 min,分取5 mL上清液,氮吹至约1 mL,用水定容至5 mL,依次经0.45μm滤膜过滤,过C18固相萃取小柱,收集流出液待测。随同做试剂空白。

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂的选择

化妆品分为水溶性化妆品(在水中形成均一溶液的样品,如化妆水、沐浴液等)与脂溶性化妆品(在水中形成乳浊液的样品,如润肤霜、乳液等),不同类型的化妆品采用不同的提取溶剂。

分别用40 mmol·L-1KOH溶液、5%(体积分数,下同)硝酸溶液和水提取水溶性加标样品中的Br O3-和Br-。结果表明,上述3种提取溶剂对水溶性样品中Br O3-和Br-的回收率无明显差别,用水即可将Br O3-和Br-提取出来。而对于脂溶性样品,用水提取易形成乳浊液,不仅影响Br O3-和Br-的提取效率,还会对色谱柱造成损害。有研究表明,加入乙腈可对其进行破乳[12],因此试验考察了40 mmol·L-1KOH溶液、5%硝酸溶液和乙腈对脂溶性加标样品(Br O3-和Br-的加标量均为2.00 mg·kg-1)中Br O3-和Br-回收率的影响,结果见表1。

表1 不同提取溶剂下BrO3-和Br-的回收率Tab.1 Values of recovery of Br O3-and Br-with different extraction solvents

结果表明,在相同的操作条件下,以乙腈为脂溶性样品的提取溶剂时,Br O3-和Br-的回收率明显大于另外两种提取溶剂的,且在提取过程中能明显降低溶液乳化的浑浊度,因此试验选择脂溶性样品的提取溶剂为乙腈。

2.2 测定同位素的选择

溴元素有79Br和81Br两种同位素,40Ar38Ar H及38Ar2H对79Br的干扰较小,79Br的多原子干扰主要是39K40Ar,81Br的多原子干扰主要是40Ar2H。由于色谱柱的分离作用,以及离子色谱法的抑制器抑制后,K＋通过离子交换膜进入废液,流动相变为中性,消除了39K40Ar对79Br的干扰,同时避免了碱溶液对质谱检测器的腐蚀。因此,试验选择测定的同位素为79Br[13-15]。

2.3 淋洗液浓度的选择

离子色谱法的淋洗液为KOH溶液,其浓度对Br O3-和Br-的分离效果有很大影响。试验考察了KOH溶液浓度分别30,40,50,60 mmol·L-1时对Br O3-和Br-分离效果的影响。结果表明:KOH溶液浓度增大,Br O3-和Br-的分离度较差;KOH溶液浓度降低,Br O3-和Br-的分离度较好;当KOH溶液浓度为40 mmol·L-1时,Br O3-与Br-的分离效果较佳。因此,试验选择淋洗液KOH溶液的浓度为40 mmol·L-1。混合标准溶液和样品溶液的色谱图见图1。

图1 色谱图Fig.1 Chromatograms

2.4 标准曲线和检出限

取6个50 mL容量瓶,分别准确加入0.10 mg·L-1混合标准溶液0,0.5,2.5,5.0,10.0,25.0 mL,用水稀释至刻度,得到Br O3-和Br-质量浓度为0,1.00,5.00,10.00,20.00,50.00μg·L-1的混合标准溶液系列,按照仪器工作条件进行测定,以Br O3-和Br-的质量浓度为横坐标,其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果表明:Br O3-和Br-标准曲线的线性范围均在50.00μg·L-1以内,线性回归方程和相关系数见表2。

以3倍信噪比(S/N)计算检出限(3S/N);当样品称样量为1.00 g,稀释倍数为10时,Br O3-和Br-的检出限见表2。

表2 线性回归方程、相关系数和检出限Tab.2 Linear regression equations,correlation coefficients and detection limits

2.5 精密度和回收试验

按照试验方法对市售化妆水、护手霜、润肤乳等化妆品进行3个浓度水平的加标回收试验,每个浓度水平平行测定6次,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表3。

由表3可知:Br O3-的回收率为85.0%～92.5%,测定值的RSD为2.5%～7.6%;Br-的回收率为85.0%～92.0%,测定值的RSD为2.4%～6.9%,表明该方法回收率好、精密度高。

表3 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

本工作将离子色谱法与ICP-MS联用,提出了一种化妆品中溴形态的分离检测方法,可快速、准确地测定化妆品中Br O3-和Br-的含量,解决了化妆品中有机酸和阴离子等干扰问题。该方法对Br O3-和Br-的分离效果佳、灵敏度高、检出限低,为化妆品中溴形态的检测提供了简便且操作性强的分析方法,对化妆品中溴形态污染分析及监控有重要意义。