气相色谱法测定化妆品中的甲酸及其盐类和丙酸及其盐类

袁月 王超 李莹 矫筱蔓 史延通

【摘要】本文建立气相色谱分析法检测化妆品中甲酸及其盐类和丙酸及其盐类，采用HP-FFAP色谱柱，样品经甲醇超声提取，外标法进行定量。结果表明，甲酸在12～400μg/mL浓度范围内线性关系良好（r=0.9992），方法的检出限为40μg/g，回收率为95.1%～100.5%，相对标准偏差（RSD）为1.3%～2.8%；丙酸在6～200μg/mL浓度范围内线性关系良好（r=0.99995），方法的检出限为20μg/g，回收率为92.8%～101.4%，相对标准偏差（RSD）为2.3%～3.6%。该方法准确、可靠，适用于化妆品中甲酸及其盐类和丙酸及其盐类的检测。

【关键词】化妆品；甲酸及其盐类；丙酸及其盐类；气相色谱法

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.035

Determination of Formic Acid and Propionic Acid and Its Salts in Cosmetics by Gas Chromatography

YUAN Yue，WANG Chao，LI Ying，JIAO Xiaoman，SHI Yantong

（Liaoning Institute for Drug Control，Shenyang 110023，China）

Abstract：To establish a gas chromatographic method for the determination of formic acid and its salts and propionic acid and its salts in cosmetics，the samples were extracted by methanol ultrasonic and quantified by external standard method.The results showed that a good linearity at the concentration range of 12 to 400μg/mL was obtained for formic acid with correlation coefficients of 0.9992. The detection limit of formic acid was 40μg/g，the recoveries were 95.1%～100.5%，and the relative standard deviations（RSD）were 1.3%～ 2.8%.The results showed that a good linearity at the concentration range of 6.0 to 200μg/mL was obtained for propionic acid with correlation coefficients of 0.99995.The detection limit of propionic acid was 20μg/g，the recoveries were 92.8%～101.4%，and the relative standard deviations（RSD）were 2.3%～3.6%.The method is accurate and reliable for the determination of formic acid and its salts and propionic acid and its salts in cosmetics.

Key words：cosmetics；formic acid and its salts；propionic acid and its salts；gas chromatography

甲酸的化学式CH2O2，分子量46.03，俗名蚁酸，是最简单的羧酸，无色有刺激性气味的液体，酸性很强，属于有机强酸，可用作消毒剂和防腐剂[1]。其本身具有防腐性和毒性，会引起皮肤、黏膜的刺激症状，如红肿、疼痛，痊愈速度慢[2]，刺激皮肤起泡[3]，是《化妆品安全技术规范》（2015年版）中的限用物质，该标准规定甲酸在化妆品中最大允许浓度为0.5%（以酸计）[4]。丙酸是一种化学物质，化学式CH3CH2COOH。无色、有腐蚀性的液体，有刺激性气味。其在酸性介质中对各类霉菌、真菌都有较强的抑制作用，尤其对防止黄曲霉菌素的产生有特效[5]。丙酸及其盐类是《化妆品安全技术规范》（2015年版）规定的可用于化妆品中的限用物质，最大允许浓度为2%（以酸计）[3]。但其对皮肤和黏膜有刺激作用，如果长期使用含丙酸及其盐类过量的化妆品，会引起皮肤损伤，严重时可致皮肤灼伤。

本文分别以甲酸及其盐类和丙酸及其盐类作为研究对象，通过总结归纳国内相关研究工作和实验，建立了气相色谱法检测化妆品中的甲酸及其盐类和丙酸及其盐类分析方法，本方法前處理简单，操作性强，适应性广、检测效率高。该方法的建立，保证了化妆品的质量，起到了有效监管作用，进而更好地维护消费者的权益，具有十分重要的意义。

1实验部分

1.1仪器与设备

Agilent 7890A气相色谱仪；XS105十万分之一天平（瑞士Mettler Toledo公司）；Speader ZH-2涡旋混合器（天津药典标准仪器厂）；AS3120A超声波清洗仪；Avanti J-E台式冷冻离心机（美国贝克曼库尔特股份有限公司）。

1.2试剂

甲酸标准物质（formic acid，纯度99.2%，BePure）；丙酸标准物质（propionic acid，纯度99.8%，BePure）；甲醇（HPLC级）购自国药集团化学试剂有限公司。

1.3检测方法

1.3.1标准溶液的配制

准确称取40 mg甲酸标准物質，20 mg丙酸标准物质置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解后定容至刻度，混匀，配制成甲酸浓度为4.0 g/L，丙酸浓度为2.0 g/L混合标准储备液。再分别移取30、50、250、500、1000μL于10 mL容量瓶中，用甲醇定容，配置成甲酸浓度分别为12、20、100、200、400μg/mL的标准系列浓度，丙酸浓度分别为6、10、50、100、200μg/mL的标准系列浓度，所有标准溶液均置于冰箱中4℃保存备用。

1.3.2样品溶液的制备

称取供试品样品1.0 g于10 mL具塞比色管中，加甲醇8 mL，涡旋振荡30 s，使试样与提取溶剂充分混匀，超声波提取20 min后，用甲醇定容至10 mL，摇匀，以5000 r/min离心10 min，取上清液，经0.22μm滤膜过滤，滤液作为待测样液。

1.3.3分析条件

色谱柱：HP-FFAP气相色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；进样口温度：220℃；检测器温度：250℃；程序升温：初始温度40℃，保持1 min，以50℃/min的速度升值100℃，保持1 min，再以10℃/min的速度升温至200℃，保持5 min，以50℃/min的速度升温至240℃，保持11 min。载气为N2；流速为2.0 mL/min；空气流速为400 mL/min；H2流速为40 mL/min；进样方式为分流进样；进样量为1μL；分流比为5∶1。

2结果与讨论

2.1色谱条件的优化

选取DB-WAX，HP-INNOWAX，HP-FFAP，HP-20M四种极性色谱柱，经过对比确定了峰型相对较好，杂峰相对较少的色谱柱，最终选取了HP-FFAP色谱柱。以初始温度40℃，保持1 min，以50℃/min的速度升值100℃，保持1 min，再以 10℃/min的速度升温至200℃，保持5 min，以50℃/min的速度升温至240℃，保持11 min。载气：N2；流速：2.0 mL/min；空气流速：400 mL/min；H2流速：40 mL/min；进样方式为分流进样，进样量：1μL；分流比为5∶1。作为色谱条件来进样，然后根据出峰的峰型以及出峰的位置，确定色谱条件。经过色谱柱分离得到甲酸标准物质的出峰时间为1.789 min，丙酸标准物质的出峰时间为5.714 min，峰型尖锐，无拖尾（如图1）。

2.2样品前处理条件的优化

溶剂的选择：称取样品1.0 g置于10 mL具塞比色管中，分别加8 mL甲醇，8 mL乙醚，8 mL乙酸乙酯，按1.3.2的实验方法对样品进行前处理，按1.3.3的色谱条件进行测定，结果显示，甲醇的回收率最高，所以选择甲醇作为溶出化妆品中甲酸和丙酸的溶剂。

提取方式的选择：选取超声波提取方法和水浴振荡提取方法，分别选择用10 min、20 min、30 min作为提取时间，按照1.3.2的实验方法进行样品的前处理。结果显示，超声波提取20 min条件最好，所以选择超声波提取20 min作为提取条件。

2.3线性回归方程线性范围

取甲酸和丙酸标准储备液，配置成甲酸浓度分别为12、20、100、200、400μg/mL的标准系列浓度，丙酸浓度分别为6、10、50、100、200μg/mL的标准系列浓度，以1.3.3中确定的色谱条件进行气相色谱法分析，以峰面积y作为纵坐标，浓度x（μg/mL）作为横坐标进行线性回归。在12～400μg/mL范围内甲酸的峰面积与浓度呈良好的线性关系，相关系数为0.9992（见图2）；在6～200μg/mL范围内丙酸的峰面积与浓度呈良好的线性关系，相关系数为0.99995（见图3）。

2.4检出限与定量下限

取1.0 g基质空白样品，加入不同浓度的甲酸和丙酸标准溶液，按1.3.1方法制备待测溶液，通过对标准溶液进行逐级稀释，得到甲酸的检出限（S/N=3）和定量下限（S/N=10）分别为40μg/g、120μg/g，丙酸的检出限（S/N=3）和定量下限（S/N= 10）分别为20μg/g、60μg/g。方法显示了较高灵敏度，适合于化妆品中甲酸和丙酸含量的检测。

2.5回收率与精密度

在化妆水、乳液、油剂类化妆品3种不同空白基质中添加不同浓度的甲酸和丙酸标准溶液进行回收率实验，每个质量浓度重复6份，记录峰面积，按标准曲线计算实测浓度，以所得实测浓度与理论浓度的比值计算方法的回收率结果见表1和表2，结果显示：不同基质的甲酸加标回收率在95.1%～ 100.5%，RSD在1.3%～2.8%，不同基质的丙酸加标回收率在92.8%～101.4%，RSD在2.3%～3.6%，表明方法准确度良好。

2.6实际样品测定

对2021年化妆水、乳液、油剂类化妆品21份样品，按照上述前处理方法和分析条件测定样品中甲酸及其盐类和丙酸及其盐类的含量均在限量范围内，符合我国《化妆品安全技术规范》（2015版）的要求。

3结论

本文建立了化妆品中甲酸及其盐类和丙酸及其盐类的检测方法，采用甲醇提取，毛细管气相色谱法，甲酸的回收率在95.1%～100.5%，RSD在1.3%～2.8%；丙酸的回收率在92.8%～ 101.4%，RSD在2.3%～3.6%，回收率较高，方法的精密度较好。适用于化妆品中的甲酸及其盐类和丙酸及其盐类的检测，适用性强，能满足大批量检测的要求。

【参考文献】

[1]梁旭霞，钟志雄，杜达安，等.离子色谱法测定牙膏及化妆品中的甲酸[J].中国卫生检验杂志，2002（2）：139-140.

[2]冯胜.精细化工手册[M].广州：广东科技出版社，1993.

[3]李祥君.新编精细化工产品手册[M].北京：化学工业出版社，1996.

[4]国家药品监督管理局.国家食品药品监督管理总局关于发布化妆品安全技术规范（2015年版）的公告（2015年第 268号）[EB/OL].（2015-12-23）.https：//www.nmpa.gov.cn/ xxgk/ggtg/qtggtg/20151223120001986.html.

[5]方道赠，隋玉杰，项林敏.化妆品中丙酸及其盐类检测方法的研究[J].广东化工，2016，43（18）：77-78.

【作者简介】

袁月，女，1987年出生，副主任药师，硕士，研究方向为药品化妆品理化分析研究。

王超，女，1985年出生，副主任药师，硕士，研究方向为药品化妆品理化分析研究。

李莹，女，1984年出生，副主任药师，硕士，研究方向为药品化妆品理化分析研究。

矫筱蔓，女，1978年出生，主任药师，硕士，研究方向为药品化妆品理化分析研究。

史延通，男，1975年出生，研究员，硕士，研究方向为化妆品监管。

（编辑：侯睿琪）