同位素稀釋-氣相色譜-質譜法同時測定化妝品中20種多環芳烴類化合物

多環芳烴（pahs）是指以醇環形式連接到兩個或兩個以上的苯環的典型永久性有機污染物。PAHs是最早被發現的環境致癌物,至今它們仍是數量最多的一類致癌物,長期接觸這類物質會引起胃、食道、皮膚等部位的腫瘤和癌變,并且致癌性隨著苯環數的增加而增加鑒于多環芳烴污染來源廣泛,致癌性強,影響面大,美國環保局1979年公布了129種優先監測污染物,其中就把萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并(a)蒽、二苯并(a,h)蒽、屈、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(g,h,I)芘16種未帶分支的多環芳烴確定為環境優先監測污染物。我國國家環保局也將萘、熒蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(g,h,I)芘這7種PAHs列入中國環境優先監測污染物黑名單目前國家標準GB/T29670-2013《化妝品中萘、苯并(a)蒽等9種多環芳烴的測定氣相色譜-質譜法》已經覆蓋了《化妝品衛生規范》中禁用的9種PAHs,但未涵蓋其他國際上關注度較高的多環芳烴類化合物,且采用外標法,檢測限高;而化妝品的種類繁多,基質效應強,采用外標法的定量準確性差,不能滿足當前的檢測需求。因此建立更完善、更合理的檢驗方法,對維護消費者的健康權益具有重要意義。1試驗部分1.1標準溶液及標品6890N/5973N氣相色譜-質譜聯用儀,美國Agilent公司;Milli-Q超純水純化系統,美國Millipore公司;BT224S分析天平,德國Sartorius公司;XH-B旋渦混勻器,江蘇康健醫療用品有限公司。所用刻度玻璃器皿洗凈后,用重蒸水淋洗三次,丙酮浸泡1h,正己烷淋洗,晾干備用。其他玻璃器皿洗凈后,用重蒸水淋洗三次,丙酮浸泡1h,在200℃下烘烤2h,冷卻至室溫備用。萘(Naph)、1-甲基萘(1-Mnaph)、2-甲基萘(2-Mnaph)、苊烯(Acen)、苊(Ace)、芴(Flu)、菲(Phe)、蒽(Anth)、熒蒽(Fluo)、芘(Py)、苯并(a)蒽(BaA)、屈(Chry)、苯并(b)熒蒽(BbF)、苯并(k)熒蒽(BkF)、苯并(a)芘(BaP)、二苯并(a,h)蒽(Dib)、茚并(1,2,3-cd)芘(Ind)、苯并(g,h,I)芘(BP)18種多環芳烴混合標樣,溶解于質量濃度2000mg/L的丙酮-苯(體積比1∶1)中。苯并(j)熒蒽(BjF,10mg,純度為98.0%),苯并(e)芘(BeP,10mg,純度為99.9%)。萘-D8(CAS號1146-65-2)、苊-D10(CAS號15067-26-2)、菲-D12(CAS號1520-96-3)、屈-D12(CAS號1719-03-5)、苝-D12(CAS號1520-96-3)5種氘代多環芳烴混合標樣溶解于質量濃度1000mg/L的甲苯中。上述標準品均購自德國Dr.Ehrenstorfer公司。其余試劑均為色譜純或重蒸分析純,購自國藥集團化學試劑有限公司。1.2接口與并網溫度VF-5MS彈性石英毛細管色譜柱(30.0m×0.25mm×0.10μm);進樣口溫度300℃;以2∶1分流進樣,進樣量為1μL;GC與MS接口溫度290℃;程序升溫,起始溫度60℃,保持3min,以10℃/min升至220℃,再以5℃/min升至290℃,再以15℃/min升至300℃,保持7min;載氣為高純He(純度>99.999%),恒流1.0mL/min。EI離子源溫度230℃,能量70eV;四極桿溫度150℃;傳輸線溫度280℃;溶劑延遲時間7.5min;Scan掃描模式,質量掃描范圍40~450u。分析過程中質譜采用SIM模式分段掃描。1.3混合標準溶液的配制準確吸取1mL18種多環芳烴混合標樣溶液于25mL容量瓶中,用正己烷定容,配制成18種多環芳烴混合標樣儲備液。將苯并(j)熒蒽和苯并(e)芘分別用正己烷轉移到25mL容量瓶中,得到單標儲備液。吸取5mL18種多環芳烴混合標樣儲備液和1mL苯并(j)熒蒽和1mL苯并(e)芘單標儲備液于25mL容量瓶中,用正己烷定容,配制成20種多環芳烴混合標樣中間液。準確吸取1mL5種氘代多環芳烴混合內標于25mL容量瓶中,用正己烷定容,配制成5種氘代多環芳烴混合內標儲備液。然后在配制20種多環芳烴標準品的系列溶液過程中準確吸取適量體積的混合內標儲備液。1.4樣品處理1.4.1gc-ms分析準確稱取化妝品試樣1.0g于10mL具塞比色管中,準確加入混合內標儲備液0.2mL,再加入5mL環己烷,渦旋20s萃取,靜置分層,用硬質移液槍頭吸取上清液至樣品瓶中,供GC-MS測定。空白試驗除不加樣品外,其他步驟相同。1.4.2提取溶劑及提取準確稱取化妝品試樣1.0g于50mL具塞比色管中,準確加入混合內標儲備液0.2mL,加入3mL60%甲醇渦旋20s充分溶解,加入5mL環己烷作為提取溶劑,渦旋30s進行提取,靜置分層,用硬質移液槍頭吸取至樣品瓶中,供GC-MS測定。空白試驗除不加樣品外,其他步驟相同。1.4.3gc-ms法提取準確稱取化妝品試樣1.0g于50mL具塞比色管中,準確加入混合內標儲備液0.2mL,加入3mL60%甲醇渦旋20s充分溶解或分散,加入5mL環己烷作為提取溶劑,渦旋40s后再超聲20min提取,靜置分層,用硬質移液槍頭吸取至樣品瓶中,供GC-MS測定。空白試驗除不加樣品外,其他步驟相同。2結果與討論2.1分流進樣的條件選擇多環芳烴是由若干個苯環彼此稠合在一起,或若干個苯環和環戊二烯稠合在一起構成的稠環化合物,色譜柱應選用非極性或弱極性的固定相。試驗初始選用柱長30m、固定相厚度為0.25μm的VF-5MS色譜柱,發現不管如何優化條件,從苯并(a)蒽開始,后面出峰的10個組分的響應比前面出峰的同濃度組分的響應低很多,尤其最后5個組分。之后采用固定相厚度為0.10μm的色譜柱,較好地解決了上述問題。通過程序升溫,除了苯并(b)熒蒽、苯并(j)熒蒽、苯并(k)熒蒽3個組分出峰挨在一起,其他組分均能實現基線分離。試驗發現若采用脈沖不分流進樣,后面出峰的3個組分的響應相比前面出峰的同濃度組分的響應要低很多。改為常規不分流進樣后,情況得到改善,但后面出峰的3個組分的響應仍不理想。繼而采用分流比2∶1分流進樣,后面出峰的3個組分的響應明顯提高,之后提高分流比,各組分響應成比例遞減,因此選擇分流比2∶1進行分流進樣。色譜條件建立好后使用SIM掃描模式,20種PAHs標準品的總離子流圖見圖1。2.2提取條件的確定PAHs是非極性或中等極性的物質,按照相似相溶原理,研究比較了常用的PAHs提取溶劑正己烷、甲醇、環己烷、乙酸乙酯、正庚烷、乙腈、異辛烷、丙酮對化妝品中PAHs的提取效果,通過對空白啫喱水加標樣的提取試驗發現,以甲醇、乙腈、丙酮直接將啫喱水溶解,干擾較大,雜峰多;而正己烷、環己烷、乙酸乙酯、正庚烷和異辛烷與啫喱水不互溶,只將目標物提取出來,基線平整,干擾小。其中環己烷對目標物的提取效率相對較高,因此選擇環己烷作為液體化妝品的提取溶劑。在空白洗手液加標樣的提取試驗中,甲醇、乙腈、丙酮基本將洗手液溶解,干擾較大,雜峰多;而正己烷、環己烷、乙酸乙酯、正庚烷和異辛烷與洗手液不互溶,但渦旋后很容易產生部分膠狀體。因此對于膏霜乳液類樣品考慮用極性較強的溶劑先溶解,再用極性較弱的溶劑萃取,通過試驗發現,以60%甲醇作為溶解溶劑,環己烷為提取溶劑時效果最理想;對于固體類化妝品,通過試驗發現,同樣以60%甲醇作為溶解溶劑,環己烷為提取溶劑時效果最理想,其中對口紅、唇膏、腮紅等塊狀或粉塊狀樣品應攪開混勻后再稱樣處理。合理的提取操作影響著樣品的提取效果和工作效率。通過對不同型態的空白加標樣品的提取試驗,考察不同提取條件的提取效果,試驗發現液體化妝品渦旋20s就可以完全提取,超聲對其提取效果沒有影響。對于洗手液,考察在加入60%甲醇渦旋溶解后再加入環己烷分別渦旋10~60s,以及在渦旋60s的基礎上超聲10min,發現洗手液渦旋30s就可以完全提取,超聲對其提取率的提高沒有明顯幫助。對于口紅,加入3mL60%甲醇渦旋20s充分溶解或分散后,再加入環己烷分別渦旋10~60s,發現渦旋40s后提取率不再增加;之后在渦旋40s的基礎上超聲10~40min,考察超聲時間對提取效果的影響,發現超聲有一定影響,超聲20min后提取率趨于穩定,因此對固體類化妝品采用渦旋40s再超聲20min的條件進行提取。2.3標準線性回歸取20種PAHs的混合標準系列溶液,在本研究優化的操作條件下行分析。以目標物與內標的峰面積比值為Y軸,以目標物與內標質量濃度比值為X軸進行線性回歸,得出線性回歸方程。依照國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,檢出限以信噪比S/N>3計,定量限以S/N>10計,按稱樣1.0g、定容5mL,計算方法檢測限和定量限。各組分在兩個數量級的線性范圍內有著很好的線性關系,相關系數r均大于0.992,檢測限為16μg/kg,定量限為50μg/kg。2.4加標回收率和標準偏差測定稱取不含PAHs的啫喱水、洗手液、腮紅各1.0g,分別加入兩個不同含量水平的標準溶液,各作6個平行樣,計算回收率和相對標準偏差。各組分平均回收率在70.5%~114.5%之間,相對標準偏差在1.7%~13.6%之間,說明該方法用于測定化妝品中PAHs的含量具有較強的可靠性。2.5樣品的測定結果采用上述建立好的方法對不同型態的各種類化妝品共42個批次進行了檢測。其中檢出了9個陽性樣品,檢出率為21.4%。20種PAHs中檢出3種,分別是萘、1-甲基萘、2-甲基萘,其中萘是歐盟化妝品指令76/768/EEC和我國2007版《化妝品衛生規范》都禁止在化妝品中使用的9種多環芳烴類化合物之一。42個樣品中有9個樣品檢出萘,質量比在54~1033μg/kg之間,1-甲基萘質量比在79~487μg/kg之間,2-甲基萘質量比在46~279μg/kg之間。從陽性樣品所檢出的多環芳烴類化合物含量來看,有些樣品的含量很高,其中水凝多效滋養霜中含萘質量比超過1000μg/kg;而有些樣品的含量很低,處于定量限附近。高含量的陽性樣品可以判斷是在生產過程中作為配方而加入的,如水凝多效滋養霜的配方中標注有液體石蠟,而液體石蠟是從原油中提煉出來,很可能含有多環芳烴類化合物;而嬰幼兒潤唇膏的配方中直接標注含有礦油。含量很低的樣品則有可能是在生產、運輸、儲藏過程中與含有PAHs的塑料管道或其他環境相接觸而帶入,特別是儲藏容器和產品包裝中如果含有PAHs,長時間接觸很可能令PAHs遷移到化妝品中。值得關注的是在所檢出的陽性樣品中,屬于嬰幼兒用