紫外线按波长可分为长波紫外线(320～400 nm, UVA)、中波紫外线(280～320 nm, UVB)和短波紫外线(200～280 nm, UVC)3种,前二者对人体皮肤危害较大,会导致皮肤晒黑、晒伤,甚至会诱发皮肤癌[ 1 ]。防晒化妆品因具有保护人体免受紫外线辐射损伤的功能而广受消费者的青睐,其中的有效成分为防晒剂。防晒剂按性质及化学结构的不同可分为化学防晒剂和天然防晒剂[ 2 ]。化学防晒剂按机理不同又可分为有机紫外吸收剂和无机紫外屏蔽剂(物理阻挡剂),前者主要通过能量转换的方式吸收有害紫外线的能量并将其转化除去,后者则通过反射、散射或折射的方式来避免紫外线的损伤[ 3 ]。与紫外屏蔽剂相比,紫外吸收剂用量少,防晒效果好,价格便宜,使用起来清爽不油腻,但耐晒性较差。因此一些商家常在防晒化妆品中过量添加紫外吸收剂以增加防晒效果,这样往往会使人体皮肤致敏几率增加,影响人体健康[ 4 ]。目前世界各国对防晒化妆品中紫外吸收剂的添加量做出了不同的限制,我国2007版《化妆品卫生规范》对紫外吸收剂的种类和用量做了详细的限制[ 5 ]。
紫外吸收剂的检测方法主要有薄层色谱法[ 6 ]、气相色谱-质谱法[ 7 ]、高效液相色谱法[ 8, 9, 10 ],其中高效液相色谱法应用最广,但高效液相色谱法对于阳性样品缺乏充分的确证条件。陈焕文等[ 11 ]利用自主研制开发的中性解吸电喷雾萃取电离质谱法(ND-EESI-MS),不需要样品制备步骤,直接进行质谱分析,检测了膏状化妆品中对氨基苯甲酸和二苯酮-3等10种防晒剂,所得结果准确度高,重现性好。但该方法的研究对象并未完全覆盖所有的紫外吸收剂,且所采用的分析方法为其专利技术[ 12 ],目前推广应用还有一定的局限性。本文采用常用的液相色谱-串联质谱法对防晒化妆品中2-苯基苯并咪唑-5-磺酸(phenyl benzimidazole sulfonic acid, PBSA)、二苯酮-3(benzophenone-3, BP-3)、4-甲氧基肉桂酸异戊酯(isopentyl-4-methoxycinnamate, IMC)、4-甲基苄亚基樟脑(4-methylbenzylidene camphor, 4-MBC)、二乙氨基羟苯甲酰基苯甲酸己酯(diethylamino hydroxybenzoly hexyl benzoate, DHHB)、奥克立林(octocrilene, OC)、二甲基PABA乙基己酯(octyldimethyl-p-aminobenzoic acid, OD-PABA)、甲氧基肉桂酸乙基己酯(ethylhexyl 4-methoxycinnamate, EHMS)、胡莫柳酯(homosalate, HMS)、水杨酸乙基己酯(ethylhexyl salicylate, EHS)和丁基甲氧基二苯甲酰甲烷(butyl methoxydibenzoylmethane, BM-DBM)等11种紫外吸收剂进行了测定,适于防晒化妆品中紫外吸收剂的定性和定量。
API4000型三重四极杆质谱仪(美国AB公司),配有HP 1100高效液相色谱仪(美国Agilent公司); MS3型涡旋混合器(德国IKA公司); 2-16K型高速离心机(德国Sigma公司)。0.45 μ m PTFE滤膜,0.20 μ m PTFE滤膜(美国Dikma公司)。甲醇、乙腈、乙醇(色谱纯,美国Burdick & Jackson公司);甲酸(色谱纯,美国Dikma公司)。实验用水由Milli-Q纯水仪制备。
11种紫外吸收剂标准品纯度均在99.0%以上,购自德国Dr. Ehrenstorfer公司。防晒化妆品样品均购自超市。
称取一定量的紫外吸收剂标准品,分别用样品溶解液(甲醇-水(85 ∶ 15, v/v))溶解并定容至10 mL容量瓶中,配成标准储备液,于4 ℃下密封、避光保存,备用。分别移取各标准储备液0.5 mL至10 mL容量瓶中,用样品溶解液定容,配制成混合标准储备溶液,于4 ℃下密封、避光保存。为校正基质效应对测定结果的影响,分别移取紫外吸收剂混合标准储备液10、50、100、200、500、2000 μ L,用阴性样品空白提取液稀释并定容至10 mL,配制成基质混合标准工作液,当日使用。
称取0.4 g(精确至0.1 mg)化妆品样品于50 mL塑料离心管中,加入20 mL样品提取液(甲醇-乙醇-水(80 ∶ 10 ∶ 10, v/v/v)),涡旋混合2 min,超声振荡提取20 min,以 8000 r/min 速率离心10 min,上清液依次过0.45 μ m和0.20 μ m滤膜后,滤液上机测定。
HPLC条件:色谱柱为Eclipse XDB-C18色谱柱(150 mm×4.6 mm, 5 μ m,美国Agilent公司),柱温为35 ℃,进样量为5 μ L,流动相为0.1%甲酸水溶液和乙腈,流速为1.0 mL/min,梯度洗脱程序见表1。
MS/MS条件:电喷雾离子源(ESI),正离子扫描,多反应监测(MRM)模式检测;碰撞气为氮气;电喷雾电压为 5500.00 V;雾化气压力为379.23 kPa;辅助气流速为35.00 L/min;气帘气压力为82.74 kPa;离子源温度为650 ℃;去簇电压(declustering potential, DP)、入口电压(entrance potential, EP)、碰撞能(collision energy, CE)及碰撞室出口电压(cell exit potential, CXP)等参数见表2。
根据保留时间及质谱图上特征离子的相对丰度比进行定性,外标法定量。
紫外吸收剂种类和结构多样,理化性质较为复杂。根据大多数紫外吸收剂易溶于甲醇的特点,兼顾其他组分的溶解性,选用甲醇-水混合体系作为样品溶解液来配制标准混合溶液。通过比较不同配比的甲醇-水混合时各紫外吸收剂的溶解性,发现当甲醇和水体积比为85 ∶ 15时,各紫外吸收剂组分均能很好地溶解。
配制紫外吸收剂标准溶液过程中,溶解2-苯基苯并咪唑-5-磺酸时应加入少量的NaOH溶液,调pH为7.0～8.0,再用样品溶解液溶解并定容;甲氧基肉桂酸乙基己酯、4-甲氧基肉桂酸异戊酯、奥克立林3种紫外吸收剂应先溶于1 mL乙醇中,再用样品溶解液稀释并定容;其他紫外吸收剂直接用样品溶解液溶解、定容即可。
比较分析了乙腈和甲醇分别与0.1%甲酸组成的流动相体系对11种紫外吸收剂的分离效果,结果表明前者的灵敏度更高,分离度更好。这主要是因为乙腈的黏度较低,洗脱能力强,且易气化,有利于电喷雾电离模式质谱的去溶剂。选择甲酸则是因为紫外吸收剂在酸性条件下更为稳定；此外,甲酸在改善色谱分离行为的同时,在质谱分析过程中还可以提供H离子,使准分子离子峰更为稳定,并且可以促进离子化,提高质谱响应。整个分析过程梯度洗脱程序的采用使得各紫外吸收剂具有更好的选择性,峰形更加尖锐。
离子扫描模式的选择:分别采用正离子扫描模式和负离子扫描模式对11种紫外吸收剂进行检测,从总离子流扫描图可以看出,各紫外吸收剂在负离子扫描模式下质谱响应很弱,而在正离子扫描模式下则分子离子峰明显,所以选定在正离子扫描模式下对紫外吸收剂进行研究。
母离子、子离子及质谱条件的优化选择:取质量浓度为50 μ g/L 的紫外吸收剂标准溶液,采用流动注射方式分别注入离子源,进行一级质谱扫描。选取离子丰度最高的离子为母离子,再对各母离子进行二级质谱扫描获得相应的特征子离子峰。然后通过MRM模式对DP、EP、CE、CXP等参数进行优化,使特征碎片的离子强度达到最大,确定最佳质谱参数。11种紫外吸收剂中除2-苯基苯并咪唑-5-磺酸的母离子为[M+Na]+外,其余均为[M+H]+。在相应的质谱条件下11种紫外吸收剂标准物质的MRM谱图见图1。
比较分析了甲醇、甲醇-水溶液和甲醇-乙醇-水溶液3种溶液体系对防晒化妆品中紫外吸收剂的提取效果,结果后者具有较好的兼容性,提取效果较好,11种紫外吸收剂的回收率均在70%以上,因此最终选择甲醇-乙醇-水溶液作为样品提取溶剂,当甲醇-乙醇-水溶液体积比为80 ∶ 10 ∶ 10时提取效果最佳。
将紫外吸收剂混合标准储备液用阴性样品空白提取液稀释成绘制标准曲线用工作液,在1.4节中的条件下对质量浓度由低到高的工作液进行测定,每个浓度重复测定3次。以标准溶液浓度x与对应的仪器响应峰面积平均值y进行线性回归,结果线性关系良好(见表3)。以10倍信噪比作为定量限,各紫外吸收剂的定量限见表3。
根据我国2007版《化妆品卫生规范》对防晒化妆品中紫外吸收剂的限量要求,在回收率试验中,本文采用LOQ、MRL、2MRL的添加水平,对所测浓度超出仪器线性响应范围的样品进行了一定的稀释处理,并通过乘以稀释倍数来对定量结果加以校正。膏状和乳状防晒化妆品中添加紫外吸收剂的回收率试验结果和RSD计算结果见表4。
利用液相色谱-串联质谱技术建立了防晒化妆品中11种紫外吸收剂的检测方法,方法简便快速,准确度高,可以对于液相色谱法或其他方法不能充分确认的阳性样品进行较好的定性和定量。但随着科学技术的发展,原位、实时、在线、非破坏、高通量、低耗损的质谱学方法是质谱分析技术的重要趋势[ 13 ],也是各个行业研究领域的迫切需求所在。复杂基体样品直接采用发展成熟的质谱分析技术不仅可以使得快速高效检测真正成为可能,而且对未来国民经济的发展和人们生活品质的提高将会起到强大的推动和促进作用。
2013, Vol. 31 Issue (5): 410-415
PDF (880KB)
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