随着人们生活水平的日益提高, 染发作为一种美容方式, 逐步成为流行时尚。合成染发剂主要分为暂时型、半永久型及永久型等3类[1], 现今市场销售的染发产品80%为永久型(又称“氧化型”)[1, 2]。氧化型染发产品中的染料中间体主要为芳香胺类、酚类化合物, 这类成分具有一定的致敏性与致癌性[1-4]。因此, 建立一种快速、准确的测定方法, 为氧化型染发产品研发和监管提供有效的技术手段, 显得十分重要。
目前, 染发剂的检测方法主要有离子色谱法[5]、液相色谱法[6-10]、气相色谱法[11]、液相色谱-质谱法[12-14]、气相色谱-质谱法[15, 16]及超临界流体色谱法[17]等。采用气相色谱法进行检测时, 由于多数染发剂不具有良好的挥发性, 而需通过衍生化处理, 实验过程较繁琐, 可测定成分种类也受到限制; 液相色谱-质谱法虽具有良好的灵敏度与准确性, 但分析复杂样品时, 易造成离子源污染, 且仪器成本较高, 不易普及; 染发剂的强极性、不稳定性及低挥发性等特征, 使液相色谱法成为一种较为理想且易推广的检验方法。《化妆品安全技术规范》(后简称“规范”)(2015年版)[18]中限定了74种准用染发剂, 并规定了对苯二胺等32种组分的检测方法, 可实现多组分的分离与定量。严巍[19]等也根据pKa值差异实现了32种染发剂的分组测定。两种方法涵盖组分虽多, 但均需同时建立3个色谱系统, 实验过程耗时较长, 对仪器、色谱柱及试剂的消耗较大。还有多篇文献[6-10, 20-22]通过建立单一色谱系统实现多种染发剂的含量测定, 方法快速、简便, 但分析对象最多只涉及20种左右的禁限用组分, 难以满足对氧化型染发产品的监管需求。
综合考察氧化型染发产品配方, 选定33种禁限用染发剂, 建立了单一液相色谱系统, 同时实现多成分定量分析, 为氧化型染发产品中染发剂的准确、高效检测以及质量监管提供技术支持。
1260型高效液相色谱仪配二极管阵列检测器, 美国Agilent公司; KQ-500型超声波清洗器, 昆山市超声仪器有限公司; CP225D型电子分析天平, 德国Sartorius公司。
对苯二胺(p-phenylenediamine)、2, 6-二氨基吡啶(2, 6-diaminopyridine)、对氨基苯酚(p-aminophenol)、甲苯-2, 5-二胺硫酸盐(toluene-2, 5-diamine sulfate)、间苯二胺(m-phenylenediamine)、氢醌(hydroquinone)、间氨基苯酚(m-aminophenol)、4-氨基间甲酚(4-amino-m-cresol)、邻苯二胺(o-phenylenediamine)、间苯二酚(resorcinol)、2-硝基对苯二胺(2-nitro-p-phenylenediamine)、N, N-二乙基甲苯-2, 5-二胺盐酸盐(N, N-diethyltoluene-2, 5-diamine HCl)、甲苯-3, 4-二胺(toluene-3, 4-diamine)、1-萘酚(1-naphthol)均购自德国Dr. Ehrenstorfer公司; 2, 4-二氨基苯氧基乙醇盐酸盐(2, 4-diaminophenoxyethanol HCl)、N, N-二乙基对苯二胺硫酸盐(N, N-diethyl-p-phenylenediamine sulfate)、对甲基氨基苯酚硫酸盐(p-methylaminophenol sulfate)、6-羟基吲哚(6-hydroxyindole)、1, 5-萘二酚(1, 5-naphthalenediol)均购自北京曼哈格生物技术有限公司; 四氨基嘧啶硫酸盐(tetraaminopyrimidine sulfate)、2-氯对苯二胺硫酸盐(2-chloro-p-phenylenediamine sulfate)均购自北京百灵威科技有限公司; 2-甲基间苯二酚(2-methylresorcinol)、4-氨基-3-硝基苯酚(4-amino-3-nitrophenol)、4-氯间苯二酚(4-chlororesorcinol)、N-苯基对苯二胺(N-phenyl-p-phenylenediamine)均购自美国Sigma公司; 4-氨基-2-羟基甲苯(4-amino-2-hydroxytoluene)、4-硝基邻苯二胺(4-nitro-o-phenylenediamine)、6-氨基间甲酚(6-amino-m-cresol)均购自日本东京化成工业株式会社; 2-氨基-3-羟基吡啶(2-amino-3-hydroxypyridine)、2, 7-萘二酚(2, 7-naphthalenediol)均购自加拿大TRC公司; 4, 5-二氨基-1-(2-羟乙基)吡唑硫酸盐(1-hydroxyethyl 4, 5-diaminopyrazole sulfate)、羟乙基对苯二胺硫酸盐(hydroxyethyl-p-phenylenediamine sulfate)、N, N-双(2-羟乙基)-对苯二胺硫酸盐(N, N-bis(2-hydroxyethyl)-p-phenylenediamine sulfate)均购自美国Ark Pharm公司。所有对照品纯度均大于95%。
乙腈(色谱纯)购自德国Merck公司; Milli-Q超纯水系统购自法国Millipore公司; 磷酸二氢钾、十二水合磷酸氢二钠均为分析纯, 购自国药集团化学试剂有限公司; 亚硫酸氢钠(分析纯)购自北京化学试剂公司; 无水乙醇(优级纯)购自现代东方(北京)科技发展有限公司。
样品均为市售氧化型染发产品, 包含染发膏和氧化乳两种剂型。
流动相A相溶液:称取5.6 g磷酸二氢钾、3.6 g十二水合磷酸氢二钠, 加水溶解, 稀释并定容至1 000 mL, 充分混匀后, 经0.22 μ m微孔滤膜过滤, 得磷酸盐缓冲液(0.04 mol/L磷酸二氢钾+0.01 mol/L磷酸氢二钠)。取960 mL上述缓冲液与40 mL乙腈充分混匀, 备用。
稀释溶剂:称取0.2 g亚硫酸氢钠, 加入流动相A相溶液溶解, 稀释并定容至1 000 mL, 充分混匀, 备用。
标准储备溶液:称取染发剂对照品各50.0 mg, 置于50 mL棕色量瓶中, 加入10 mL无水乙醇以及适量稀释溶剂, 超声至充分溶解, 再加入稀释溶剂至刻度, 摇匀, 即得混合标准储备溶液。4 ℃保存。
取样品中染发膏0.5 g(精确到0.001 g), 置于50 mL比色管中, 分别加入5 mL无水乙醇以及5 mL稀释溶剂, 涡旋30 s, 超声15 min, 放冷后加入稀释溶剂至25 mL, 涡旋30 s, 充分混匀。经0.45 μ m微孔滤膜过滤, 待测。
色谱柱为Waters Atlantis® T3 MV Kit(250 mm×4.6 mm, 5 μ m), 柱温为25 ℃, 进样量为5 μ L。流动相:A相为磷酸盐缓冲液(0.04 mol/L磷酸二氢钾+0.01 mol/L磷酸氢二钠, 含4%(体积分数)乙腈), B相为乙腈。流速为1.0 mL/min。梯度洗脱程序见表 1。氢醌、对甲基氨基苯酚硫酸盐、间苯二酚、4-氯间苯二酚、6-羟基吲哚、1, 5-萘二酚、2, 7-萘二酚、N-苯基对苯二胺、1-萘酚等9种成分检测波长为280 nm, 其余成分检测波长均为235 nm。
采用二极管阵列检测器进行全波长扫描(210~400 nm), 发现各成分的最大吸收波长均集中于225~245 nm及275~310 nm范围, 且低波长段响应值更强。综合考虑各成分吸收特点后, 将235 nm作为首选检测波长。但氢醌、间苯二酚及N-苯基对苯二胺在280 nm下吸收强于235 nm, 1, 5-萘二酚、2, 7-萘二酚及1-萘酚高浓度点在235 nm下响应超载, 影响回归方程的线性, 对甲基氨基苯酚硫酸盐、4-氯间苯二酚及6-羟基吲哚在235 nm下易受到基质与其他杂质峰的干扰, 因此单独在280 nm下检测上述9个成分。33种染发剂在不同波长下的色谱图见图 1。
对比了4种色谱柱的分离效果:采用HALO RP-Amide(250 mm×4.6 mm, 5 μ m)柱进行分析时, 部分色谱峰峰形差, 前延或拖尾现象严重; 采用SUPELCO Discovery® RP Amide C16(250 mm×4.6 mm, 5 μ m)以及Agilent ZORBAX Eclipse XDB-C18(250 mm×4.6 mm, 5 μ m)柱时, 大部分成分得到良好分离, 且峰形较好, 但仍有少数峰出现拖尾, 另外, C16柱平衡时间较其他色谱柱更长, 且货源较少; 采用Waters Atlantis® T3 MV Kit(250 mm×4.6 mm, 5 μ m)柱时, 各成分色谱峰峰形良好, 整体分离效果优于前述3种色谱柱。因此, 最终选择Waters Atlantis® T3 MV Kit柱对33种染发剂进行分离。
在卢晓蕊等[22]的研究基础上, 将流动相选定为磷酸缓冲盐体系-乙腈, 分别选择不同浓度的磷酸盐缓冲液, 对难分离成分进行洗脱, 并对比洗脱效果。a组:流动相为0.02 mol/L磷酸二氢钾+0.005 mol/L磷酸氢二钠; b组:流动相为0.02 mol/L磷酸二氢钾+0.01 mol/L磷酸氢二钠; c组:流动相为0.02 mol/L磷酸二氢钾+0.02 mol/L磷酸氢二钠。分离结果见图 2。对比发现, (1)区内5种成分的分离度随流动相中H2PO4-/HPO42-浓度比例增大而增大; 而(2)区成分的分离度随HPO42-浓度增加而增大。考虑到(1)区成分极性大, 洗脱时流动相水相比例已达96%, 优化洗脱条件难再提升分离度, 而(2)区成分分离度可通过调节流动相梯度得到改善, 因此选择H2PO4-/HPO42-浓度比为4 : 1的缓冲体系作为水相。另外, 考虑到增大磷酸盐浓度对分离度有一定改善, 在避免盐浓度过大影响色谱柱寿命的前提下, 适当增大两种缓冲盐浓度, 最终选定0.04 mol/L磷酸二氢钾+0.01 mol/L磷酸氢二钠缓冲液及乙腈为流动相, 可基本实现各成分的有效分离(见图 1)。
参考规范(2015年版)[18], 选择2 g/L亚硫酸氢钠水溶液-无水乙醇(1 : 1, v/v)作为提取与稀释溶剂。在对33种染发剂对照品进行液相分析时, 发现2-氨基-3-羟基吡啶、对苯二胺及羟乙基对苯二胺等3种成分的色谱峰出现“溶剂效应”。因此, 利用前述溶剂溶解或提取后, 加入1.5倍体积流动相A相溶液做进一步稀释, 所得溶液中各成分色谱峰峰形良好, 可解决“溶剂效应”。但对此法制得对照品溶液进行稳定性试验时, 发现四氨基嘧啶硫酸盐和2, 4-二氨基苯氧基乙醇盐酸盐在12 h内的稳定性差, 峰面积相对标准偏差超过20%, 这可能是由于流动相中缺少抗氧化剂, 两种成分氧化分解严重。因此, 进一步在A相溶液中添加适量亚硫酸氢钠, 可解决氧化分解问题。最终确定1.2节稀释溶剂, 并按1.3节方法处理样品。
用稀释溶剂配制质量浓度为5.0、10.0、50.0、100.0、250.0和500.0 mg/L的标准曲线系列溶液, 分别进样5 μ L, 在1.4节色谱条件下进行分析。以对照品溶液质量浓度(mg/L)为横坐标、峰面积为纵坐标进行线性回归。取0.5 g(精确到0.001 g)基质空白样品(染发膏配方中不含本文的33种成分), 加入不同浓度的混合标准溶液, 按1.3节方法制备待测溶液, 以信噪比(S/N)为3时对应的对照品浓度作为检出限(LOD), S/N为10时对应的对照品浓度作为定量限(LOQ)。结果如表 2所示, 4-氨基-2-羟基甲苯、4-硝基邻苯二胺在5~250 mg/L, 其他成分在5~500 mg/L范围内线性关系良好, 相关系数均高于0.999。
吸取5 μ L 100 mg/L标准曲线系列溶液, 按1.4节色谱条件连续进样6次, 计算峰面积相对标准偏差(RSDs)。结果表明, 所有成分峰面积RSDs值均低于2.0%, 方法精密度良好。
取100 mg/L标准曲线系列溶液, 室温条件下分别于第0、4、8、12、16、20、24 h进行测定, 进样5 μ L, 在1.4节色谱条件下进行分析, 计算各成分峰面积RSDs值。结果表明, 四氨基嘧啶硫酸盐和2, 4-二氨基苯氧基乙醇盐酸盐在12 h内峰面积RSDs小于5%, 其余31种成分在24 h内峰面积RSDs均小于5%, 各成分稳定性良好。但对于含有四氨基嘧啶硫酸盐或2, 4-二氨基苯氧基乙醇盐酸盐的染发类产品, 建议临用现制, 或选择带有可控温样品室的液相色谱仪进行分析。
取9份基质空白样品, 每份0.5 g(精确至0.001 g), 分别加入混合标准储备溶液1.0、2.5、5.0 mL, 各3份(相当于待测液中各成分含量为40、100、200 mg/L), 按1.3节方法平行制备待测溶液, 进样5 μ L, 在1.4节色谱条件下进行分析。平均回收率及RSDs结果见表 3。结果表明, 33种成分在40 mg/L水平下的平均回收率为79.2% ~116.3%, 在100 mg/L水平下的平均回收率为83.1% ~110.5%, 在200 mg/L水平下的平均回收率为77.6% ~113.5%, 各浓度下的RSDs值均小于5%。
如图 1所示, 按1.4节色谱条件进行分析时, 以下3组成分分别具有相近的保留时间, 难以分离:组分1(1-羟乙基-4, 5-二氨基吡唑硫酸盐)和组分2(四氨基嘧啶硫酸盐); 组分3(2-氨基-3-羟基吡啶)和组分4(对苯二胺); 组分25(4-硝基邻苯二胺)和组分26(4-氨基-3-硝基苯酚)。针对上述情况, 当样品在各组保留时间出峰时, 需通过图 3所示的各成分紫外吸收特征对色谱峰进行定性, 若仅含组内1种成分, 则可利用本文方法准确定量; 若同时含有组内2种成分, 则需建立其他方法进一步分离与定量。
利用国家药品监督管理局数据查询网站, 对由20余个国内外厂家生产的90种市售氧化型染发产品配方进行统计, 未见1-羟乙基-4, 5-二氨基吡唑硫酸盐与四氨基嘧啶硫酸盐、4-硝基邻苯二胺与4-氨基-3-硝基苯酚同时在产品中使用的情况, 2-氨基-3-羟基吡啶与对苯二胺仅在1批产品中同时使用。因此认为本方法适用于大多数染发类产品的检测。
表 4为选取7批配方不同、含染发剂组分较多的典型氧化型染发产品进行含量测定的结果, 测定结果经染发膏与氧化乳使用比例折算, 表中数据代表实际使用含量。7批样品共检出19种限用染发剂, 实测组分种类均与产品配方一致。其中, 5批样品检出2.9节中涉及成分(1-羟乙基-4, 5-二氨基吡唑硫酸盐、四氨基嘧啶硫酸盐、2-氨基-3-羟基吡啶、对苯二胺), 经紫外吸收特征判定, 未见2种组分同时出峰的情况, 因而均可准确定量。
利用高效液相色谱同时测定氧化型染发产品中33种染发剂的含量, 操作简便、分析快速, 具有较高灵敏度与准确性, 基本覆盖了目前氧化型染发产品中的常用染发剂成分。从多种产品染发剂配方组成和样品实际测定结果看, 本方法适用于大多数氧化型染发产品的检测。