化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的测定气相色谱质谱法.docx

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化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的测定气相色谱质谱法.docx

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化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的测定气相色谱质谱法

《化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的测定气相色谱-质谱法》

（征求意见稿）

编制说明

广州质量监督检测研究院

二〇一六年十一月

一、工作简况

（一）任务来源

本标准根据国家标准化管理委员会《关于下达2016年第一批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2016]39号）立项，项目编号为20160667-T-469。

本标准由全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会归口。

（二）协作单位

本标准由广州质量监督检测研究院负责起草。

（三）主要工作过程

本标准起草单位在充分收集、认真研究相关标准及资料的基础上，结合实验室的条件和本方法的技术特点，对水基类、乳液类、膏霜类、啫喱类、粉类和蜡基类化妆品产品进行了试验，在论证了方法的灵敏度、准确性、线性范围和应用范围的前提下，通过反复研究和分析，建立了化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的测定方法；并随机购买了部分市售化妆品进行测定，考察了方法的适用性。

（四）国家标准主要起草人及其所做的工作等

本标准起草人：

刘冬虹、吴楚森、王斌、王莉、冼燕萍、吴玉銮。

标准起草人负责收集国内外相关检测方法研究并进行对比，开展关键技术研究，撰写标准的主要内容，组织并参与标准初稿的讨论，对相关的技术细节补充完善等。

二、标准编制原则和主要内容论据

（一）编制原则

本标准是按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写规则》和GB/T20001.4-2001《标准编写规则第4部分：

化学分析方法》规定的要求进行编写的。

（二）标准研制背景

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯是广泛应用于染料、医药、农药及其他精细化工产品生产的重要试剂和溶剂，硫酸二乙酯还应用于季铵盐的合成。

化妆品是由各种化学物质调配而成的，各种化学成分的添加有可能引入这2种化合物的残留污染。

硫酸二甲酯属高毒类化合物，对眼、上呼吸道有强烈刺激作用，对皮肤有强腐蚀作用

。

国外动物实验报告表明，急性硫酸二甲酯中毒后可引起染色体畸变，大鼠实验也证实其有致癌作用。

硫酸二乙酯也可能引起遗传性基因损害和致癌。

欧盟REACH法规将硫酸二甲酯和硫酸二乙酯列入高关注物质清单。

我国现行的《化妆品卫生规范》（2007年版）和将于2016年12月1日实施的《化妆品安全技术规范》（2015年版）均规定这2种化合物为化妆品禁用组分，但是目前尚没有相关检测方法。

因此，有必要建立化妆中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检测方法标准，为监测化妆品质量安全提供技术支持。

本标准采用气相色谱-质谱法建立化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的检测方法，以监测化妆品中硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的残留情况。

（三）标准的技术路线和确定依据

1．主要技术路线

1.1水基类、乳液类、膏霜类和啫喱类化妆品

称取试样0.2g加入4.0mL乙酸乙酯加入0.5g无水硫酸钠涡旋120s2500r/min离心3min过滤后上机测定。

1.2粉类化妆品

称取试样0.2g加入4.0mL甲醇加入0.5g无水硫酸钠涡旋120s2500r/min离心3min过滤后上机测定。

1.3蜡基类化妆品

称取试样0.1g加入0.5mL四氢呋喃涡旋120s加入3.5mL甲醇涡旋60s2500r/min离心3min过滤后上机测定。

2．标准物质信息

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯标准物质信息见表1，结构式如图1所示。

表1硫酸二甲酯和硫酸二乙酯标准物质信息

化合物

英文名称

CAS号

分子式

分子量

来源

硫酸二甲酯

Dimethylsulfate

77-78-1

C2H6O4S

126.13

Dr.Ehrenstorfer

硫酸二乙酯

Diethylsulfate

64-67-5

C4H10O4S

154.18

Dr.Ehrenstorfer

（a）（b）

图1结构式（a：

硫酸二甲酯；b：

硫酸二乙酯）

3．色谱参数的选择与优化

3.1色谱柱的选择

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯为硫酸酯类化合物，分子极性弱，应选用非极性或中等极性色谱柱分离，比较了DB-5ms和DB-35ms色谱柱对硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的分离效果。

结果显示，硫酸二甲酯和硫酸二乙酯在DB-5柱上峰形展宽，拖尾严重，难以对化合物进行准确的定量，检出限为10mg/L；在DB-35ms柱上，硫酸二甲酯和硫酸二乙酯分离度高，峰形对称尖锐，检出限为0.075mg/L。

根据实验结果，选择DB-35ms色谱柱。

3.2进样口温度的设置

样品在进样口气化，进样口温度过低不利于样品气化，使峰形展宽；温度过高容易使样品分解。

设计了进样口温度分别为220℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃和300℃的实验，研究不同进样口温度对化合物响应的影响，结果见图2。

实验结果显示，硫酸二甲酯在250℃时响应最高，硫酸二乙酯在220-250℃时峰面积相近，二者响应在进样口温度为260℃时快速下降，综合考虑选择进样口温度为250℃。

图2不同进样口温度下硫酸二甲酯和硫酸二乙酯（1mg/L）的响应比对图

3.3分流比的选择

气相色谱的进样模式分为不分流和分流模式。

不分流模式下，样品在进样口气化后全部进入色谱柱分离，分流模式下气化后的样品按设定的分流比，只有部分进入色谱柱分离。

实验比较了不分流、分流比为10：

1和分流比为20：

1三种进样模式下仪器对硫酸二甲酯和硫酸二乙酯检出限的影响。

实验结果见表2。

由结果可知，不分流模式下硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的仪器检出限最低，随着分流比的增加，仪器检出限提高。

表2不同进样模式下硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的仪器检出限

进样口模式

仪器检出限（μg/L）

硫酸二甲酯

硫酸二乙酯

不分流

分流比为10：

分流比为20：

130

待测试液中除了含有待分析的目标物，还有在前处理中被共萃取出来的基体“杂质”。

杂质随着进样次数的增加，会累积在进样口和色谱柱中，影响分析的准确性。

以水基类化妆品为例，比较了不同进样模式下样品色谱总离子流图，见图3。

由图可知，不分流模式下，硫酸二甲酯附近干扰峰较多，对硫酸二甲酯存在一定

干扰；增大分流比，干扰物在进样口被分流，色谱干扰峰减少。

采用分流比为10：

1，既可减少干扰峰，又可获得合适的检出限，所以本标准选择分流比为10：

1。

图3水基类化妆品在不同分流模式下硫酸二甲酯的提取离子色谱图

（a：

不分流；b：

分流比10:

1；c：

分流比20:

1）

3.4升温程序的设置

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯在结构上相似，分子量相差两个亚甲基（CH2），性质相近，为了分离两个化合物，设置了50℃的初始温度，以10℃/min升温至130℃。

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯色谱保留时间为6.5min和8.9min，峰形对称尖锐。

升温程序后段为了使待测液中的干扰物尽快流出色谱柱，提高分析效率，选择了快速升温速率25℃/min。

最终确定的升温程序为：

初始温度50℃保持2min，以10℃/min升至130℃，再以25℃/min升至280℃，保持2min。

3.5最终确定的仪器条件

a）色谱柱：

DB-35（30m×250µm×0.25µm），或相当者；

b）进样口温度：

250℃；

c）载气：

氮气，纯度≥99.999%，恒流1.0mL/min；

d）升温程序：

初始温度50℃保持2min，以10℃/min升至130℃，再以25℃/min升至280℃，保持2min；

e）分流比：

10:

1；

f）进样量：

1.0μL；

g）传输线温度：

280℃。

h）电离方式：

电子轰击电离（EI）。

i）电离能量：

70eV。

j）溶剂延迟时间：

5min。

k）扫描方式：

选择离子扫描，化合物分子式，色谱保留时间，特征选择离子及丰度比见表3

表3化合物色谱保留时间、特征选择离子及丰度比

化合物名称

保留时间（min）

特征选择离子（丰度比）

硫酸二甲酯

6.5

95*（100）97（35）66（30）125（20）

硫酸二乙酯

8.9

139*（100）125（110）99（70）127（45）

注：

“*”为定量离子

3.6标准物质的配制

本标准针对不同的化妆品种类，选用了甲醇、乙酸乙酯、四氢呋喃+甲醇（1+7）三种溶剂对硫酸二甲酯和硫酸二乙酯进行萃取，由于各溶剂极性不同，目标物在色谱的响应可能存在差异。

采用上述溶剂配制硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的标准溶液，采用GC-MS检测。

实验结果表明，三种溶剂配制的标准溶液在GC-MS中响应无显著差异，综合考虑标准溶液统一采用甲醇配制。

图4不同溶剂配制的标准溶液的峰面积对比图（n=5）

4.前处理条件的选择和优化

4.1提取溶剂种类的优化

4.1.1水基类、乳液类、膏霜类和啫喱类化妆品

水基类化妆品基材为水，本标准考察了可与水互溶的甲醇，与水不互溶的正己烷和乙酸乙酯对硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取效果。

样品加入正己烷涡旋后，待测液乳化明显，加入盐（NaCl）后破乳、离心，上层液体仍浑浊，无法满足GC-MS分析要求。

样品经甲醇和乙酸乙酯提取，加入无水硫酸钠，可除去待测液中的残留的水。

待测液经GC-MS分析，结果显示甲醇待测液中干扰峰比乙酸乙酯待测液多，且同浓度添加水平下目标物的响应值均低于乙酸乙酯。

综合考虑，水基类化妆品采用乙酸乙酯提取。

针对乳液类、膏霜类和啫喱类化妆品，本标准考察了甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯和正己烷对硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取效果，实验结果如表4所示。

表4不同溶剂对硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的提取效果

基质

类型

回收率（%）

硫酸二甲酯

硫酸二乙酯

甲醇

二氯甲烷

乙酸乙酯

正己烷

甲醇

二氯甲烷

乙酸乙酯

正己烷

乳液类

104.9

76.9

89.7

71.9

114.3

76.8

98.3

96.7

膏霜类

114.3

84.3

90.5

87.1

129.7

84.1

88.9

91.2

啫喱类

121.7

77.4

102.3

119.8

113.6

109.4

92.4

115.9

从表4可以看出，甲醇提取液中目标物的回收率在104.9%~129.7%之间，是由于甲醇对3类化妆品都具有较好的溶解度，杂质溶于提取液中，增强目标化合物电离而导致回收率偏高；啫喱类样品中，正己烷提取液的目标物回收率也偏高；二氯甲烷对乳液类中目标物的回收率较乙酸乙酯低，而膏霜类和啫喱类产品在离心后浮于二氯甲烷提取液上方，不利于待测液的吸取；乙酸乙酯对乳液类、膏霜类和啫喱类化妆品中目标物的回收率较好，且乙酸乙酯毒性较小，适合日常检验分析，综合考虑后选择乙酸乙酯作为提取溶剂。

4.1.2粉类化妆品

粉类化妆品有干粉和湿粉两种，干粉基质简单，呈粉末状。

湿粉含极少量溶剂（水等），呈湿润状。

粉类样品用甲醇直接提取，涡旋振荡分散。

考虑到湿粉含有少量水分，须加入无水硫酸钠除水。

为了提高前处理方法的通用性，粉类化妆品中均加入无水硫酸钠。

4.1.3蜡基类化妆品

蜡基类化妆品常加入蜂蜡等蜡质，呈粘性块状。

由于样品基质复杂，直接用常规溶剂提取效果不佳。

采用四氢呋喃可有效溶解样品，使样品分散。

由于蜡不溶于甲醇等极性溶剂，加入四氢呋喃分散后再加入甲醇，提取目标物的同时可使蜡质形成沉淀除去。

4.2提取溶剂体积的优化

为了提高分析效率，本标准采用有机溶剂萃取后直接上机检测，但化妆品成分复杂，易引入杂质导致基质效应，本标准采用增加样品稀释倍数，即降低单位体积杂质含量来消除基质效应。

在固定称样量的前提下，对比了提取溶剂体积为2mL、3mL、4mL、6mL时待测液的基质效应（MF），基质效应根据公式

（1）计算，用MF表示。

结果如图4所示。

matrixfactor（MF）=Kb/Ka………………………

（1）

式中，Ka—纯溶剂标准曲线的斜率；

Kb—基质校准曲线的斜率；

MF—基质效应，MF>1，基质增强，MF<1，基质抑制。

（a）

（b）

图5不同提取溶剂体积下的基质效应（a：

硫酸二甲酯；b：

硫酸二乙酯）

由图5（a）和（b）可知，提取溶剂体积为2mL时，水基类、膏霜类、乳液类化妆品MF值大于1，基质增强效应显著；随着提取溶剂体积增加，基质效应降低，当提取溶剂体积为4～6mL，MF值降低且趋于1，基质效应消减；啫喱类、粉类和蜡基类化妆品基质效应不显著。

综合考虑，各类化妆品的萃取液体积统一定为4.0mL，其中蜡基类为V（四氢呋喃+甲醇）=（0.5+3.5）mL=4.0mL。

4.3最终确定的样品前处理条件

4.3.1水基类、乳液类、膏霜类和啫哩类化妆品

称取试样0.2g加入4.0mL乙酸乙酯加入0.5g无水硫酸钠涡旋120s2500r/min离心3min取清液过0.22μm滤膜，待测定。

4.3.2粉类化妆品化妆品

称取试样0.2g加入4.0mL甲醇加入0.5g无水硫酸钠涡旋120s2500r/min离心3min取清液过0.22μm滤膜，待测定。

4.3.3蜡基类

称取试样0.1g加入0.5mL四氢呋喃涡旋120s加入3.5mL甲醇蜗旋60s2500r/min离心3min取清液过0.22μm滤膜，待测定。

三、主要试验验证分析，技术经济论证和预期社会经济效益

（一）试验分析

1.线性范围和检出限

用甲醇配制系列浓度硫酸二甲酯和硫酸二乙酯混合标准溶液，按照优化的条件用GC-MS测定，以定量离子峰面积为纵坐标，相应的标准溶液浓度为横坐标，进行线性回归分析。

2种待测物的线性方程、相关系数和线性范围见表4和表5。

可见，相关系数均大于0.996，表明硫酸二甲酯和硫酸二乙酯在0.25～5.0mg/L范围内线性关系良好。

硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的仪器检出限（S/N=3）为0.075mg/L。

通过加标实验测得，水基类、粉类、膏霜类、乳液类和啫喱类化妆品的方法检出限（S/N=3）均为1.5mg/kg，方法定量限（S/N=10）均为5.0mg/kg；蜡基类化妆品的方法检出限（S/N=3）为3.0mg/kg，方法定量限（S/N=10）为10.0mg/kg。

2.基质效应

化妆品中含有的酯类、醇类、色素和防腐剂等复杂成分，在使用GC-MS检测时可能会产生较强的离子增强或减弱效应，即基质效应。

本标准在制定过程中研究了各种类型的化妆品基质对测定硫酸二甲酯和硫酸二乙酯的影响，以硫酸二甲酯和硫酸二乙酯浓度为横坐标，定量离子峰面积为纵坐标，绘制溶剂和基质标准曲线图（见图6），基质标准曲线方程及相关系数见表5和表6。

图6硫酸二甲酯和硫酸二乙酯甲醇和基质标准曲线图

表5硫酸二甲酯的甲醇和基质标准曲线方程及相关系数

基质类型

线性方程