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超声萃取-HPLC 法在防晒化妆品7 种水杨酸脂类测定中的应用

2021-08-09李思龙李启艳刁飞燕胡文岳

化学工程师 2021年7期
关键词:吸收剂酯类水杨酸

李思龙,李启艳,刁飞燕,胡文岳

(山东省食品药品检验研究院,山东省食品药品安全检测工程技术研究中心,山东 济南 250101)

水杨酸酯类紫外线吸收剂属于邻位取代芳香族化合物的一种,能够选择性地吸收日光内的紫外线,从而达到防晒的效果[1]。由于此类化合物具有润滑、性质稳定以及防水等特点,能够提升某些不溶性化妆品组分的增溶效果,同时能够将其余防晒剂的防晒作用有效提升,故而其常被添加于各类防晒化妆品中[2-4]。

随着人们的防晒意识不断提升,防晒化妆品的类别也在与日俱增,大众对于防晒化妆品的品质与安全性的需求也在同步提高[5]。若防晒化妆品中的水杨酸酯类紫外线吸收剂含量超标,易导致使用者出现皮肤刺激、敏感以及光中毒等问题[6,7]。为此,为满足大众的使用需求,需对各类防晒化妆品中常用的水杨酸酯类紫外线吸收剂含量实施有效地测定和控制[8]。

较普通的萃取技术而言,超声萃取技术具有高效、安全、投入低与快速等优点,是近些年发展较为迅速的一种新型分离技术。高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)是一种较为常用的化合物分析方法,经常被用于对防晒剂的测定中,具有灵敏度高、重现性能好以及分离效率高等特点。目前,HPLC 法已逐渐成为实施化合物分析的关键方法[9,10]。

基于此背景,本文将超声萃取与HPLC 法相结合,将其应用于对化妆品水杨酸的测定中,完成对防晒化妆品中各类水杨酸酯类紫外线吸收剂含量的测定,为实现对防晒化妆品紫外线吸收剂含量的有效监管、保障消费者的使用安全性提供有效支持。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

Waters 2695 型高效液相色谱仪(美国waters 公司);XK96-B 型旋涡混合器(姜堰市新康医疗器械有限公司);MS105DU 型电子天平(瑞士梅特勒-托利多公司);KQ-500DE 型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);Universal 320R 型高速冷冻离心机(德国Hettich 公司);Waters 2998 型二极管阵列检测器(美国waters 公司)。

7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂标准物质依次为水杨酸苄酯、水杨酸己酯、水杨酸乙基己酯、水杨酸苯酯、水杨酸辛酯、水杨酸三甲环己酯、水杨酸异十六酯,且各标准物质的纯度均大于等于98.99%。甲醇与HAc 均为AR 级,水为二次去离子水,其余试剂均为分析纯。

各类水杨酸酯类紫外线吸收剂标准储备溶液的制备:向50mL 烧杯内称取40mg 水杨酸酯类紫外线吸收剂(水杨酸酯类 东莞市广思远聚氨酯材料有限公司),采用甲醇(色谱纯 东港市海捷精化有限公司)溶解之后转移至50mL 容量瓶内,通过甲醇定容后放置于避光处以4.2℃保存;制备各类水杨酸酯类紫外线吸收剂混合标准溶液,向100mL 容量瓶内分别移取各类标准储备溶液10mL,并通过水定容。

1.2 实验方法

1.2.1 色谱条件 色谱柱:Agilent ZORBAX SBC8,其规格参数为4.6×250mm、5μm,流动相A 为甲醇(53),流动相B 与流动相C 分别为水(45)和HAc(2),进样量为12μL,柱温为23℃,检测波长为320nm,流速为1.02mL·min-1。流动相的梯度洗脱条件见表1。

表1 梯度洗脱条件Tab.1 Gradient elution conditions

1.2.2 样品预处理 向15mL 离心管内准确称取市售防晒化妆品样品1.00g,并加入6mL 乙酸乙酯溶剂,通过旋涡混合器混合1.2min,在温度为22℃的条件下实施12min 的超声萃取。然后将其冷却为室温,采用甲醇定容并混合均匀,9000r·min-1转速离心处理6min,取上清液通过0.45μm 过滤膜实施过滤。

2 结果与讨论

2.1 各标准溶液色谱行为

在相同温度条件下,7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂混合标准溶液的色谱图见图1。图1 中,(1)~(7)依次为水杨酸苄酯、水杨酸己酯、水杨酸乙基己酯、水杨酸苯酯、水杨酸辛酯、水杨酸三甲环己酯、水杨酸异十六酯。

图1 各混合标准溶液色谱图Fig.1 Chromatogram of each mixed standard solution

2.2 实验条件选取

2.2.1 萃取溶剂选取 通常情况下,水杨酸酯类紫外线吸收剂的极性为弱极性[11,12]。因此,以相似相溶原理为依据,实验分别对乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、正己烷、甲醇及乙醇6 种萃取溶剂实施对比。通过对比6 种萃取溶剂对防晒化妆品内7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的萃取效率,获得最佳萃取溶剂,实现对萃取溶剂的选取。对比结果见表2。

表2 各种溶剂的萃取效率对比结果(%)Tab.2 Comparison results of extraction efficiency of various solvents(%)

由表2 结果可知,在6 种萃取溶剂对7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的萃取效率结果中,乙酸乙酯的萃取效率相对较高,萃取效率平均值可达88.0%;萃取效率最低的为丙酮溶剂,其萃取效率平均值仅为78.1%。因此,选取乙酸乙酯作为实验萃取溶剂。

2.2.2 萃取条件选取 将乙酸乙酯作为萃取溶剂,通过超声萃取的萃取溶剂用量(A)、萃取温度(B)以及萃取时间(C)3 个关键影响因素设计正交实验(L9(33)),实验结果见表3。

表3 正交实验结果统计表Tab.3 Statistical table of orthogonal experiment results

由表3 中正交实验设计与实验结果,通过极差分析法运算后所得结果见表4。

表4 正交实验分析结果Tab.4 Analysis results of orthogonal experiment

在实施超声萃取过程中,萃取温度是影响超声萃取效率的最关键因素,其次为萃取时间与萃取溶剂用量[13,14]。由表4 结果可知,超声萃取的最佳萃取条件可选取为22℃的萃取温度、12min 的萃取时间以及6mL 的乙酸乙酯萃取溶剂。

2.2.3 检测波长的选取 由于不同种类的水杨酸酯类紫外线吸收剂对紫外波长的最高吸收峰各有不同[15]。因此,为确准各种水杨酸酯类紫外线吸收剂的吸收光谱,可通过紫外可见吸收光度检测器对7种水杨酸酯类紫外线吸收剂实施光谱检测。本文选

用的液相色谱检测器为二极管光电阵列检测器(DAD),可在实施检测的同时,记录各个色谱的峰前、峰中及峰后的光谱图,通过所记录光谱图对峰纯度与分离情况实时辨别。同时DAD 在检测时还能够通过光谱扫描将三维色谱光谱图获取到。实验中光谱扫描7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂所选取的区间为110~410nm,通过所获取的7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的紫外吸收光谱图得知,7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的吸收光谱图相似度较高,最高吸收波长均在288~330nm 之间;最终通过检测发现,采用320nm 波长时检测的干扰最小且灵敏度最高。因而实验中所选取的最佳检测波长为320nm。

2.2.4 流动相的选取 经过对多种溶液组合的反复实验获得最佳流动相为甲醇与水的混合流动相,并通过加入HAc 对pH 值区间实施调节,调整流动相为流动相A 为甲醇(53),流动相B 与流动相C 分别为水(45)和HAc(2),在该流动相下所得到的水杨酸酯类紫外线吸收剂分离效果最好,故选取此流动相作为实验流动相。

2.3 精密度与回收实验

分别取乳状、液状与霜状样品作为本底,同时配制80mg·kg-1质量浓度的7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂混合标准溶液加入至各本底中,通过加标回收实验与精密度测定,所得精密度与回收率见表5。

表5 精密度与回收率Tab.5 Experimental results of precision and recovery

由表5 可知,在不同性状本底内加入不同水杨酸酯类紫外线吸收剂标准溶液的情况下,各类水杨酸酯类紫外线吸收剂的加标回收率均能够达到91.5%~99.7%之间,且相对标准偏差均可保持在0.68%~2.33%之间。由此可以说明,本文测定方法具有较高的精密度与准确度,能够满足对化妆品水杨酸的实验测定需求。

2.4 标准曲线与检出限实验

检出限是对一个方法的有效性与灵敏度实施权衡的关键指标,在此通过标准曲线外标法实施定量。分别配制10、40、80mg·kg-13 种质量浓度的7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂混合标准溶液,依据仪器的运行条件实施测定,分别将化合物质量浓度与相对色谱峰面积作为横坐标(X)与纵坐标(Y)对标准曲线实施绘制。依次运算得出标准曲线内7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的浓度与峰面积线性回归方程,并按照三倍信噪比对本文测定方法的检出限实施计算。7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的线性回归方程与检出限结果见表6。

表6 线性回归方程与检出限结果Tab.6 Linear regression equation and detection limit results

由表6 结果可知,在质量浓度为10~80mg·kg-1之内的水杨酸酯类紫外线吸收剂同相对色谱峰面积为线性关系,相关系数均大于或等于0.9997,同时本文测定方法对7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的检出限均在0.55~2.55mg·kg-1范围内,由此可见,本文测定方法的灵敏度与有效性均较高。

2.5 样品实际分析

从市售防晒化妆品中随机挑选出10 份不同性状的化妆品作为实验测定样品,其中包括防晒喷雾4 份、防晒乳3 份以及防晒霜3 份。依据实验方法对每份防晒化妆品内的7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂实施测定,测定结果见表7。

表7 实际样品测定结果(mg·kg-1)Tab.7 Test results of actual samples(mg·kg-1)

由表7 可知,随机挑选出的10 份测定样品中,均测出不同量的水杨酸酯类紫外线吸收剂.其中,各样品中水杨酸乙基己酯的测出率最高,已高达100%,特别是防晒霜c 内水杨酸乙基己酯的测定值达到873.5mg·kg-1;水杨酸三甲环己酯在各样品中的测出率达到80.0%,且防晒霜b 中的水杨酸三甲环己酯测定值最高,已达到416.1mg·kg-1;另外5 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的测定值均在10.2~340.4mg·kg-1范围内,存在于不同防晒化妆品样品内。根据测定结果可知,当前市售防晒化妆品内普遍存在不同量的水杨酸酯类紫外线吸收剂,有关部门需提高对防晒化妆品内水杨酸酯类紫外线吸收剂的监管力度,为提升防晒化妆品质量安全提供有效保障。

3 结语

本文研究了超声萃取-HPLC 法在化妆品水杨酸测定中的应用。以超声萃取与高效液相色谱法相结合,对防晒化妆品内7 种水杨酸酯类紫外线吸收剂的含量实施测定。测定结果表明,本文测定方法的精密度与准确度较高,同时具备较高的灵敏度,能够实现对随机市售不同性状防晒化妆品内水杨酸酯类紫外线吸收剂含量的有效测定,为相关部门提升对防晒化妆品内各类水杨酸酯类紫外线吸收剂含量的监管力度提供技术支持。

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