摘 要

本课题采用气相色谱-质谱联用法同时测定了湿巾中的6种防腐剂（1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇、苯氧乙醇、辛乙二醇、1,10-癸二醇），建立了一种快速、高效、简单测定湿巾中各种防腐剂的试验方法。选用安捷伦HP-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.320 mm, 0.25 μm）；进样口温度为200 ℃，进样体积为1.0微升；载气为高纯氦气，载气的流量为1 mL/min；柱温采用程序升温，初温50 ℃，保持2 min；以4 ℃/min速率升至100 ℃，保持1 min；以10 ℃/min速率升至200 ℃，保持1 min；以40 ℃/min速率升至250 ℃，保持5 min；后运行280 ℃，保持5 min；不分流进样。质谱条件中电离方式为电子轰击（EI）；电子能量70 ev；离子源温度270 ℃；MS四级杆温度150 ℃；连接管温度280 ℃；溶剂延迟5 min，扫描范围29-450 u。进行了色谱柱的选择、色谱条件的优化、提取溶剂的选择、超声时间的影响和提取溶剂甲醇用量的选择，以及线性、回收率和精密度试验。结果表明，该方法能够有效地提取湿巾中的6种防腐剂，并可对其进行GC-MS分离和鉴定。6种防腐剂在本文试验条件下建立的标准曲线线性关系良好，相关系数范围为0.9988~0.9999,平均回收率为78%~106%（n=6），相对标准偏差在0.97~4.03（n=6）之间，检出限为0.47~5.26 ug/g。本方法具有操作简单、分离效率高、灵敏度高、回收率好、重现性好等优点。

关键词：气质联用；湿巾；防腐剂

Determination of Preservatives in Wipes by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

ABSTRACT

In this paper, a rapid and efficient method was established for the simultaneous determination of 6 kinds of preservatives that includes 1,3-butanediol, 1,2-pentanediol, 1,2-hexanediol, phenoxyethanol, caprylyl glycol, 1,10-decanediol in wipes by gas chromatography-mass spectrometry. Choose the Agilent HP-5MS capillary chromatography column(30 m×0.320 mm, 0.25 μm); the temperature of injection port is 200 ℃, the volume of sample is 1.0 μL; the carrier gas is high purity helium gas, the flow rate of carrier gas is 1 ml/min; the column temperature is programmed, the initial temperature is 50 ℃, At the rate of 4 ℃/min to 100 ℃ for 1 min; at 10 ℃/min to 200 ℃ for 1 min; at 40 ℃/min to 250 ℃ for 5 min ;then to 280 ℃ for 5 min,and not to separate injection. The ionization modes of mass spectrometry are electron bombardment(EI); electron energy is 70 v; ion source temperature is 270 ℃, MS Quard temperature is 150 ℃; connecting tube temperature is 280 ℃; solvent delays 5 min; scanning range is 29-450 u. The selection of chromatographic column, optimization of chromatographic conditions and extraction were carried out. The selection of solvent, the influence of ultrasonic time and the selection of methanol dosage, as well as the linearity, recovery and precision test. The results show that this method can effectively extract 6 kinds of preservatives from the wet towel, and can be separated by GC-MS and identified with good linear relationship of standard curves established under the experimental conditions. The range of correlation coefficient was 0.9988~0.9999, the average recovery was 78%~106%(n=6) and the relative standard deviation was 0.97~4.03(n=6). The detection limit was 0.47~5.26 ug/g. This method has the advantages of simple operation, high separation efficiency, high sensitivity, good recovery and good reproducibility.

Key words：GC-MS; wipes; preservatives

目 录

1 气相色谱质谱联用简介 1

1.1 气相色谱法 1

1.1.1 原理 1

1.1.2 特点 1

1.2 质谱法 2

1.2.1 原理 2

1.2.2 特点 2

1.3 气相色谱-质谱联用 3

1.3.1 原理 3

1.3.2 气相色谱仪配置 3

1.3.3 质谱仪配置 4

1.3.4 定量方法 5

1.3.5 特点 5

1.3.6 应用 5

2 化妆品中的防腐剂 6

2.1 防腐剂定义 6

2.2 防腐剂的作用机理 6

2.3 防腐剂的分类 7

2.3.1 甲醛和甲醛释放体 7

2.3.2 尼泊金酯类（对羟基苯甲酸酯类） 7

2.3.3 含卤素类 7

2.3.4 多元醇类 9

2.3.5 季铵盐类 9

2.3.6 其他 9

2.4 研究概况 10

3 湿巾中6种防腐剂的物化性质 11

3.1 辛乙二醇 11

3.2 苯氧乙醇 11

3.3 1，2-己二醇 11

3.4 1，2-戊二醇 12

3.5 1，3-丁二醇 12

3.6 1，10-癸二醇 12

4 实验部分 13

4.1 实验试剂及仪器 13

4.2 实验方法 13

4.2.1 分析条件 13

4.2.2 样品前处理 14

4.2.3 标准溶液的储备 14

4.2.4 标准工作液的配制 15

4.3 结果计算 15

5 结果与讨论 16

5.1 防腐剂的定性 16

5.2 实验条件的选择 17

5.2.1 色谱柱的选择 17

5.2.2 色谱条件确定 17

5.2.3 提取溶剂的选择 17

5.2.4 超声时间的影响 18

5.3 方法性能指标 18

5.3.1 标准曲线的制备 18

5.3.2 标准曲线的线性关系 23

5.3.3 回收率和精密度 24

5.4 样品检测结果 25

结 论 27

致 谢 28

参考文献 29

前 言

近些年来，随着生活水平的提高和消费者生活习惯的改变，湿巾因其具有便捷、卫生的优势，销售量逐年递增^[1]，消费者对湿巾质量要求也越来越高，市场规模越来越大，婴幼儿湿巾和普通湿巾是占销售份额最大的2个种类。湿巾中富含水分和营养物质，其环境适宜微生物的繁殖生长，为了保证商品在待销期内性状的稳定，不少湿巾在配方中添加了防腐杀菌成分以抑制微生物的肆意生长，确保消费者的使用安全。但防腐剂对皮肤和粘膜有一定刺激性和致敏性，若任意使用或剂量失控，会对消费者的健康产生威胁。后来市场上又出现的“无添加防腐剂”产品^[2]，实际上比有防腐剂的产品更不安全，只是舆论对防腐剂的期望太高了而不得已推出这一概念。还有一些护肤品声称无防腐添加配方，这里有2种可能：一种是采用了还未列入防腐剂名录中的物质^[3]，另一种则是添加了些有防腐功效的天然物质，例如植物香精油和植物提取物。防腐剂的种类繁多，且都具有一定毒性，因此我国《化妆品安全技术规范》（2015年版）规定了51种准用防腐剂的要求。但目前国内对于湿巾产品标准体系还未能跟上产业发展的需求，很多性能指标的测试技术比较薄弱，但随着湿巾产品使用量的增大，找出更有效、更安全的防腐体系和更高效、更灵敏的检测技术也备受关注。而GC-MS法具有准确、灵敏、快速、操作简便等特点，应用前景好，对于分析测定湿巾中防腐剂种类和用量将会成为最有力的工具之一。

1 气相色谱质谱联用简介

1.1 气相色谱法

气相色谱法（Gas Chromatography，简称GC），又称为气相层析法，是以不断通过管柱的气体为流动相，以固体吸附剂或者液体作为固定相的色谱分析法。

1.1.1 原理

气相色谱法利用的是试样中各组分在色谱柱中的气相和固定液液相间的分配系数有差别。将欲分离、分析的样品从管柱一端加入气化后被载气带入色谱柱中运行时，由于固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同，组分就在其中的两相间进行反复多次的分配，随移动相向前移动时，由于固定相对各组分的吸附或溶解能力不同，各组分在色谱柱中的运行速度就不同，吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。经过一定的柱长后，试样中被分离的各组分即能达到完全分离^[5]。以各组分从柱末端流出的浓度对进样后的时间作图，得到的图称为色谱图。

1.1.2 特点

气相色谱法的优点是选择性高，能分离分析性质极为相似的物质；流动相为气体无毒，较易处理；样品用量少和检测灵敏度高，10^-11~10^-13 g的物质就可以进行分离，用适当的检测器能检测出含量在百万分之十几至十亿分之几的杂质；分离效能高，分析速度快，在较短时间内能够同时分离和测定极为复杂的混合物，几分钟几十分钟一个周期，例如可将汽油样品在两小时内分离出200多个色谱峰，一般的样品分析可在20分钟内完成；应用范围广，主要用于分析各种气体和易挥发的有机物质，但只要沸点在500 ℃以下且在操作条件下热稳定性良好的物质即可，应用的主要领域有石油工业、环境保护、临床化学、药物学、食品工业等^[6]。但气相色谱法要求样品气化，所以不适用于大部分沸点高和热不稳定物质，另外对于腐蚀性能和反应性能较强的物质更是难分析；对组分进行定量分析时，也需要用已知浓度的标准样品对检测后输出的信号进行校正；进行定性分析时，需要纯样或与相应的色谱峰进行对比，或与其他方法（如质谱、光谱）联用，才能获得直接的结果。

1.2 质谱法

质谱法利用电磁学原理，将化合物电离成具有不同质量的离子，然后按其质荷比（m/z）的大小依次排列成谱收集和记录下来，称为质谱，以质谱为基础建立起来的分析方法称为质谱分析法（Mass Spectrometry，简称MS）。早期主要用于相对原子质量的测定和某些复杂碳氢混合物中各组分的定量测定，20世纪60年代后，开始应用于复杂化合物的鉴定和结构分析^[5]。

1.2.1 原理

质谱的基本原理是，试样中各组分经色谱柱分离后进入质谱仪离子源，用具有一定能量的电子束轰击气态分子，使之失去一个电子而成为带正电的分子离子，再经加速电场的作用取具有相同能量的平均动能进入质量分析器。在质量分析器中，各种离子就按照质荷比的大小顺序被分开，再经检测器之后即成为质谱信号并输入计算机。试样从色谱柱不断地流入离子源，离子由离子源不断进入分析器并不断得到质谱，只要设定好分析器扫描的质量范围和扫描时间，计算机就可以采集到一个又一个质谱。计算机可以自动将每个质谱的所有离子强度相加，显示出总离子强度，总离子强度随时间变化的曲线就是总离子色谱图，总离子色谱图的形状和普通的色谱图是相一致的，可以认为是用质谱作为检测器得到的色谱图。

1.2.2 特点

质谱的优点就是通过离子选择性技术很方便地避开了主体组分的影响；分析速度快，分离和鉴定可以同时进行；对各种物理状态的样品都具有非常高的灵敏度，只需微克级甚至更少的样品便可得质谱图，检出限最低可达10^-14 g，而且在一定程度上与待测物分子量的大小无关；质谱图中的分子碎片离子峰可以提供有关化合物结构的丰富信息，所以也是唯一可以确定分子式的方法；应用领域广，广泛的应用于有机化学、临床、毒物学、农药测定、环境保护、食品化学和材料科学等各个领域。但是质谱仪的质量分析器安装在真空腔里，试样只有通过特定的方法和途径才能被引入到离子源，并被离子化；在异构体，立体化学方面区分能力差；有离子源产生的记忆效应,污染等问题；价格稍显昂贵，操作有点复杂。

1.3 气相色谱-质谱联用

气相色谱质谱联用仪是开发最早的色质联用仪器，由于从气相色谱仪分离后的样品呈气态，流动相是气体，与质谱仪的进样要求相匹配，最容易将这两种仪器联用。气相色谱—质谱联用综合了气相色谱和质谱的优点，弥补了各自的不足，逐渐发展成为了分离和检测复杂未知混合物的有力手段之一。

1.3.1 原理

GC是一种应用非常广泛的分离手段，它是以惰性气体作为流动相^[10]的柱色谱法，其分离原理是基于样品中的组分在两相间分配上的差异。气相色谱仪是复杂混合物中的各种组分分离、检测及定量的一个优良的工具，但不是定性鉴定的良好工具。由于色谱仪的色谱柱具有高效的分离能力，把物质按保留时间大小进行分离，然后通过与标样保留时间进行对比的方法确定物质性质，因此对于定性的组分完全未知或无法获得组分的标准样品时，对组分定性分析就十分困难了。为了准确的定性分析，气相色谱仪应该与某些其他的分析系统联用，通常用两个或更多的方法来确证，由于质谱法直接测定物质的质量数与电荷的比值(m/z)在定性分析方面既准确又快速，常常被优先选用。气质联用法不仅与气相色谱法方法一样能提供保留时间，而且还能提供质谱图，由质谱图、分子离子峰的准确质量、碎片离子峰强比、同位素离子峰、选择离子的子离子质谱图等，这些使GC—MS方法定性远比GC方法可靠。GC在整个分析系统中起到预处理器的作用，MS则作为样品检测其来使用，以此来实现复杂化合物高效准确的分离、鉴别、分析。

1.3.2 气相色谱仪配置

以气体作流动相设计的色谱仪被称为气象色谱仪，作为流动相的气体叫做载气，常见的有N₂,H₂,He等。气相色谱仪一般由气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统、温控系统这六个部分组成。

气路系统是一个载气连续运行的密闭管路系统，包括气源，气管路线，气体压力，流量控制的压力表，流量计和阀件。气路的结构分为单柱单气路和双柱双气路两种，现在一般用双柱双气路结构，适合用于程序升温，而当采用程序升温操作时，柱温不断升高会引起柱内阻力不断增加，使载气流量发生变化，会直接影响到分析结果，所以会采用稳流阀进行自动稳流控制。但在恒温色谱中柱内阻力恒定，只需控制载气柱前的压力稳定。