氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定化妝品中7種二甲基環(huán)硅氧烷

李思源，陳安麗，趙思雯，嚴(yán)小紅，丁 怡

（廣州市藥品檢驗(yàn)所，廣東 廣州 510160）

中國是有機(jī)硅工業(yè)生產(chǎn)和使用大國［1-2］。硅油由于具有良好的潤滑性、穩(wěn)定性及表面張力低、易成膜等特性，被廣泛運(yùn)用于化妝品中。硅油由二甲基環(huán)硅氧烷經(jīng)催化聚合而成，在合成硅油過程中難以避免會產(chǎn)生二甲基環(huán)硅氧烷殘留［3-4］。二甲基環(huán)硅氧烷是環(huán)狀的甲基硅氧烷，主要包括六甲基環(huán)三硅氧烷（D3）、八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、十甲基環(huán)五硅氧烷（D5）、十二甲基環(huán)六硅氧烷（D6）、十四甲基環(huán)七硅氧烷（D7）、十六甲基環(huán)八硅氧烷（D8）、十八甲基環(huán)九硅氧烷（D9）等［5］。二甲基環(huán)硅氧烷具有低表面張力、疏水性、穩(wěn)定性等特性，可作潤膚劑、溶劑、頭發(fā)調(diào)理劑、揮發(fā)性賦形劑等，在各類化妝品中均有比較廣泛的應(yīng)用［2，6-7］。然而，目前大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二甲基環(huán)硅氧烷在體內(nèi)難以降解且具有一定毒理學(xué)效應(yīng)［1，3，8-10］，包括不良免疫反應(yīng)、內(nèi)分泌干擾性、影響結(jié)締組織、神經(jīng)性毒性、損傷肝和肺等。歐盟和丹麥環(huán)保署認(rèn)為D4可大幅度降低雌性生物排卵數(shù)量，導(dǎo)致生育能力受損，具有生殖毒性。人們越來越關(guān)注二甲基環(huán)硅氧烷給人類帶來的危害并加以控制。2008年初，《加拿大政府公報(bào)》提議將D4、D5、D6 列入“實(shí)質(zhì)消除名單”。2018 年1月18日，歐盟委員會（EU）2018/35 號修訂案規(guī)定淋洗類化妝品中D4 和D5 含量須小于0.1%。2018 年6月27日，歐洲化學(xué)管理局（ECHA）將D4、D5、D6 列為高度關(guān)注物質(zhì)。2023 年6月22日，歐盟委員會向世界貿(mào)易組織（WTO）遞交G/TBT/N/EU/989 號通報(bào)，擬對（EC）No 1907/2006（即REACH 法規(guī)）附錄XVⅡ中關(guān)于D4、D5、D6 的使用限制進(jìn)行修訂，依據(jù)修訂案內(nèi)容，淋洗類和駐留類化妝品中D4、D5、D6含量均須小于0.1%［11-13］。

目前，關(guān)于二甲基環(huán)硅氧烷檢測的文獻(xiàn)報(bào)道主要集中在橡膠產(chǎn)品、紡織品、水體等［5，11-12］，對化妝品的報(bào)道較少。檢測方法主要采用GC-FID、GC-MS 等方法，但由于甲基硅氧烷具有揮發(fā)性強(qiáng)、背景值高等特性，導(dǎo)致檢測基線不穩(wěn)定、出峰不明顯或檢測結(jié)果不準(zhǔn)確［1］，而采用GC-MS/MS 方法報(bào)道極少。我國采用GB/T 40955-2021《化妝品中八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）和十甲基環(huán)五硅氧烷（D5）的測定 氣相色譜法》作為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用氣相色譜法（GC-FID 法）進(jìn)行測定，僅檢測D4和D5兩種組分［14］，方法靈敏度低，且在實(shí)際測定中由于基質(zhì)干擾無法準(zhǔn)確定性和定量。韓晶等［3］采用氣相色譜-質(zhì)譜法測定洗護(hù)發(fā)化妝品中二甲基環(huán)硅氧烷含量，該方法為GC-MS 法（SIM 模式），僅對洗護(hù)發(fā)類化妝品進(jìn)行研究，且僅測定D3～D6四種組分。當(dāng)前，我國對化妝品中D3～D9尚無限度要求。因此，建立靈敏、準(zhǔn)確的D3～D9檢測方法，對化妝品開展監(jiān)測勢在必行。

本文建立了同時(shí)測定不同基質(zhì)化妝品中7種二甲基環(huán)硅氧烷（D3～D9）的GC-MS/MS 方法，并對102批化妝品進(jìn)行測定。結(jié)果表明，該方法前處理簡單、快速，測定靈敏、準(zhǔn)確，適用于化妝品中7 種二甲基環(huán)硅氧烷的測定，為保障化妝品質(zhì)量安全提供了技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與設(shè)備

7890B-7010GC/TQ 氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）；ST16R 高速冷凍臺式離心機(jī)（美國Thermo Fisher Scientific 公司）；S120H 超聲波清洗儀（德國Elma 公司）；MS3 控制型渦旋振蕩儀（德國IKA公司）；XSE205DU電子分析天平、XPR36百萬分之一天平（瑞士Mettler Toledo公司）。

1.2 材料與試劑

D3（純度99.7%）、D4（99.9%）、D5（99.7%）、D7（97.8%），購自CATO 公司；D6（97.4%）、D8（98.9%）、D9（99.6%）標(biāo)準(zhǔn)品，購自Bepure公司；異丙醇、正己烷（色譜純，德國默克公司）。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制精密稱取7種二甲基環(huán)硅氧烷（D3～D9）對照品，用正己烷配制成D3～D9 質(zhì)量濃度為10 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。分別精密量取10 μg/mL 的D3～D9 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液適量，用正己烷配制成質(zhì)量濃度為50、100、300、500、800、1 000 ng/mL的D3～D9標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.2 基質(zhì)空白溶液與基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制取水基質(zhì)、乳基質(zhì)、膏霜基質(zhì)空白樣品各5 g，分別置于100 mL容量瓶中，加入5 mL異丙醇，渦旋分散，加入正己烷至近刻度，渦旋30 s，超聲15 min，冷卻至室溫，用正己烷定容，渦旋混勻，以5 000 r/min 離心5 min，精密量取上清液5 mL 置100 mL 容量瓶中，用正己烷定容，搖勻，取適量經(jīng)0.22 μm 有機(jī)濾膜過濾后，作為基質(zhì)空白溶液。分別精密量取10 μg/mL D3～D9 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液適量，用未過濾的各基質(zhì)空白溶液配制成質(zhì)量濃度為50、100、300、500、800、1 000 ng/mL的溶液，經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后，作為基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 供試品溶液的制備

精密稱取供試品0.5 g（精確至0.000 1 g）置于10 mL 具塞比色管中，加入0.5 mL 異丙醇，渦旋分散，加入正己烷至近刻度，渦旋30 s，超聲15 min，冷卻至室溫后，用正己烷定容，渦旋混勻，以5 000 r/min 離心5 min，精密量取上清液1 mL 置于20 mL 容量瓶中，用正己烷定容，搖勻，取適量經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后，作為待測溶液。

1.5 分析條件

1.5.1 色譜條件色譜柱：HP-5MS UI（5% Phenyl Methyl Silox，30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：45 ℃保持2 min，以15 ℃/min 升溫至250 ℃并保持2 min，290 ℃后運(yùn)行4 min；載氣：氦氣（純度＞99.999%）；載氣流速：1.0 mL/min；碰撞氣：氮?dú)猓兌龋?9.999%）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣；分流比：1∶5；進(jìn)樣量：1 μL。

1.5.2 質(zhì)譜條件電子轟擊電離（EI）源，轟擊能量70 eV；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：280 ℃；監(jiān)測模式：MRM。7 種二甲基環(huán)硅氧烷的保留時(shí)間、定量及定性離子、碰撞能量等質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 7種二甲基環(huán)硅氧烷的質(zhì)譜參數(shù)Table 1 Mass spectrometry parameters of 7 DMCs

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

2.1.1 色譜柱的選擇比較了HP-5MS UI（30 m×0.25 mm×0.25 μm）和VF-1701 ms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）兩種色譜柱的分離效果。結(jié)果表明，D3～D9 在VF-1701ms 色譜柱上保留較弱，而在HP-5MS色譜柱上的分離效果更好（見圖1），故選用HP-5MS UI 色譜柱進(jìn)行分離。在實(shí)際測定中，由于基質(zhì)對D3～D9 的檢測存在干擾，可在色譜柱前端接脫活熔融石英管作為保護(hù)柱，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況截掉脫活熔融石英管前端。

圖1 7種二甲基環(huán)硅氧烷的總離子流圖和MRM色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram and MRM chromatograms of 7 DMCs

2.1.2 升溫程序、傳輸線及離子源溫度的選擇由于D3～D9 存在小量殘留，故本實(shí)驗(yàn)比較了兩種升溫程序、傳輸線溫度及離子源溫度。實(shí)驗(yàn)條件（1）：于45 ℃保持2 min，以15 ℃/min 速率升溫至250 ℃并保持2 min，280 ℃后運(yùn)行3 min，傳輸線溫度260 ℃，離子源溫度250 ℃；實(shí)驗(yàn)條件（2）：于45 ℃保持2 min，以15 ℃/min速率升溫至280 ℃并保持3 min，300 ℃后運(yùn)行5 min，傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度280 ℃。結(jié)果表明，在空白溶液多針進(jìn)樣后，實(shí)驗(yàn)條件（1）的殘留相對穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)條件（2）的殘留有少量下降?？紤]到實(shí)驗(yàn)條件（2）對殘留改善不明顯，為防止色譜柱溫度太高造成更多柱流失，從而影響檢測，故選擇實(shí)驗(yàn)條件（1）的升溫程序，但將后運(yùn)行改為290 ℃運(yùn)行4 min，傳輸線溫度提至280 ℃，離子源溫度提至280 ℃。

2.1.3 襯管的選擇比較了玻璃毛分流襯管和砂芯分流襯管。結(jié)果表明，采用砂芯分流襯管時(shí)，D3～D9 的殘留相對較小，故選用砂芯分流襯管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外，在較多針進(jìn)樣后D3、D4 會出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，更換襯管后有所改善。

2.2 質(zhì)譜條件的選擇

比較了選擇離子監(jiān)測（SIM）和多重反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式。結(jié)果表明，二級質(zhì)譜法的MRM 模式較一級質(zhì)譜的SIM模式干擾更小，故選用MRM作為質(zhì)譜監(jiān)測模式。

2.3 前處理?xiàng)l件的選擇

2.3.1 提取溶劑及提取方式的選擇二甲基環(huán)硅氧烷為疏水性化合物，不溶于水，溶于苯、正己烷等有機(jī)溶劑［15］。根據(jù)相似相溶原理，可考慮采用弱極性或非極性溶劑作為提取溶劑。本實(shí)驗(yàn)采用甲醇、乙腈、異丙醇、正己烷、異丙醇/正己烷組合的提取方式開展比對實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，采用甲醇或乙腈提取時(shí)的溶解基質(zhì)較多，干擾目標(biāo)物測定；采用異丙醇提取時(shí)有少量干擾；采用正己烷提取時(shí)干擾少，但對樣品分散不完全；采用異丙醇/正己烷組合提取時(shí)的樣品分散好，干擾少。因正己烷與水不能互溶，異丙醇能分別與水、油互溶，故加入異丙醇能更好地分散各類樣品基質(zhì)。因此，本實(shí)驗(yàn)采用異丙醇分散，正己烷提取的方式進(jìn)行前處理，測得平均回收率為85.1% ～ 115%。

2.3.2 樣品溶液濃度的選擇按“1.4”項(xiàng)第一步（即以5 000 r/min 離心5 min 后的上清液）稀釋到10 mL的溶液及第二步（即有機(jī)膜過濾后的待測溶液）取1 mL再稀釋至20 mL的溶液配制方式分別開展加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：稀釋至10 mL 的供試品溶液配制方式，D3～D9 在水基質(zhì)中的回收率較好，但在膏霜基質(zhì)和乳基質(zhì)中出現(xiàn)10倍以上增益，而采用取1 mL再稀釋到20 mL的溶液配制方式，D3～D9在膏霜基質(zhì)和乳基質(zhì)中的增益大幅降低。故采用進(jìn)一步稀釋配制方法，能更準(zhǔn)確測定樣品中D3～D9含量。

2.4 基質(zhì)效應(yīng)

依據(jù)文獻(xiàn)［16-18］，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法（基質(zhì)效應(yīng)（ME）=基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率/溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率×100%）考察基質(zhì)效應(yīng)。ME＜85%為基質(zhì)抑制效應(yīng)，85%≤ME≤115%時(shí)基質(zhì)效應(yīng)可以忽略，ME＞115%為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)通過比較水基質(zhì)、乳基質(zhì)、膏霜基質(zhì)與溶劑配制的標(biāo)曲斜率比值，結(jié)果顯示水基質(zhì)中D3～D9 的ME 為100%～113%，基質(zhì)效應(yīng)可以忽略，故采用溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定；乳基質(zhì)中D3～D9 的ME 值為150%～169%，膏霜基質(zhì)中D3～D9的ME 值為160%～275%，表現(xiàn)為增強(qiáng)效應(yīng)，為排除基質(zhì)影響，提高準(zhǔn)確度，故采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定。

2.5 使用硅膠、塑料材料的交叉污染

文獻(xiàn)［1］顯示，硅膠、塑料等材質(zhì)可能會影響D3～D9 的背景值。本課題對實(shí)驗(yàn)中接觸到的該類材質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對：（1）取經(jīng)濾頭過濾和未經(jīng)濾頭過濾的對照品溶液進(jìn)行測定，測得結(jié)果一致。（2）分別按以下方式配制溶液：①取10 mL正己烷置于化妝品塑料空瓶中30 min；②取10 mL正己烷浸泡2個(gè)1 mL移液槍槍頭30 min；③取10 mL正己烷置于離心管中30 min；④取10 mL正己烷浸泡進(jìn)樣瓶蓋30 min；⑤取4 mL正己烷浸泡2個(gè)進(jìn)樣口墊片30 min。取正己烷及以上5種溶液進(jìn)行測定。結(jié)果顯示，浸泡進(jìn)樣瓶蓋及進(jìn)樣口墊片的正己烷檢出D3～D9，其余與正己烷空白溶液響應(yīng)值幾乎無異（見表2）。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推測，本實(shí)驗(yàn)中接觸到的軟性硅橡膠成分在正己烷中會遷出D3～D9，硬性塑料材質(zhì)不影響D3～D9的檢測。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)報(bào)道，測定中應(yīng)盡量避免接觸硅橡膠類和塑料材料，如不戴橡膠手套，進(jìn)樣瓶中溶液不要太滿，以免粘到進(jìn)樣瓶蓋及墊片。此外，實(shí)驗(yàn)人員還需避免涂抹護(hù)手霜等護(hù)膚品以免造成污染。

表2 塑料、硅膠類材質(zhì)中D3～D9的遷出量比對實(shí)驗(yàn)Table 2 Comparative experimental results of D3～D9 migration in plastic and silicone materials ρ/（ng·mL-1）

2.6 方法學(xué)考察

本實(shí)驗(yàn)按照《化妝品中禁用物質(zhì)和限用物質(zhì)檢測方法驗(yàn)證技術(shù)規(guī)范》（中華人民共和國食品藥品監(jiān)督管理局食藥監(jiān)許［2010］455號文）開展方法學(xué)驗(yàn)證［19］。

2.6.1 特異性 分別精密量取正己烷、標(biāo)準(zhǔn)溶液、基質(zhì)空白溶液、基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行測定后記錄色譜圖。結(jié)果顯示，空白溶劑、基質(zhì)空白溶液對7種二甲基環(huán)硅氧烷的檢測無干擾。

2.6.2 線性范圍、檢出限與定量下限取“1.3.1”標(biāo)準(zhǔn)溶液及“1.3.2”基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定。以各化合物的定量離子對峰面積（y）對各自質(zhì)量濃度（x，ng/mL）進(jìn)行回歸分析，得到各組分的線性方程與相關(guān)系數(shù)（R）。取10 μg/mL 的D3～D9 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，用正己烷配制成質(zhì)量濃度為10 ng/mL 的檢出限溶液，測定后，以3倍信噪比計(jì)算檢出限（LOD），10倍信噪比計(jì)算定量下限（LOQ）。結(jié)果表明，7種二甲基環(huán)硅氧烷在正己烷和3 種化妝品基質(zhì)中均有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（R）為0.996 5～ 0. 999 9，LOD為4.0～ 6.1 mg/kg，LOQ為13.2 ～ 20.4 mg/kg（見表3）。

表3 7種二甲基環(huán)硅氧烷的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù) 、基質(zhì)效應(yīng)、檢出限與定量下限Table 3 Linear ranges，linear equations，correlation coefficients，matrix effects，limits of detectionand limits of quantitation of 7 DMCs

2.6.3 準(zhǔn)確度與精密度取各基質(zhì)空白樣品，分別配制成低、中、高（40 、200、320 mg/kg）3水平的加標(biāo)回收溶液，測定得到各組分的平均加標(biāo)回收率為85.1% ～ 115%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.90%～7.0%（見表4）。結(jié)果表明，方法的準(zhǔn)確度與精密度較好。

2.6.4 穩(wěn)定性取“2.6.3”的低、高濃度加標(biāo)回收溶液，分別于4個(gè)時(shí)間點(diǎn)（0、12、24、48 h）進(jìn)樣分析，代入相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算各組分濃度及RSD。取24 h（0、12、24 h）內(nèi)RSD衡量日內(nèi)穩(wěn)定性，D3～D9 的RSD 為0.50%～8.8%。取48 h（0、24、48 h）內(nèi)的RSD 衡量日間穩(wěn)定性，D3～D9 的RSD 為0.40%～7.9%。結(jié)果表明，該供試品溶液較穩(wěn)定。

2.7 實(shí)際樣品檢測

對102批市售化妝品（包括水基質(zhì)樣品40批、乳基質(zhì)樣品31批、膏霜基質(zhì)樣品31批）進(jìn)行測定。其中，85批內(nèi)包材為塑料材料，15批為玻璃瓶塑料蓋材質(zhì)，1批為鋁管塑料蓋材質(zhì)，1批為玻璃材質(zhì)帶硅膠滴頭塑料蓋。

102 批樣品中，D3～D9 檢出情況為：（1）按組分統(tǒng)計(jì)，102 批樣品中檢出D3～D9 組分的共49 批，檢出率為48%；D3 未檢出，D4～D9 的檢出率為13%～41%，檢出率最高的是D8，為41%；D5 有11 批含量超過0.1%，最高為6.78%，D6有4批含量超過0.1%，最高為1.88%，其余組分檢出含量均＜0.1%（見表5、圖2）。（2）按基質(zhì)統(tǒng)計(jì)，水基質(zhì)檢出14批，檢出率為35%；乳基質(zhì)檢出22批，檢出率為71%；膏霜基質(zhì)檢出13批，檢出率為42%。（3）按標(biāo)簽標(biāo)識情況統(tǒng)計(jì)，102批樣品標(biāo)簽均未標(biāo)示含D3～D9；標(biāo)示含聚二甲基硅氧烷（硅油）類物質(zhì)共68批，其中39批中檢出D3～D9，檢出率為57%；未標(biāo)示含聚二甲基硅氧烷類物質(zhì)共34 批，其中10 批檢出D3～D9，檢出率為29%。（4）按產(chǎn)品類別統(tǒng)計(jì)，發(fā)用類化妝品的檢出率最高，9 批發(fā)用類產(chǎn)品中有7 批檢出，檢出率為78%，其中6 批護(hù)發(fā)類產(chǎn)品中有5 批檢出，檢出率為83%。

圖2 102批樣品中7種二甲基環(huán)硅氧烷的檢出情況Fig.2 Detection results of 7 DMCs in 102 batches of samples A：water-based liquid；B：lotion；C：cream

表5 102批樣品中7種二甲基環(huán)硅氧烷的檢出情況Table 5 Detection results of 7 DMCs in 102 batches of samples

（續(xù)表5）

3 結(jié) 論

本研究建立了氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（GCMS/MS）測定化妝品中7 種二甲基環(huán)硅氧烷（D3～D9）的檢測方法。方法采用高靈敏度的GC-MS/MS 檢測技術(shù)和干擾少的多重反應(yīng)監(jiān)測模式（MRM），具有較好的準(zhǔn)確度與精密度，采用該方法對市面抽取的102批化妝品進(jìn)行檢測。結(jié)果提示，國內(nèi)市售化妝品較大比例含二甲基環(huán)硅氧烷，部分組分的量值水平（D5、D6）較高，故對化妝品中二甲基環(huán)硅氧烷開展監(jiān)測勢在必行。該方法前處理簡便、快速，測定靈敏、準(zhǔn)確，可為保障化妝品的質(zhì)量安全提供技術(shù)支撐。