郭項雨，張婉茹，卜杰洵，白 樺，馬 強

(1.中國檢驗檢疫科學(xué)研究院，北京 100176；2.北京清譜科技有限公司，北京 100084)

嬰幼兒洗護用品是嬰幼兒成長發(fā)育過程中必不可少的日常護理產(chǎn)品，對保障嬰幼兒健康成長發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著我國二胎政策的放開和人們生活水平的提高，嬰幼兒洗護用品的市場需求量和銷售額逐年增長[1-2]，其質(zhì)量安全問題也受到廣大消費者的關(guān)注。由于嬰幼兒皮膚嬌嫩敏感、抵抗力弱，嬰幼兒洗護用品中含有的潛在化學(xué)危害物質(zhì)會駐留于皮膚表面，甚至透過皮膚進入體內(nèi)，引發(fā)過敏反應(yīng)，進而對嬰幼兒身心健康造成傷害。

嬰幼兒洗護用品包括濕巾、牙膏、奶瓶清洗劑、護臀膏等眾多產(chǎn)品類型，國內(nèi)外相關(guān)法律法規(guī)已對可能涉及的化學(xué)危害物質(zhì)進行了規(guī)定。例如，歐盟化妝品法規(guī)中規(guī)定：駐留型化妝品中禁止使用甲基異噻唑啉酮，嬰幼兒臀部區(qū)域護理用品中禁止使用對羥基苯甲酸丙酯和對羥基苯甲酸丁酯[3]；歐盟手洗餐具用洗滌劑生態(tài)標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)[4]：將苔黑醛和新鈴蘭醛列為禁用物質(zhì)；我國《牙膏用原料規(guī)范》[5]中規(guī)定：嬰幼兒牙膏中不得添加二甘醇和水楊酸。

目前，嬰幼兒洗護用品檢測方法主要包括高效液相色譜法[6]、高效液相色譜-質(zhì)譜法[7-8]、氣相色譜法[9-10]、氣相色譜-質(zhì)譜法[11-13]、超高效液相色譜-質(zhì)譜法[14-15]等。這些方法具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、靈敏等優(yōu)點，但通常需要復(fù)雜繁瑣的樣品前處理過程，存在檢測周期長、時間成本高、有機試劑消耗量大等問題，同時需要依靠大型儀器設(shè)備，機動性差，無法滿足現(xiàn)場快速檢測的迫切需求。近年來，解吸電噴霧電離[16]、實時直接分析[17]、低溫等離子體[18]等原位電離技術(shù)的興起促進了快速質(zhì)譜分析的發(fā)展，無需復(fù)雜的樣品前處理過程，極大簡化了分析流程。其中，紙噴霧電離是將樣品加載到三角形紙基表面，滴加噴霧溶劑后，通過高壓電驅(qū)動完成目標(biāo)物質(zhì)的萃取、遷移和電離，適用于固體或液體樣品的實時分析；萃取納升噴霧電離是將樣品加載到玻璃毛細(xì)管中，在毛細(xì)管內(nèi)完成目標(biāo)物質(zhì)的萃取和電離，適用于黏性半固體或液體樣品的實時分析。紙噴霧電離和萃取納升噴霧電離均無需樣品前處理，操作簡便、檢測成本低、分析速度快，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品[20]、消費品[21-22]、毒品[23]、生物樣本[24]等不同類型樣品的快速分析。同時，小型便攜式質(zhì)譜儀等現(xiàn)場檢測設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用逐漸成熟，原位電離與小型便攜式質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)受到分析工作者的關(guān)注[19]。

本研究擬采用紙噴霧電離和萃取納升噴霧電離技術(shù)結(jié)合小型便攜式質(zhì)譜儀，建立嬰幼兒洗護用品中化學(xué)危害物質(zhì)的現(xiàn)場快速檢測方法，希望為嬰幼兒洗護用品質(zhì)量安全監(jiān)管執(zhí)法提供技術(shù)支撐。

1 實驗部分

1.1 儀器與裝置

P-1000型微電極拉制儀、硼硅酸鹽玻璃毛細(xì)管(1.5 mm×0.86 mm×10 cm)：美國Sutter Instrument公司產(chǎn)品；ESW-M15P型電極夾持器：美國Warner Instruments公司產(chǎn)品；Mini β小型質(zhì)譜分析系統(tǒng)(55 cm×24 cm×31 cm、質(zhì)量20 kg、功率≤100 W)：北京清譜科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 材料與試劑

甲基氯異噻唑啉酮、甲基異噻唑啉酮、新鈴蘭醛、二甘醇、水楊酸、對羥基苯甲酸丙酯和對羥基苯甲酸丁酯標(biāo)準(zhǔn)品：德國Dr. Ehrenstorfer公司產(chǎn)品；苔黑醛標(biāo)準(zhǔn)品：美國Sigma公司產(chǎn)品；所有標(biāo)準(zhǔn)品純度均≥97%。各標(biāo)準(zhǔn)品用甲醇配制成濃度1 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，使用時根據(jù)需要用甲醇稀釋。甲醇、無水乙醇、乙腈、二氯甲烷、異丙醇、乙酸銨和甲酸：均為色譜純，美國Fisher公司產(chǎn)品；Grade 1、Grade 17、Grade 3MM和Grade 31ET型色譜紙：美國Whatman公司產(chǎn)品；嬰幼兒洗護用品：購自當(dāng)?shù)厥袌龊碗娚唐脚_。

1.3 實驗步驟

紙噴霧電離：將Grade 3MM型色譜紙剪成三角形紙基(底邊寬0.5 cm，高0.75 cm，頂角30°)用于紙噴霧電離。濕巾通常所含液體量不低于基材的1.7倍，可采用移液槍直接吸取濕巾中所含的液體進行分析。用移液器槍頭垂直按壓并吸取少量液體，滴至三角形紙基上，再滴加10 μL含0.3%甲酸的甲醇溶液。紙基底部通過金屬夾連接至小型便攜式質(zhì)譜儀的高壓電源，放置于質(zhì)譜儀進樣口前端1 cm處，施加3.0 kV電壓，萃取溶劑對樣品進行萃取，并在三角形紙基尖端形成電噴霧，采用小型便攜式質(zhì)譜儀進行信號檢測。

萃取納升噴霧電離：針對牙膏、奶瓶清洗劑和護臀膏等黏性半固體樣品，預(yù)先拉制硼硅酸鹽玻璃毛細(xì)管(1.5 mm×0.86 mm×5 cm，尖端10 μm)，并注入10 μL萃取噴霧溶劑，采用金屬微電極直接蘸取少量樣品，插入萃取噴霧溶劑中。將金屬微電極末端與小型便攜式質(zhì)譜儀的高壓電源連接，置于質(zhì)譜儀進樣口前端1 cm處，施加高壓，樣品在毛細(xì)管內(nèi)完成萃取并在其尖端形成電噴霧，采用小型便攜式質(zhì)譜儀進行信號檢測。

嬰幼兒洗護用品中危害物質(zhì)現(xiàn)場快速篩查實驗流程圖示于圖1。

圖1 嬰幼兒洗護用品中危害物質(zhì)現(xiàn)場快速篩查實驗流程圖Fig.1 Analytical workflow for rapid on-site screening of hazardous substances in infant toiletries

1.4 小型便攜式質(zhì)譜分析條件

噴霧電壓：正離子模式3.0 kV，負(fù)離子模式-2.5 kV；進樣時間20 ms；碰撞氣為空氣，碰撞時間150 ms。8種目標(biāo)化合物的離子化模式、母離子和子離子列于表1。

表1 8種目標(biāo)化合物的小型便攜式質(zhì)譜分析參數(shù)Table 1 Instrumental parameters of the miniature mass spectrometer for the analysis of the eight target compounds

2 結(jié)果與討論

2.1 基于紙噴霧電離和小型便攜式質(zhì)譜的現(xiàn)場快速篩查

基于紙噴霧電離和小型便攜式質(zhì)譜的現(xiàn)場快速篩查主要應(yīng)用于濕巾產(chǎn)品。濕巾中添加甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮作為廣譜高效的防腐劑，穩(wěn)定性強、成本低廉，但對嬰幼兒皮膚和粘膜具有一定的刺激性，已被歐盟化妝品法規(guī)明確管控。選取經(jīng)測定不含甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮的嬰幼兒濕巾作為空白樣品，添加不同濃度的甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮制備陽性樣品，分別考察不同種類的紙基(Grade 1、Grade 17、Grade 3MM和Grade 31ET)和萃取噴霧溶劑(甲醇、含0.3%甲酸的甲醇溶液、乙醇、乙腈、異丙醇和二氯甲烷)。結(jié)果表明，選擇Grade 3MM紙基時，2種物質(zhì)的質(zhì)譜信號響應(yīng)最強。在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了萃取噴霧溶劑，當(dāng)以含0.3%甲酸的甲醇溶液作為萃取噴霧溶劑時，目標(biāo)物的質(zhì)譜信號響應(yīng)最強。因此，最終選取Grade 3MM色譜紙和含0.3%甲酸的甲醇溶液作為實施紙噴霧電離所需的紙基和萃取噴霧溶劑。通過對甲基氯異噻唑啉酮準(zhǔn)分子離子m/z150進行碰撞誘導(dǎo)解離，得到二級質(zhì)譜圖，其中豐度最高的碎片離子為m/z115，推測是由于失去Cl生成的。對甲基異噻唑啉酮準(zhǔn)分子離子m/z116進行碰撞誘導(dǎo)解離，得到豐度最高的碎片離子m/z99，可能是由于失去OH生成的。甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮的二級質(zhì)譜圖示于圖2。選取2種物質(zhì)豐度最高的碎片離子峰，以信噪比(S/N)為3估算方法的檢出限，測得甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮的檢出限分別為50和20 μg/kg。

圖2 甲基氯異噻唑啉酮(a)和甲基異噻唑啉酮(b)的二級質(zhì)譜圖Fig.2 MS/MS spectra of 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one (a) and 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (b)

2.2 基于萃取納升噴霧電離和小型便攜式質(zhì)譜的現(xiàn)場快速篩查

2.2.1牙膏樣品 增溶劑和防腐劑是牙膏中常見的添加劑，而二甘醇和水楊酸因其低毒性和刺激性而被禁用于3歲以下兒童牙膏中。實驗選取經(jīng)測定不含二甘醇和水楊酸的嬰幼兒牙膏樣品，通過添加二甘醇和水楊酸制備陽性樣品，分別以甲醇、無水乙醇、乙腈、異丙醇和二氯甲烷作為萃取噴霧溶劑，考察其對二甘醇質(zhì)譜信號響應(yīng)強度的影響。結(jié)果表明，甲醇作為萃取噴霧溶劑時，二甘醇的質(zhì)譜響應(yīng)強度最高。在此基礎(chǔ)上，配制了含有10 mmol/L乙酸銨的甲醇溶液作為萃取噴霧溶劑，二甘醇的信號響應(yīng)顯著增強。這可能是由于乙酸銨的存在可在噴霧中形成大量的NH4+，這些離子易與二甘醇形成特征離子加合物[M+NH4]+m/z124，從而提高檢測靈敏度[25]。選擇[M+NH4]+作為母離子進行碰撞誘導(dǎo)解離，得到的主要碎片離子為m/z107和89，分別是中性丟失NH3和H2O后獲得的。本實驗同樣考察了甲醇、無水乙醇、乙腈、異丙醇和二氯甲烷作為萃取噴霧溶劑時對水楊酸信號響應(yīng)的影響。結(jié)果表明，以乙腈為萃取噴霧溶劑時，水楊酸的質(zhì)譜信號響應(yīng)最強。因此，牙膏中水楊酸檢測的最佳萃取噴霧溶劑為乙腈，在負(fù)離子模式下可獲得信號較強的準(zhǔn)分子離子峰[M-H]-m/z137，對其進行碰撞誘導(dǎo)解離，經(jīng)中性丟失CO2，得到二級碎片離子m/z93。二甘醇和水楊酸的二級質(zhì)譜圖示于圖3。實驗選擇二甘醇和水楊酸的二級質(zhì)譜圖中最強的碎片離子峰，以3倍信噪比估算方法的檢出限，測得其檢出限分別為10和20 μg/kg。

圖3 二甘醇(a)和水楊酸(b)的二級質(zhì)譜圖Fig.3 MS/MS spectra of diethylene glycol (a) and salicylic acid (b)

2.2.2奶瓶清洗劑和護臀膏樣品 香料香精和防腐劑是嬰幼兒洗護用品中使用較為廣泛的添加劑，苔黑醛和新鈴蘭醛因其致敏性而被列為奶瓶清洗劑中禁用香料。對羥基苯甲酸酯是一類廣譜高效的防腐劑，其中對羥基苯甲酸丙酯和對羥基苯甲酸丁酯因其低毒性而被禁用于嬰幼兒護臀膏中。實驗選取嬰幼兒奶瓶清洗劑和護臀膏空白樣品，分別添加苔黑醛、新鈴蘭醛、對羥基苯甲酸丙酯和對羥基苯甲酸丁酯得到相應(yīng)的陽性樣品，比較甲醇、無水乙醇、乙腈、異丙醇、二氯甲烷等作為萃取噴霧溶劑時，4種目標(biāo)物的質(zhì)譜響應(yīng)強度。結(jié)果表明，以甲醇作為萃取噴霧溶劑，4種物質(zhì)的質(zhì)譜信號響應(yīng)最強。對4種目標(biāo)化合物的準(zhǔn)分子離子進行碰撞誘導(dǎo)解離，得到的二級質(zhì)譜圖示于圖4。在苔黑醛的二級質(zhì)譜圖中，m/z123為基峰，其可能來自母離子m/z151中性丟失CO；新鈴蘭醛的二級碎片離子包括m/z193和175，推測由母離子m/z211依次丟失2分子H2O所致；對羥基苯甲酸丙酯的碎片離子分別為m/z137和93，對應(yīng)母離子m/z179分別丟失C3H6和CO2基團；對羥基苯甲酸丁酯的母離子m/z193分別丟失C4H8和CO2，得到碎片離子m/z137和93。選取苔黑醛、新鈴蘭醛、對羥基苯甲酸丙酯和對羥基苯甲酸丁酯的二級質(zhì)譜圖中豐度最高的碎片離子峰，以信噪比為3估算的檢出限分別為20、20、50和10 μg/kg。

圖4 苔黑醛(a)、新鈴蘭醛(b)、對羥基苯甲酸丙酯(c)和對羥基苯甲酸丁酯(d)的二級質(zhì)譜圖Fig.4 MS/MS spectra of atranol (a), lyral (b), propylparaben (c) and butylparaben (d)

2.3 實際樣品檢測

應(yīng)用本方法檢測了20件購自本地市場和電商平臺的嬰幼兒洗護用品，包括5件濕巾樣品、6件牙膏樣品、5件奶瓶清洗劑樣品和4件護臀膏樣品。經(jīng)篩查檢測，所測樣品中均未檢出上述危害物質(zhì)。

3 結(jié)論

本研究采用紙噴霧電離和萃取納升噴霧電離2種原位電離方式，結(jié)合小型便攜式質(zhì)譜技術(shù)，建立了濕巾、牙膏、奶瓶清洗劑、護臀膏等嬰幼兒洗護用品中甲基異噻唑啉酮等8種危害物質(zhì)的現(xiàn)場快速篩查方法。該方法簡便高效，可在1 min內(nèi)完成樣品的快速篩查，有效解決了傳統(tǒng)檢測方法操作繁瑣、耗時冗長的弊端，具有良好的應(yīng)用前景和實用價值。