溫少楷 夏澤敏 梁文耀 吳 謙 譚焯針 譚建華 席紹峰 郭長虹

(廣州質量監(jiān)督檢測研究院，廣州 511447)

硼酸是三氧化二硼溶于水生成的結晶化合物，屬無機酸，主要有四硼酸H2B4O7(又稱焦硼酸)，偏硼酸(HBO2)n與正硼酸H3BO3(也稱為原硼酸)。對細菌和真菌均有弱的抑制作用，因無刺激性，常用于皮膚、黏膜的防腐。硼酸在人體中不可被新陳代謝，在人體內有蓄積現(xiàn)象產生，可導致人體的大部分臟器受損，并伴有惡心、嘔吐等現(xiàn)象的發(fā)生[1,2]。《牙膏用原料規(guī)范(GB 22115-2008)》中規(guī)定牙膏中硼酸和硼酸鹽在牙膏中的最大使用濃度為0.1%(以硼酸計)，并且明確說明不應用于3歲以下兒童使用的產品，在產品標簽上應注明“勿吞服；3歲以下兒童勿用”。

目前，關于硼酸和硼酸鹽的檢測方法主要有亞甲胺-H分光光度法[3,4]、姜黃試紙法[5]、電位滴定法[6]、電感耦合等離子體質譜法[7,8]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[9]、離子色譜法[2,10,11,12]、離子色譜-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等[13]。關于牙膏中硼酸和硼酸鹽的檢測，目前只有采用姜黃試紙法的報道。采用亞甲胺-H分光光度法測定牙膏中硼酸和硼酸鹽的含量時，牙膏中存在的高含量鈣離子對分析測定干擾較大，且亞甲胺-H分光光度法存在前處理步驟繁瑣，分析時間長，顯色后穩(wěn)定時間不長等缺點，其應用受到限制。此外，姜黃試紙法測定牙膏中硼酸和硼酸鹽，只能進行定性檢測且特異性和準確性較差；電感耦合等離子體質譜法或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定是樣品中總硼含量，當硼元素不是一硼酸鹽形式存在時，會導致檢測結果偏高。然而，通過離子色譜法，可以區(qū)分不同形態(tài)硼，使分析結果更準確。因此，本方法擬采用超聲輔助提取-離子色譜-電感耦合等離子體質譜法測定牙膏中硼酸和硼酸鹽，為廣大日化行業(yè)的檢測機構和企業(yè)用戶提供一種快捷簡便、準確高效的測定方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

離子色譜儀(美國賽默飛公司)；電感耦合等離子體質譜儀(美國賽默飛公司)；Milli-Q超純水器(美國Millipore公司)；IKA MS3 digital渦旋振蕩器(德國IKA公司)；SK8200H超聲波清洗器(上?？茖С晝x器有限公司)；BS 224S電子天平(德國賽多利斯公司)；C18固相萃取小柱(500 mg，6 mL)(美國Waters公司)。

硼酸(CAS號10043-35-3)，w>98%，美國Stanford Chemicals公司；甲醇，色譜純，德國Merck公司；硝酸，色譜級，上海阿拉丁試劑公司；甘露醇，色譜級，上海阿拉丁試劑公司；超純水，電阻率為18.2MΩ·cm。

硝酸水溶液(5%，體積分數)：準確移取50 mL硝酸置于適量水中，再加水稀釋至1000mL，混勻。

1.2 標準溶液的配制

分別準確稱取硼酸的標準品100mg (精確至0.1mg)，用水溶解定容至100mL塑料容量瓶中，配制成質量濃度約為1000mg/L的標準儲備液。使用時，稀釋至所需要的質量濃度的標準工作溶液。

1.3 樣品處理

將牙膏試樣擠出約20mm后，準確稱取樣品1g(精確至0.001g)于50mL塑料圓底離心管，加入5%硝酸溶液25mL，渦旋3min，混勻，超聲20min，于5000r/min離心10min。取適量上清液過微孔濾膜，濾液加載至依次用5mL甲醇、5mL水活化的C18固相萃取小柱，控制流速1～2mL/min，自然流出，棄去前5mL流出液，收集后續(xù)流出液待測。

1.4 儀器條件

色譜條件：色譜柱：IonPac ICE-Borate (9mm×250mm，7.5μm)；流動相：3mmol/L HNO3+60mmol/L甘露醇混合水溶液；流速：1.0mL/min；柱溫：30℃；進樣體積：100μL。

電感耦合等離子體質譜條件：選擇同位素：硼11；功率：1300W；載氣流量：1.1L/min；輔助氣流量：1.0L/min；冷卻器流量：15L/min。

2 結果與討論

2.1 提取方式及溶解的選擇

根據文獻調研[7,8,9]，采用電感耦合等離子體質譜法測定各類樣品中硼酸含量時，不是直接測定樣品中硼酸及硼酸鹽，而是通過微波消解進行前處理，測定樣品中總硼含量來間接得出硼酸含量。硼酸及硼酸鹽的水溶性較強，在酸性條件下，硼酸鹽以硼酸的形式存在。牙膏一般具有較好的水分散性，為了準確測定游離態(tài)硼酸含量，本方法采用硝酸溶液作為提取溶劑。在樣品處理過程中，碳酸鈣基質牙膏中碳酸鈣與硝酸發(fā)生反應，會使酸濃度發(fā)生改變，考慮到不同品牌的碳酸鈣基質牙膏中碳酸鈣含量的差異以及高酸度對儀器使用壽命的影響因素，本方法采用5%的硝酸溶液作為提取溶劑。

2.2 離子色譜柱的選擇

硼酸通常有離子交換和離子排斥兩種分離方式。采用離子交換方式時，流動相為氫氧化鈉溶液，該方式下出峰時間較短，且流動相鹽分對于ICP-MS系統(tǒng)影響較大，可能導致霧化器、中心管賭塞，中心管頭和矩管也可能堆積熔融的鹽分，從而影響檢測靈敏度。而離子排斥方式使用的流動相中所含甘露醇和硼酸形成一價絡合物，具有較好的系統(tǒng)穩(wěn)定性，避免硼酸根的電離由于其電離常數小而受淋洗液pH值的影響。分離效果和色譜峰形相對較好，結果如圖1所示，且與ICP-MS具有更好的兼容性。因此，本方法選擇以硼酸鹽專用離子排斥柱IonPac ICE-Borate作為分離色譜柱。

圖1 硼酸標準溶液(a)和陽性樣品 (b)IC-ICP-MS譜圖

2.3 IC流動相的選擇

本方法基于硼酸鹽專用離子排斥柱IonPac ICE-Borate對流動相進行優(yōu)化，根據文獻查閱，本試驗參考對比了“硝酸溶液+甘露醇”和“甲基磺酸鈉+甘露醇”兩種流動相體系。結果表明，兩種流動相體系對硼酸的分離效果均良好，且對硼酸的色譜行為影響不明顯。其中硝酸是實驗室常用試劑，綜合考慮本方法選擇3mmol/LHNO3+60mmol/L甘露醇混合水溶液作為流動相。

2.4 電感耦合等離子體質譜條件的選擇

根據試驗情況，最終確定電感耦合等離子體質譜條件如下：選擇同位素：硼11；功率：1300W；載氣流量：1.1L/min；輔助氣流量：1.0L/min；冷卻器流量：15L/min。

2.5 線性方程和檢出限

在1.4儀器條件下對系列標準工作溶液進行測定。以硼酸質量濃度(x)為橫坐標，對應峰面積(y)為縱坐標，繪制標準工作曲線。以3倍信噪比(S/N=3)計算方法檢出限，以10倍信噪比(S/N=10)計算定量限。線性范圍、線性方程、相關系數、檢出限和定量限見表1。

表1 硼酸的線性范圍、線性方程、相關系數、檢出限和定量限

由表1可知，硼酸的質量濃度在0.1～10.0mg/L范圍內與色譜峰面積呈良好的線性關系，相關系數為0.9997，檢出限為1mg/kg，定量限為10.0mg/kg。

2.6 精密度試驗及加標回收試驗

選用二氧化硅基質、碳酸鈣基質和磷酸氫鈣基質3種空白牙膏樣品為加標基質，按1.3方法進行處理，分別加入低、中、高3個加標水平的硼酸標準溶液，在1.4儀器條件下平行測定6次，測定結果見表2。由表2可知，樣品加標回收率為91.4%～96.0%，測定結果的相對標準偏差為0.97%～5.20%，表明本方法具有良好的準確度和精密度，滿足分析要求。

表2 精密度試驗和加標回收試驗結果

2.7 實際樣品的分析

采用本方法對市售的31批次牙膏樣品(其中16批次二氧化硅基質牙膏，8批次碳酸鈣基質牙膏，6批次磷酸氫鈣基質牙膏，1批次不確定基質類型)進行硼酸和硼酸鹽含量的測定。結果顯示，共10批次牙膏樣品檢出含硼酸，其中六批次樣品中硼酸的檢測結果范圍為2.94～364mg/kg，其余四批次樣品的檢測結果小于2.5mg/kg。

3 結論

本研究采用超聲輔助酸提取-離子色譜-電感耦合等離子體質譜建立了牙膏中硼酸和硼酸鹽的檢測方法。對提取條件、離子色譜和電感耦合等離子體質譜條件等進行了優(yōu)化，并將該方法應用于不同基質牙膏的檢測。結果表明，硼酸能夠與雜質進行有效分離，且方法精密度好，準確度高，滿足相關檢測需求，可為牙膏產品的風險監(jiān)控提供有力的技術支撐。