閆萌萌，回相宜，郭興洲，陳 萌，雷海民，厲 欣，馬 強

(1.中國檢驗檢疫科學研究院，北京 100176；2.北京中醫(yī)藥大學中藥學院，北京 102488；3.中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院藥物研究所，天然藥物活性物質(zhì)與功能國家重點實驗室，北京 100050)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，化妝品因其清潔、保護、美化、修飾等功效，成為滿足人們?nèi)粘Ｐ枨蟮谋匦柘M品。我國化妝品產(chǎn)業(yè)在消費需求的推動下不斷發(fā)展壯大，已成為全球第二大化妝品消費市場。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2020年我國化妝品類社會消費品零售總額達3 400億元，同比增長9.5%。

近年來，由于大氣臭氧層的破壞和污染，陽光中到達地面的紫外線顯著增加，直接威脅到人體健康。皮膚是人體最大的器官，健康的皮膚不僅可以抵御外界不良環(huán)境或有害物質(zhì)的侵擾，也是愛美人士美麗自信的基礎(chǔ)。防曬化妝品是在化妝品中添加防曬劑，利用其對紫外線的反射、散射或吸收等原理實現(xiàn)對皮膚的紫外防護。正確使用防曬化妝品可使皮膚得到持續(xù)有效的保護，受到消費者的青睞。作為防曬功效成分的防曬劑，最初僅用于防曬化妝品，現(xiàn)已逐漸添加于保濕日霜、化妝水、護發(fā)產(chǎn)品等不同類型化妝品中。按照防曬機制，防曬劑可分為化學性紫外線吸收劑和物理性紫外線屏蔽劑。其中，化學性紫外線吸收劑又稱有機防曬劑，可選擇性吸收紫外線從而起到防曬作用。

為保護消費者的健康安全，維護消費者的知情權(quán)，促進企業(yè)自律和政府監(jiān)管，根據(jù)《化妝品監(jiān)督管理條例》、《消費品使用說明 化妝品通用標簽》等管理規(guī)定，所有在我國境內(nèi)生產(chǎn)或進口銷售的化妝品，在銷售包裝的可視面上應標注化妝品全部成分的真實名稱[1]。防曬化妝品作為特殊用途化妝品，需要通過理化、微生物、毒理學、人體安全性和功效性檢驗，并經(jīng)過嚴格審批程序才能上市。防曬化妝品更應基于真實、準確、規(guī)范等原則，將產(chǎn)品中加入的全部成分真實地加以標注，不得隱瞞某些故意添加的成分或標注實際不含有的成分。盡管如此，在監(jiān)管部門開展的化妝品監(jiān)督抽檢中，發(fā)現(xiàn)部分防曬化妝品仍存在防曬劑成分標注不全或不實的問題。

目前，化妝品中防曬劑的檢測方法有電化學法[2-3]、氣相色譜法[4]、高效液相色譜法[5-12]、薄層色譜法[13-14]、超臨界流體色譜法[15]、膠束電動色譜法[16-17]、氣相色譜-質(zhì)譜法[18-21]和液相色譜-質(zhì)譜法[22-23]等。其中，色譜-質(zhì)譜法專屬性強、準確度高，可以實現(xiàn)對多組分的分析檢測，提高對待測化合物的篩查準確度。但常規(guī)的色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)不僅需要進行色譜分離，而且需要繁瑣耗時的樣品前處理過程，無法滿足快速檢測和高通量篩查的需求。原位電離質(zhì)譜(ambient ionization mass spectrometry, AIMS)提供了一種無需樣品制備和色譜分離便可直接分析樣品的快速、簡便、高效的方法[24]。從代表性的解吸電噴霧電離(desorption electrospray ionization, DESI)[25]和實時直接分析(direct analysis in real time, DART)[26]開始，已有一系列原位電離方法先后問世，用于快速化學分析和成像等領(lǐng)域，也有將原位電離質(zhì)譜用于化妝品快速檢測的研究報道[27-30]，包括化妝品中防曬劑的檢測[21]。拭子噴霧電離(swab touch spray ionization)[31]是一種新型原位電離技術(shù)，通過拭子蘸取少量樣品，在拭子尖端滴加少許溶劑進行溶解萃取，通過施加高壓后產(chǎn)生帶電液滴，進而引入質(zhì)譜儀進行分析檢測。拭子噴霧電離可將采樣、萃取和電離整合為一步完成，實現(xiàn)簡便快速的在線分析，已應用于生命健康[31-33]、毒品檢測[34-35]、物證鑒定[36]、公共安全[37-38]等領(lǐng)域。

本研究擬采用拭子噴霧電離結(jié)合四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜(Q/Orbitrap HRMS)，開發(fā)防曬化妝品中防曬劑組分的快速精準篩查方法，為產(chǎn)品質(zhì)量管控和政府監(jiān)督管理提供科學依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 實驗部分

1.1 儀器與裝置

鋁制手柄再生纖維素纖維拭子：意大利COPAN Diagnostics公司產(chǎn)品；Q Exactive Focus四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜儀：美國Thermo Fisher Scientific公司產(chǎn)品，配有TraceFinder 4.1、Xcalibur 4.1和mzVault 1.0軟件系統(tǒng)；XS105分析天平：瑞士Mettler Toledo公司產(chǎn)品。

1.2 藥品與試劑

甲醇、乙腈、四氫呋喃、丙酮、異丙醇：均為色譜純，美國Thermo Fisher Scientific公司產(chǎn)品；二苯酮-1(BZ1)、二苯酮-2(BZ2)、二苯酮-3(BZ3)、二苯酮-6(BZ6)、二苯酮-8(BZ8)、雙-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪(BEMT)、二乙基己基丁酰胺基三嗪酮(DEBT)、乙基己基三嗪酮(EHT)、水楊酸乙基己酯(EHS)、胡莫柳酯(HMS)、亞甲基雙-苯并三唑基四甲基丁基酚(MBBT)、二甲基PABA乙基己酯(EHDP)、二乙氨羥苯甲?；郊姿峒乎?DHHB)、丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷(BMDM)：均為北京百靈威科技有限公司產(chǎn)品；二苯酮-10(BZ10)、苯基苯并咪唑磺酸(PBSA)、對甲氧基肉桂酸異戊酯(IMC)：均為北京伊諾凱科技有限公司產(chǎn)品；二苯酮-5(BZ5)、苯基二苯并咪唑四磺酸酯二鈉(PDTA)：均為上海安譜實驗科技股份有限公司產(chǎn)品。以上標準品除苯基二苯并咪唑四磺酸酯二鈉純度為91.9%外，其余標準品純度均高于95%。19種防曬劑包含二苯酮類、三嗪類、水楊酸酯類、氨基苯甲酸酯類、肉桂酸酯類等，具體信息列于表1。

表1 19種防曬劑的基本信息Table 1 Basic information of the nineteen UV filters

1.3 標準溶液的配制

分別精密稱取各10 mg(精確至0.1 mg)防曬劑標準品至10 mL容量瓶中，用甲醇-乙腈混合溶劑(4∶1,V/V)溶解并定容至刻度，配制成1 000 mg/L標準儲備溶液。分別量取各0.5 mL標準儲備溶液至10 mL容量瓶中，用上述混合溶劑定容至刻度，配制成50 mg/L混合標準儲備溶液，于4 ℃保存。

1.4 拭子噴霧電離條件

以拭子輕輕蘸取少許化妝品樣品，垂直固定于距質(zhì)譜儀錐孔水平距離0.8 cm、垂直距離0.5 cm處。向拭子蘸取樣品處滴加30 μL甲醇-乙腈混合溶劑(4∶1,V/V)，并通過拭子的導電鋁柄施加5.0 kV電壓使之產(chǎn)生帶電液滴噴霧，四極桿/靜電場軌道阱質(zhì)譜儀檢測。

1.5 四極桿/靜電場軌道阱質(zhì)譜條件

離子傳輸管溫度320 °C，透鏡電壓50 V，無需鞘氣與輔助氣，一級全掃描(full scan)與平行反應監(jiān)測模式(PRM)同時進行。一級全掃描模式參數(shù)：正、負離子交替掃描，掃描分辨率70 000，質(zhì)量掃描范圍m/z100～1 000，自動增益控制1×106，離子最大注入時間100 ms；平行反應監(jiān)測模式參數(shù)：掃描分辨率35 000，前體離子隔離窗口m/z3，自動增益控制5×104，離子最大注入時間30 ms，各防曬劑的碰撞能量列于表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 拭子噴霧電離條件優(yōu)化

對噴霧溶劑、噴霧電壓、拭子擺放位置等拭子噴霧電離條件進行優(yōu)化。根據(jù)19種防曬劑醇水分配系數(shù)的大小，選擇二苯酮-2、二乙基己基丁酰胺基三嗪酮、水楊酸乙基己酯、二乙氨羥苯甲?；郊姿峒乎ァ⒍』籽趸郊柞；淄榈?種防曬劑作為代表性目標化合物進行實驗條件優(yōu)化。

2.1.1噴霧溶劑的優(yōu)化 選用滴加到拭子上的噴霧溶劑，一方面對化妝品樣品中的防曬劑組分起萃取作用，不同化合物極性不同，基于相似相溶原理，不同溶劑對其萃取效率不同；另一方面，噴霧溶劑將輔助目標物離子化，19種防曬劑的化學性質(zhì)各異，分別適用于正、負離子模式。本研究考察了甲醇、乙腈、四氫呋喃、丙酮及異丙醇5種噴霧溶劑，結(jié)果示于圖1a。對于二苯酮-2、二乙基己基丁酰胺基三嗪酮和水楊酸乙基己酯3種負離子模式檢測的防曬劑而言，乙腈作為噴霧溶劑得到的信號響應最高；而對于二乙氨羥苯甲?；郊姿峒乎ズ投』籽趸郊柞；淄?種正離子模式檢測的防曬劑來說，甲醇作為噴霧溶劑的效果最佳。因此，進一步研究了不同比例的甲醇-乙腈混合溶劑(4∶1、3∶2、2∶3和1∶4，V/V)作為噴霧溶劑對信號強度的影響，結(jié)果示于圖1b。在正離子模式下，丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷的響應值隨著混合溶劑中甲醇比例的減少而降低；二乙氨羥苯甲酰基苯甲酸己酯雖受溶劑比例影響較小，但也呈現(xiàn)出遞減趨勢。在負離子模式下，二乙基己基丁酰胺基三嗪酮的最優(yōu)噴霧溶劑為甲醇-乙腈溶劑(4∶1，V/V)；水楊酸乙基己酯在各混合溶劑中沒有明顯的變化趨勢，但當甲醇-乙腈的體積比為4∶1時，其響應值較好；二苯酮-2隨甲醇-乙腈比例的變化，信號呈現(xiàn)一定的變化趨勢，即乙腈的比例越高，其響應值越好，甲醇對其影響較小。綜合比較，選擇甲醇-乙腈混合溶劑的最佳體積比為4∶1。

圖1 噴霧溶劑(a)和甲醇-乙腈比例(b)對信號強度的影響(n=3)Fig.1 Effects of spray solvent (a) and methanol-acetonitrile ratio (b) on signal intensities (n=3)

2.1.2噴霧電壓的優(yōu)化 噴霧電壓對噴霧過程和離子化效果有重要影響，噴霧電壓過高或過低都會抑制目標化合物的信號響應。由于防曬劑目標化合物在噴霧電壓低于3.5 kV時基本無響應，高于6.5 kV時響應值顯著降低，因此，本實驗考察了3.5～6.5 kV范圍內(nèi)，5種防曬劑的信號隨噴霧電壓的變化趨勢，示于圖2a。最終選擇噴霧電壓為5.0 kV。

圖2 噴霧電壓(a)、水平距離(b)和垂直距離(c)對信號強度的影響(n=3)Fig.2 Effects of spray voltage (a), horizontal distance (b), and vertical distance (c) on signal intensities (n=3)

2.1.3拭子擺放位置的優(yōu)化 拭子的鋁柄外接高壓后，噴霧溶劑會在拭子尖端形成電噴霧，在質(zhì)譜儀內(nèi)部真空的作用下，質(zhì)譜錐孔附近會形成一定程度的負壓，促使帶電液滴進入質(zhì)譜儀。拭子的擺放位置會對目標化合物的信號響應產(chǎn)生影響，從拭子與錐孔之間的水平距離和垂直距離進行優(yōu)化，結(jié)果分別示于圖2b，2c?？梢?，拭子距離錐孔太近或太遠均會導致目標化合物的響應值降低，最終選擇將拭子擺放于距錐孔水平0.8 cm、垂直0.5 cm的位置上。

2.2 質(zhì)譜條件優(yōu)化和篩查策略

19種防曬劑化合物的化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，可分別在正、負離子模式下得到質(zhì)譜信號響應。其中，雙-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪、二甲基PABA乙基己酯、二乙氨羥苯甲酰基苯甲酸己酯、對甲氧基肉桂酸異戊酯和丁基甲氧基二苯甲?；淄榭稍谡x子模式下產(chǎn)生較高豐度的準分子離子峰[M+H]+，其余防曬劑可在負離子模式下生成[M-H]-、[M-Na]-、[M-2Na]2-等準分子離子。靜電場軌道阱質(zhì)譜分析器可設(shè)置不同分辨率(17 500、35 000和70 000 FWHM)，分辨率的選擇需要綜合考慮準確度和靈敏度兩個因素。分辨率越高，可以更好地區(qū)分目標化合物與其他質(zhì)量數(shù)相近的組分，但分辨率過高，會降低掃描速度和檢測靈敏度。綜合考慮，本研究將一級全掃描模式下的質(zhì)量分辨率設(shè)置為70 000 FWHM，平行反應監(jiān)測模式下的質(zhì)量分辨率設(shè)置為35 000 FWHM。將19種防曬劑的準分子離子作為前體離子進行二級質(zhì)譜分析，對各化合物的碰撞能量進行詳細優(yōu)化，以便獲得具有較高強度和豐富碎片的二級質(zhì)譜圖。在上述分辨率條件及碰撞能量下，19種防曬劑化合物的一級全掃描前體離子質(zhì)量偏差均小于3×10-6，二級碎片子離子的質(zhì)量偏差均小于5×10-6，列于表2。按照優(yōu)化的質(zhì)譜條件，采集19種防曬劑的一級全掃描和二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)，采用TraceFinder 4.1和mzVault 1.0軟件建立精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫和篩查圖譜庫。在檢測實際樣品時，無需標準品，可直接調(diào)用精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫和篩查圖譜庫的相關(guān)信息進行比對確證，實現(xiàn)化妝品中防曬劑組分的快速精準篩查。

本研究采用的拭子噴霧電離與紙噴霧電離、電噴霧電離的機理相似[35,37]，即通過選擇適宜的噴霧溶劑并施加電壓，可在拭子尖端產(chǎn)生帶電液滴，攜帶目標分析物進入質(zhì)譜儀[32,34]。本研究分別以電噴霧電離和拭子噴霧電離作為電離源，采集防曬劑的一級及二級質(zhì)譜信息。結(jié)果表明，防曬劑在兩種電離方式下的特征質(zhì)譜峰相似。5種代表性防曬劑的二級質(zhì)譜圖示于圖3。

注：a.BZ2；b.DEBT；c.EHS；d.DHHB；e.BMDM圖3 5種防曬劑的二級質(zhì)譜圖Fig.3 MS/MS spectra of the five UV filters

2.3 方法檢出限與重復性

向經(jīng)測定不含待測物的空白化妝品樣品中添加一定濃度的防曬劑目標物質(zhì)制備成陽性樣品，按照優(yōu)化的拭子噴霧電離和質(zhì)譜條件進行測定，以各防曬劑組分豐度最高的二級質(zhì)譜碎片離子估算方法的檢出限(S/N=3)，19種防曬劑化合物的方法檢出限介于0.01～2.0 mg/kg之間。以空白化妝品樣品為基質(zhì)，分別添加19種防曬劑目標化合物方法檢出限的1、5和10倍3個濃度水平的標準溶液，每個添加水平平行測定6次，19種防曬劑的重復性在1.4%～9.9%之間，結(jié)果列于表3。

表3 19種防曬劑的方法檢出限和重復性(n=6)Table 3 Limits of detection (LODs) and repeatability of the nineteen UV filters (n=6)

續(xù)表3

2.4 實際樣品分析

應用本方法對市售的20件防曬類化妝品進行篩查，發(fā)現(xiàn)部分樣品存在檢出的防曬劑成分與產(chǎn)品標簽標識不符的情況。其中，1件樣品未檢出標簽標識的防曬劑成分(亞甲基雙-苯并三唑基四甲基丁基酚)，另1件樣品檢出了標簽未標識的防曬劑成分(二苯酮-3和二乙氨羥苯甲?；郊姿峒乎?。

3 結(jié)論

本研究建立了拭子噴霧電離與四極桿/靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用法快速篩查化妝品中19種防曬劑，分別對拭子噴霧電離中的噴霧溶劑、噴霧電壓、拭子擺放位置等參數(shù)進行優(yōu)化。在優(yōu)化的條件下，19種防曬劑的方法檢出限介于0.01～2.0 mg/kg之間，在不同添加水平下，本方法的重復性良好，相對標準偏差在1.4%～9.9%之間，且單個樣品的檢測時間小于1 min。通過對市售防曬化妝品樣品的檢測，證實了該方法操作簡便、準確可靠，適用于化妝品中防曬劑的快速篩查檢測。