气相色谱-质谱法检测香精香水中橡苔和树苔提取物
刘思然, 董晓杰, 朱英     
中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所
摘要: 目的 建立香精香水中橡苔提取物和树苔提取物的气相色谱-质谱方法。 方法 对检出的各化合物采用NIST MS Search 2.0标准谱库进行初步鉴定(部分化合物与标准物质比对),以β-苔黑酚羧酸甲酯和赤星衣酸甲酯为橡苔提取物的特征指标,以二氢枞酸甲酯同分异构体为树苔提取物的特征指标,判断样品中橡苔提取物和树苔提取物的大致含量。 结果 橡苔提取物和树苔提取物各分离出55种和30种化合物,其特征指标的相关系数在5 mg/L~100 mg/L范围内呈线性相关。对实际样品进行检测,判断一份香水中可能含有橡苔提取物,一份香水和两份香精中可能含有树苔提取物,经与外包装宣传或标识核对基本一致。 结论 该方法能够用于香精香水中橡苔提取物和树苔提取物的初步判断。
关键词: 气相色谱-质谱     香精     香水     橡苔提取物     树苔提取物    
GC-MS Determination of Oak Moss and Tree Moss Extracts in Perfume Raw Materials and Perfumes
LIU Siran, DONG Xiaojie, ZHU Ying     
Abstract: Objective To develop a method for the determination of oak moss and tree moss extracts in perfume raw materials and perfumes by gas chromatography-mass spectrometry. Methods The compounds of determinants were preliminary identified by the NIST MS Search 2.0 standard library (some compounds were compared with the standards).In order to determine the levels of these compounds, methyl β-orcinolcarboxylate and methyl haematommate were selected as the characteristic indicators for oak moss extract and methyl dihydroabietate was selected as the characteristic indicator for tree moss extract. Results 55 and 30 compounds were isolated from oak moss extract and tree moss extract, respectively. The correlation coefficient of the characteristic indicators is linearly dependent in the range of 5 mg/L~100 mg/L. According to the practical sample test results, it was estimated that one perfume sample may contain oak moss extract, one perfume sample and two perfume raw materials may contain tree moss extract. The results were generally in accordance with the distinction marks on the labels. Conclusion The method could be used for the determination of oak moss and tree moss extracts in perfume raw materials and perfumes.
Key words: gas chromatography-mass spectrometry     perfume raw material     perfume     oak moss extract     tree moss extract    

随着香料工业的不断发展与进步,香料在人类日常生活中的作用越来越广泛,也更为重要。然而在给人类带来享受的同时,香料所带来的安全性问题也逐渐为人们所重视。欧盟化妆品法规 (EC1223-2009-EU Cosmetics Regulation-In Force) 根据医院相关过敏数据的统计结果规定:符合“在不可冲洗型化妆品中含量大于等于0.001 %;在可冲洗型化妆品中含量大于等于0.01 %”条件时,化妆品香料中26种致敏原物质 (戊基肉桂醛、苯甲醇、肉桂醇、柠檬醛、丁香酚、羟基香茅醛、异丁香酚、戊基肉桂醇、水杨酸苄酯、肉桂醛、香豆素、香叶醇、羟异己基3-环己烯基甲醛、茴香醇、肉桂酸苄酯、金合欢醇、丁苯基甲基丙醛、芳樟醇、苯甲酸苄酯、香茅醇、己基肉桂醛、苧烯、2-辛炔酸甲酯、α-异甲基紫罗兰酮、橡苔提取物和树苔提取物) 需在化妆品标签上予以标注 (以下简称“26种致敏香料”),其中橡苔提取物和树苔提取物为天然香料,其余为合成香料。针对24种合成香料,检测方法的文献资料较多,然而天然香料为混合物,成分复杂,且其不同产地与产期中成分与含量有所差异,在检测上,尤其与其他多种化合物同时检测时,存在定性定量方面的困难。有文献利用气相色谱质谱法对橡苔浸膏进行挥发性化学成分定性研究[1-2],鉴别出其中20种~50种组份,然而因检测方法建立存在的较大难度并没有进一步的实际应用,即未对实际样品进行定性乃至定量分析。实际上,这2种香料在化妆品与香精市场中有良好的应用,因而有必要对其开展鉴定及定量检测工作。本研究选择橡苔提取物和树苔提取物作为研究对象,对标准样品进行气相色谱-质谱分析的基础上,分别选取特征组分作为定性指标 (同时作为半定量指标),并对实际样品进行了分析。

1 材料与方法 1.1 主要仪器

7890B-5977A气相色谱质谱联用仪,EI源 (美国安捷伦公司);T-214万分之一分析天平 (美国丹佛公司);Vortex Genie 2多用途涡旋混合器 (美国Scientific Industries公司);B9500S-DTH超声波清洗仪 (美国必能信公司)。

1.2 试剂

甲醇 (色谱纯);超纯水 (18.2 MΩ.cm);橡苔提取物1号标液 (1 000 mg/L乙醇溶液) 购于Sigma公司;橡苔提取物2号与树苔提取物 (粘稠膏体,标签未明确标识纯度,因该提取物稀释液体清澈透明,本方法将其纯度以100%计) 购于Accu Standard公司。

1.3 标准溶液配制

1.3.1 标准储备溶液 (约1 000 mg/L)

称取树苔提取物约0.01 g (精确到0.0001 g) 于10 mL容量瓶中,加入甲醇,定容至10 mL,摇匀,配制成浓度约为1 000 mg/L的标准溶液。橡苔提取物选择1号标物直接进行系列浓度标准配制。

1.3.2 系列浓度标准配制

移取1.3.1橡苔标准储备溶液及树苔标准溶液适量,用甲醇分别稀释成5.00 mg/L、25.0 mg/L、50.0 mg/L、75.0 mg/L和100 mg/L的系列浓度标准溶液。

1.4 样品前处理

1.4.1 香精

准确称取香精约0.1 g (精确到0.0001 g) 于25 mL具塞比色管中,用甲醇稀释到刻度,充分震荡均匀,若浓度过高,可适当稀释后,取上清液过0.45 μm滤膜后备用。

1.4.2 香水

准确称取香水约0.2 g (精确到0.0001 g) 于10 mL具塞比色管中,用甲醇稀释到刻度,充分震荡均匀,若浓度过高,可适当稀释后,取上清液过0.45 μm滤膜后备用。

1.5 检测条件

1.5.1 色谱条件

色谱柱:HP-5MS (30 m×250 μm×0.25 μm);载气:氦气;载气总流量:24 mL/min;分流比:1:20;分流流量:20 mL/min;进样量:1 μL;进样口温度:250℃;升温程序:80℃保持5 min后,以10℃/min升至250℃,保持5 min;运行时间:27 min。

1.5.2 质谱条件

离子化方式:EI离子源;扫描范围:30 amu~500 amu;采集模式:全扫描;定量模式:离子定量;碰撞能量:70 eV;溶剂延迟:3.00 min;MS离子源温度:230℃;MS四级杆温度:150℃。

1.6 定性分析

对检出的化合物采用NIST MS Search 2.0标准谱库进行初步鉴定 (部分化合物与标准物质进行进一步比对),采用峰面积归一化法分别计算橡苔提取物和树苔提取物中各组分的相对含量。

2 结果与讨论 2.1 橡苔提取物

2.1.1 成分分析

采用1.5所述检测条件对橡苔提取物的标准溶液进行GC/MS分析。天然提取物由于产地和产期不同,其成分的相对含量会稍有不同,本研究分析了两种来自不同生产厂商 (不同产期) 的橡苔提取物标准物质。1号样品在此色谱质谱条件下共分离出55种化合物,相对含量超过0.5 %的有16种,相对含量共计90.97 %;2号样品共分离出46种化合物,1号样品中相对含量超过0.5 %的16种化合物在2号样品中相对含量共计93.18 %。1号样品标准溶液总离子流图见图 1,两种来源橡苔提取物的主成分基本一致,相对含量存在一定差异 (表 1)。

注:1.庚酸甲酯;2.β-苔黑酚羧酸甲酯;3.赤星衣酸甲酯;4.5, 6-二甲氧基茚酮;5.棕榈酸乙酯; 6.异长叶烷酮;7.亚油酸乙酯;8.油酸乙酯;9.亚麻酸乙酯;10.亚麻酸甲酯;11.十八酸乙酯;12.花生油酸;13.油腈;14.待定;15.芥酸乙酯;16.山嵛酸乙酯 图 1 橡苔提取物1号样品总离子流图

表 1 橡苔提取物中的主要成分
序号 保留时间/min 化合物名称 分子式 匹配度 橡苔提取标准物相对含量/%
1号 2号
1 7.457 庚酸甲酯 C8H16O2 757 4.40 0.41
2 16.198 β-苔黑酚羧酸甲酯 C10H12O4 898 5.08 7.11
3 16.592 赤星衣酸甲酯 C10H9O5 776 1.24 0.49
4 17.121 5, 6-二甲氧基茚酮 C11H12O3 681 4.61 5.26
5 18.899 棕榈酸乙酯 C18H36O2 897 7.23 8.88
6 18.942 异长叶烷酮 C15H24O 620 0.91 0.14
7 20.466 亚油酸乙酯 C20H36O2 909 14.32 11.27
8 20.503 油酸乙酯 C20H38O2 898 25.39 35.50
9 20.541 亚麻酸乙酯 C20H34O2 891 11.81 9.74
10 20.654 亚麻酸甲酯 C19H32O2 783 0.71 0.19
11 20.708 十八酸乙酯 C20H40O2 885 2.65 3.57
12 22.194 花生油酸 C20H38O2 779 0.64 1.02
13 23.377 油腈 C18H33N 703 0.64 1.30
14 24.036 待定 待定 / 1.35 0.82
15 24.171 芥酸乙酯 C24H46O2 866 9.39 7.27
16 24.441 山嵛酸乙酯 C24H48O2 595 0.60 0.21
总计 90.97 93.18

两种橡苔提取物中含量最高的都是油酸乙酯、亚油酸乙酯和亚麻酸乙酯,相对含量在1号样品中分别为25.39 %,14.32 %和11.81 %,在2号样品中分别为35.50 %,11.27 %和9.74 %。

而对于橡苔的核心香气成分β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸甲酯则在1号样品中占到了5.08 %和1.24 %,在2号样品中为7.11 %和0.49 %,另一核心香气成分苔黑酚羧酸乙酯因相对含量都低于0.5 %(未在表 1中体现)。此三种物质都为单苯环取代物,其中β-苔黑酚羧酸甲酯被称为合成橡苔,具有浓烈的苔清香气。本方法未鉴别出另一种核心香气成分苔黑酚单甲醚,曾有文献报道其与β-苔黑酚羧酸甲酯以1:3比例配制时具有逼真的天然橡苔香气[2],是否因制备工艺的不同导致本品中该特征组分的含量太低而未被识别,有待进一步研究。

地衣类植物有多种相同的特征组分,如核心香气成分β-苔黑酚羧酸甲酯在梅衣[3]、赤星衣酸甲酯在沟树发、林石蕊、卷梢雪花衣[4]等植物中均有鉴别,因此通过鉴别核心香气,只能初步判断香精香水中是否含有橡苔或其他地衣类植物,无法确定其是否为橡苔。需要通过收集不同产地、产期、制备工艺的橡苔和其他地衣类植物的指纹图谱,进行进一步区分。基于此,本研究选择β-苔黑酚羧酸甲酯和赤星衣酸甲酯对样品中的橡苔提取物进行初筛,并以此物质对样品中橡苔提取物浓度水平进行判断。其中1号样品标液中β-苔黑酚羧酸甲酯在5 mg/L~100 mg/L范围内回归方程为y=5.43×10-3x+5.52,相关系数为0.992。

2.1.2 实际样品检测

选取市售香精29份及香水19份进行检测。一份香水中检测出了β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸甲酯两种特征组分,图 2为此香水样品总离子流图,初步判断其可能含有橡苔,分别以1号样品和2号样品标准品中β-苔黑酚羧酸甲酯和赤星衣酸甲酯判断浓度水平约为0.06 %。经与香水成分标识比对,发现此香水确实标注了含有橡苔成分。

图 2 疑似含有橡苔提取物香水样品总离子流图

2.2 树苔提取物

2.2.1 成分分析

采用1.5所述检测条件对树苔提取物的标准溶液进行GC/MS分析,标准溶液的总离子流图见图 3,按峰面积归一化法检测各组分相对含量,相对含量在0.5 %以上的主要成分结果列于表 2

注:1.α-松油醇;2.长叶烯;3.待定;4.邻苯二甲酸二乙酯;5.β-雪松烯;6.苯甲酸苄酯;7~12,14.二氢枞酸甲酯同分异构体;13.脱氢枞酸甲酯;15.枞酸甲酯 图 3 树苔提取物总离子流图

表 2 树苔提取物中的主要成分
序号 保留时间/min 化合物名称 分子式 匹配度 树苔提取标准物相对含量/%
1 8.818 α-松油醇 C10H18O 与标准品确证 0.50
2 12.405 长叶烯 C15H24 884 1.35
3 13.005 待定 待定 / 0.62
4 14.836 邻苯二甲酸二乙酯 C12H14O4 与标准品确证 10.71
5 15.106 β-雪松烯 C15H24O 738 1.14
6 16.803 苯甲酸苄酯 C14H12O2 与标准品确证 50.28
7 21.454 705 0.57
8 21.621 782 0.83
9 21.816 二氢枞酸甲酯
同分异构体
C21H34O2 624 0.53
10 21.886 797 1.71
11 22.037 824 18.20
12 22.167 738 2.14
13 22.210 脱氢枞酸甲酯 C21H30O2 810 5.89
14 22.361 二氢枞酸甲酯
同分异构体
C21H34O2 677 1.17
15 22.610 枞酸甲酯 C21H32O2 764 0.95
总计 96.59

在此色谱质谱条件下共分离出30种组分,相对含量大于0.5 %的有15种,相对含量共计96.59 %。其中含量最高的为苯甲酸苄酯,相对含量达到了50.28 %,其次为二氢枞酸甲酯同分异构体和邻苯二甲酸二乙酯。

苯甲酸苄酯是26种致敏香料中的一种,使用频率较高[5],并且用于香料的苯甲酸苄酯不是化妆品标签全成分标识的必标化合物,仅以香精标识即可,在利用本方法检测香精香水中的树苔提取物时,若样品中检测出了苯甲酸苄酯,不能判断其是否只来自于树苔提取物。

邻苯二甲酸二乙酯也是树苔提取物中含量较高的物质,同时也是化妆品常用原料,可用作增塑剂[6]、变性剂,因此也不能作为判断样品中是否存在树苔提取物的依据。郝楠等[7]在LC/MS/MS法测定化妆品中树苔提取物一文中以脱氢枞酸作为树苔提取物的特征组分,并期待用此物质作为树苔提取物的定量指标以确定树苔提取物的含量。本研究方法无法检出脱氢枞酸,但能检出较高含量的二氢枞酸甲酯同分异构体、脱氢枞酸甲酯、枞酸甲酯等化合物。

此外,树苔提取物也检测到了β-苔黑酚羧酸甲酯,因相对含量为0.22 %(低于0.5 %),未在表 2中体现,此物质在树苔提取物与橡苔提取物 (表 1) 中都有检出,是地衣类提取物中构成苔清香气的重要组成。

基于此,最终选择二氢枞酸甲酯同分异构体对样品中的树苔提取物进行初筛,并以此物质对样品中树苔提取物含量水平进行判断。二氢枞酸甲酯同分异构体在5 mg/L~100 mg/L范围内回归方程为y=8.52×10-3x+9.88,相关系数为0.968。

2.2.2 实际样品检测

选取市售香精29份及香水19份进行检测。一份香水及两份香精检测出了二氢枞酸甲酯同分异构体,初步判断可能含有树苔提取物,香水中树苔含量约为0.1 %,香精中约为10%,

图 4为疑似含有树苔提取物香精样品总离子流图。香水样品经与成分标识比对,发现此香水确实标注了含有树苔成分。

图 4 疑似含有树苔提取物香精样品总离子流图

3 结论

本研究采用气相色谱-质谱法对香精香水中橡苔提取物和树苔提取物进行检测,各分离出55种和30种化合物,并以β-苔黑酚羧酸甲酯和赤星衣酸甲酯为橡苔提取物的特征指标,以二氢枞酸甲酯同分异构体为树苔提取物的特征指标,判断样品中橡苔提取物和树苔提取物的含量水平,实际样品检测结果经与外包装宣传或标识核对,基本一致 (化妆品标签因不标注具体含量,本研究只核对与外包装标识是否相符)。本方法能够用于香精香水中橡苔提取物和树苔提取物的初步判断。由于天然香料成分复杂,并且地衣类植物有多种相同的特征组分,分析过程中难度较大,本方法仅可做到半定量水平,未来通过收集大量的不同产地、产期、制备工艺的地衣类植物的指纹图谱,找出橡苔提取物和树苔提取物的关键特征组分和定量指标是解决天然香料定性定量检测的关键。

参考文献
[1] 高芸, 刘百战, 朱晓兰, 等. 气相色谱-质谱法分析橡苔浸膏中的挥发性化学成分[J]. 色谱, 2000, 18 (3): 251–253.
[2] 冒德寿, 刘强, 侯春, 等. 橡苔浸膏挥发物的固相微萃取-气相色谱/质谱法分析[J]. 色谱, 2005, 23 (3): 323.
[3] 丁智慧, 丁靖垲, 娄加凤, 等. 梅衣的化学成分[J]. 云南植物研究, 1990, 12 (1): 99–106.
[4] 孙汉董, 林中文, 沈晓羽, 等. 七种云南地衣植物的化学成分[J]. 云南植物研究, 1986, 8 (4): 483–488.
[5] 刘思然, 杨艳伟, 朱英. 化妆品中26种致敏原香料标注情况调查[J]. 环境与健康杂志, 2016, 33 (2): 162–164.
[6] 郭毅, 王雪芹, 杨东菁. 指甲油中18种邻苯二甲酸酯类化合物的GC-MS法测定[J]. 环境卫生学杂志, 2013, 3 (2): 140–144.
[7] 郝楠, 陈伟, 周新, 等. LC/MS/MS法测定化妆品中树苔提取物[J]. 分析试验室, 2007, 26 (S1): 334–336.
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2016.06.007
中国疾病预防控制中心主办。
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刘思然, 董晓杰, 朱英
LIU Siran, DONG Xiaojie, ZHU Ying
气相色谱-质谱法检测香精香水中橡苔和树苔提取物
GC-MS Determination of Oak Moss and Tree Moss Extracts in Perfume Raw Materials and Perfumes
环境卫生学杂志, 2016, 6(6): 415-419
Journal of Environmental Hygiene, 2016, 6(6): 415-419
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2016.06.007

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