化妆品及保健品中C r3 + 和C r6 + 的

柱后衍生- 离子色谱法测定

(广东省疾病预防控制中心, 广东 广州 510300)

摘 要:建立了化妆品和保健品中Cr3 + 、Cr6 +的柱后衍生- 离子色谱检测法。样品中的铬经柱前络合为2, 6-嘧啶二羧酸铬, 柱后衍生为1, 5二苯碳酰二肼铬, 于520 nm波长检测。优化了衍生反应条件, 提高了检测灵敏度, Cr3 +和Cr6 +方法检出限(LODs, 3σ)分别为0.12、0.011 mg/kg。样品加标回收率为89%~108% ,重复性好。共存离子Fe2 + 、Fe3 + 、Pb2 + 、Cu2 + 、Al3 + 、Zn2 + 、Hg2 +等, 以及常见有机物均不干扰测定。

关键词:柱后衍生;离子色谱法;化妆品;保健品;Cr3 +; Cr6 +

铬是人体必需的微量元素, 环境中铬主要以三价和六价形式存在, 三价铬广泛分布于人体的各组织器官, 维持人体糖和脂肪的正常代谢, 其有机化合物如吡啶甲酸铬, 常用于降糖的保健品中。六价铬则表现出明显的毒性, 对皮肤粘膜有刺激和腐蚀性, 已证实有致癌作用。食品和化妆品中铬形态分析尚没有标准检验方法, 开展检测方法研究 必要。

铬分析常采用分光光度法, 为提高灵敏度, 可选择高灵敏的显色剂、富集浓缩[和阴离子交换树脂微柱浓缩样品, 以及萃取光度法等。原子吸收光度法用于铬形态分析, 样品需经萃取、浓集、洗脱处理, 再测定Cr3 + 、Cr6 +。化学发光法、电感耦合等离子体光谱、质谱测定铬的灵敏度较高, 但联用设备不普及。毛细管电泳检测Cr3 +等重金属离子, Fe2 +干扰Cr3 +测定。液相色谱法测定铬形态, 多采用固相萃取富集, 以提高灵敏度。保健食品、化妆品组成复杂, 难以准确分析其有害元素形态含量, 通常只测定总量, 但不能真实反映危害水平。离子色谱法可用于铬形态分析, 在化妆品检测中的应用尚未见报道, 本文探讨离子色谱- 光度法检测Cr3 +和Cr6 + , 为保健食品及化妆品监管提供检测方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

离子色谱仪,紫外-可见检测器,柱后反应装置,自动进样器,色谱柱

1 016 mg/L Cr3 + 、1 017 mg/L Cr6 +为国家标准物质, 2, 6-嘧啶二羧酸( PDCA) 、1, 5-二苯碳酰二肼( PDC) 、磷酸氢二钠、碘化钾、乙酸铵、氢氧化钠、硫酸、甲醇、盐酸、十二烷基三甲基氯化铵为优级纯或分析纯。标准溶液用淋洗液配制, 实验用水为1810MΩ去离子水。

淋洗液:0.668 g PDCA、3.85 g乙酸铵、0.72 g磷酸氢二钠、1.67 g碘化钾和0.30 g氢氧化钠溶于100 mL水, 得到混合储备液, 用时稀释10倍, 调节溶液pH 6.8。

衍生试剂:0.5 g十二烷基三甲基氯化铵溶于100 mL热水, 冷却加水约500 mL、硫酸20 mL, 另称取0.5 g PDC, 溶于150 mL甲醇, 两液混合加水定容到1 000 mL, 过滤后使用, 冰箱储存稳定7 d。

1.2 色谱条件

淋洗液流速1.0 mL /min, 衍生剂流速0.5 mL /min, 反应温度40 ℃, 检测波长520 nm, 进样量75μL, 以保留时间定性, 峰面积定量。

1.3 样品预处理

准确称取1 g样品于25 mL比色管中, 其中一组加入1.0 mol/L乙酸约15 mL, 用于Cr3 +的测定,另一组加入0.5 mol/L氢氧化钠约15 mL用于Cr6 +测定。两管水浴加热至沸腾20 min, 充分溶解, 高速振荡5 min, 超声浸提10 min, 用3.0 mol/L氢氧化钠、1.5 mol/L盐酸调节样品溶液的pH为6.5~7.0, 加入2 mL淋洗液储备液, 水浴加热煮沸2 min, 冷却, 加水定容至刻度。取上清液, 14 000 r/min离心分离10 min, 过0.45μm滤膜, 备用。

2 结果与讨论

2.1 衍生剂浓度、反应温度与检测波长的确定

二苯碳酰二肼( PDC)是测定铬常用的显色剂, 但灵敏度不高。本研究优化了反应条件, 以提高灵敏度。分别固定PDC、甲醇、十二烷基三甲基氯化铵和硫酸中的3种试剂含量, 改变其中1种试剂的浓度, 测定标准溶液中Cr3 +和Cr6 +的峰面积。实验结果表明, PDC从0.3 g/L增加到0.8 g/L时, Cr3 +的峰面积增大, Cr6 +的峰面积则减小; 甲醇体积分数从5%增加到20%时, Cr3 +的峰面积稍微增大,Cr6 +的峰面积增加较多; 十二烷基三甲基氯化铵从0.2 g/L增加到4 g/L时, Cr3 +和Cr6 +的峰面积先增加后减小; 硫酸体积分数从1.5%增加到3.0%时, Cr3 +和Cr6 +的峰面积变化不明显。综合考虑, 选择0.5 g/L PDC、15%甲醇、2.0%硫酸、0.5 g/L十二烷基三甲基氯化铵混合液作衍生剂。

反应温度对显色反应有明显的影响, 在室温、40 ℃、60 ℃、80 ℃时, 分别测定标准溶液中Cr3 +和Cr6 +的峰面积。实验结果表明, 温度增加, Cr3 +峰面积略有减小, Cr6 +的峰面积明显增加, 反应温度为40 ℃较合适。

Cr ( Ⅲ) - PDCA和Cr ( Ⅵ) - PDCA在255、325、365 nm有紫外吸收, 但吸收弱。Cr ( Ⅲ) - PDC和Cr ( Ⅵ) - PDC在520、540 nm等有较强的可见吸收, 因此, 选取520 nm为检测波长。

2.2 样品预处理方法的选择

铬形态分析样品前处理方法有多种, 可采用P IS聚合物吸附、阴离子微柱浓缩法, 中性氧化铝小柱吸附样品的Cr3 +和Cr6 + , 然后用酸、碱分别洗脱, 回收率好。Cathum等采用嘧啶二酸铵萃取环境样品中的Cr3 + 、CrO2 -4 和Cr2O2 -7 。综合文献报道, 碱性条件有利于Cr6 +的提取, 但Cr3 +会生成Cr (OH) 3 沉淀, 采用酸提取Cr3 + 更合适。本实验分别测定015 mol/L 碳酸氢钠、氢氧化钠, 1.0mol/L硫酸、乙酸、盐酸溶液等浸提样品中Cr3 +和Cr6 +的效率。结果表明, 碳酸氢钠、盐酸、硫酸提取效率极低, 0.5 mol/L氢氧化钠溶液浸提Cr6 +和1.0 mol/L乙酸提取Cr3 +的效率较高(见表1) 。故本文选择0.5 mol/L氢氧化钠和1.0 mol/L乙酸分别作为Cr6 + 、Cr3 +的提取液。

表1 浸提液对化妆品和保健品中Cr3 + 、Cr6 +回收率的影响( n = 3)

2.3 干扰实验

考察了常见共存离子对铬测定的影响, 实验发现, 10.0 mg/L的Fe2 + 、Fe3 + 、Pb2 + 、Cu2 + 、Al3 + 、Zn2 + 、Hg2 + , 15.0 mg/L的苯甲酸、山梨酸、糖精钠、柠檬酸、酒石酸, 均不影响测定。

2.4 线性方程、线性关系与检出限

在实验选定的 佳条件下, 分别测定Cr3 +和Cr6 +的混合标准溶液, 求得线性方程和相关系数。配制0.05 mg/L Cr3 +和0.02 mg/L Cr6 +的混合标准溶液, 连续进样11次, 得到浓度平均值和标准差, 计算方法的检出限(LODs, 3σ)见表2。

表2 线性方程、线性关系与检出限

2.5 方法的精密度与加标回收率

配制0.245 mg/L Cr3 +和0.100 mg/L Cr6 +的混合标准溶液连续进样8次, 峰面积平均值和相对标准偏差分别为1.045 ×10- 5 ±1.195 ×10 - 6、RSD为1.1% , 1.086 ×10- 4 ±1.367 ×10- 6、RSD为1.3%。

准确称取1 g胭脂粉样品3份, 其中2份分别加入Cr (Ⅲ)和Cr (Ⅵ)标准溶液, 按照“1.3”处理样品, 测定。Cr3 +平均回收率为89%~93% , Cr6 +平均回收率为91%~108% (见表1) , 色谱图见图1A、1B。

图1 标准溶液(A)及胭脂粉(B)的离子色谱图

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