张朋杰 张宪臣 齐鹤鸣 卢俊文 谢思思 黄碧嘉 曾沛瑜 胡仪光

张朋杰 ¹ 张宪臣 ¹ 齐鹤鸣 ² 卢俊文 ¹ 谢思思 ¹ 黄碧嘉 ¹ 曾沛瑜 ¹ 胡仪光 ¹

摘 要 本研究建立了化妆品及其原料中2-乙基己酸的气相色谱检测方法。样品中加入盐酸溶液后，用环己烷提取目标分析物，用气相色谱—氢火焰离子化检测器检测，基质匹配标准曲线外标法定量。2-乙基己酸在2～100 mg/L质量浓度范围内与色谱峰面积有良好的线性关系，在50 mg/kg、100 mg/kg、500 mg/kg 3个水平进行加标回收试验，回收率为80.4%～109.7%，相对标准偏差为0.8%～7.7%（n = 6）。本方法具有操作简便快速的特点，可用于测定水剂类、乳液类、膏霜类、粉类化妆品及其原料中2-乙基己酸的残留量。

关键词 化妆品及其原料；2-乙基己酸；气相色谱法

Determination of Residual 2-Ethylhexanoic Acid in Cosmetics and Their Raw Materials by Gas Chromatography

ZHANG Peng-Jie¹ ZHANG Xian-Chen¹ QI He-Ming² LU Jun-Wen¹

XIE Si-Si¹ HUANG Bi-Jia¹ ZENG Pei-Yu¹ HU Yi-Guang¹

Abstract A gas chromatography method was established to determine the residual of 2-ethylhexanoic acid (2-EHA) in cosmetics and their raw materials. After acidification with hydrochloric acid, the analyte was extracted with cyclohexane and analyzed by capillary gas chromatography coupled to a flame-ionization detector (GC-FID). Quantification was performed by external calibration against matrix-matched standards. The method exhibited excellent linearity between 2-EHA concentration (2-100 mg/L) and peak area. Recovery studies carried out at three fortification levels (50, 100 and 500 mg/kg) yielded mean recoveries of 80.4-109.7% with relative standard deviations of 0.8%-7.7% (n = 6). The protocol is simple, rapid and reliable, and is applicable to the routine monitoring of 2-EHA residues in aqueous, emulsion, cream and powder cosmetics as well as in corresponding raw materials.

Keywords cosmetics and their raw material; 2-ethylhexanoic acid (2-EHA); gas chromatography

本论文由1+X合作单位资助

基金项目：拱北海关科研项目（2025GK012）

第一作者：张朋杰（1979—），男，满族，辽宁开原人，本科，高级工程师，主要从事食品、化妆品检测相关工作，E-mail: 575842852@qq.com

1. 中山海关技术中心 中山 528403

2. 中国海关科学技术研究中心 北京 100026

1. Technology Center of Zhongshan Customs, Zhongshan 528403

2. Science and Technology Research Center of China Customs, Beijing 100026

2-乙基己酸又称异辛酸，是一种重要的化工原料，2-乙基己酸及其盐类、酯类在涂料、油漆、医药、化妆品等方面均有广泛用途^[1-2]，也可用于染料、香料、香精等行业。2-乙基己酸受热分解后放出具有刺激性的酸雾，具有腐蚀性、刺激性，对皮肤、黏膜有刺激作用，对人体有一定的危害^[3-5]。目前测定2-乙基己酸的方法主要是气相色谱法^[6]、气质联用法^[7]、离子色谱法^[8]、毛细管区带电泳—间接紫外检测技术^[9]，检测对象以2-乙基己酸合成液^[9]、抗生素药物^[10-13]、食品^[14]、血管紧张素转换酶抑制剂^[15]中2-乙基己酸的测定，未见有化妆品和化妆品原料中2-乙基己酸测定的相关标准和文献报道。不同于药品单一基质，化妆品中有乳化剂、防腐剂、香精等可能影响检测准确性的成分，因此需要优化前处理步骤和色谱分离条件，建立属于化妆品及化妆品原料中2-乙基己酸的检测方法，为监管部门在化妆品监管中提供技术支持。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

仪器：气相色谱仪（7890A，配氢火焰离子化检测器，美国安捷伦公司）；超声波清洗仪（CREST 1875D型，美国BioX科技有限公司）；超纯水仪（Milli-Q型，美国Millipore公司）；涡旋振荡器（IKA VORTEX-3型，德国IKA公司）；台式离心机（3K15型，德国SIGMA公司）。

试剂：环己烷、盐酸（分析纯，广州化学试剂厂）；实验所用水为超纯水，符合GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》中规定的一级水的要求。

标准物质：2-乙基己酸（纯度为98.0%，上海安谱公司）。

样品：爽肤水（水剂类）、洁面乳（乳液类）、唇膏（膏霜类）、粉底（粉类）、染料、香精、乙基香兰素、水溶性霍霍巴酯、烟酰胺、棕榈酸乙基己酯、甲氧基肉桂酸辛酯、透明质酸，购自市场或实验室送检样品。

1.2 标准溶液配制

2-乙基己酸标准储备液（1000 mg/L）：按纯度折算准确称取50 mg（精确到0.1 mg）2-乙基己酸标准品于50 mL容量瓶中，用环己烷溶解并定容至标线，制成质量浓度为1000 mg/L的标准储备液，0～4℃密封避光保存。

基质匹配标准工作溶液：准确量取2-乙基己酸标准储备溶液，用空白基质溶液稀释成质量浓度为2 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L的标准工作曲线，临用现配。

1.3 仪器工作条件

色谱柱：HP-FFAP毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；程序升温：初始温度100℃，保持3 min，以5℃/min的速率，升温至150℃，保持7 min，继续以60℃/min的速率，升温至240℃，保持8 min；进样口温度：200℃；进样体积：1 µL；进样方式：分流进样，分流比15∶1；检测器：氢火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector，FID），温度250℃；载气：高纯氮气，流量1.0 mL/min；氢气：35 mL/min；空气：350 mL/min。

1.4 样品处理

准确称取1.00 g样品（精确到0.01 g）于50 mL离心管中，加入8 mL 4 mol/L盐酸溶液，涡旋使其混匀，加入5 mL环己烷溶液，涡旋振荡1 min，超声提取10 min后取出，后9000 r/min离心10 min，取出上清液，然后加入4 mL环己烷重复提取一次，合并上清液定容至10 mL，混匀后，过0.22 μm有机微孔滤膜，取续滤液作为样品溶液。

称取空白样品1.00 g样品（精确到0.01 g），与样品溶液制备方法同法处理，作为空白基质提取液。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的选择

试验比较DB-1701（30 m×0.25 mm，0.25 µm）、DB-WAX（30 m×0.32 mm，0.25 µm）和HP-FFAP（30 m×0.25 mm，0.25 µm）3种毛细管柱对50 mg/L 2-乙基己酸的响应情况，结果见表1。DB-1701是一款低/中等极性的（14%氰丙基—苯基）—甲基聚硅氧烷色谱柱，适用范围较广；DB-WAX是以聚乙二醇为填料的强极性毛细管柱，适用于分析含有极性官能团的化合物；HP-FFAP强极性，固定液为硝酸改良的聚乙二醇，主要用于分析有机酸、游离脂肪酸样品，它采用了酸改性的固定相，使得色谱柱具有很好的惰性，适合于分析溶解于水中的酸。研究发现，三根色谱柱中，DB-WAX和HP-FFAP柱的响应值较为接近，两者明显高于DB-1701柱的响应值，HP-FFAP柱的峰面积最大，峰形尖锐，保留时间适中，所以选择HP-FFAP柱作为本方法的色谱柱。

表1 色谱柱对2-乙基己酸的响应

Table 1 Response of chromatographic column to 2-EHA

2.2 程序升温条件的优化

参考2-乙基己酸相关文献，程序升温按照方法1（初始温度170℃，保持10 min，以10℃/min的速率升温至240℃，保持3 min）设定，2-乙基己酸出峰时间在4.9 min，在加入香精样品基质采集图谱时，在4.8 min有样品基质峰干扰（图1 A：程序升温方法1）。采用程序升温方法2（初始温度100℃，保持3 min，以5℃/min的速率，升温至15℃，保持7 min，继续以60℃/min的速率，升温至240℃，保持8 min），2-乙基己酸出峰时间在17.0 min可以避开香精基质成分的干扰，实现基线分离（图1 B：程序升温方法2），因此选定程序升温方法2作为本方法的程序升温条件。

A: 程序升温方法1; B: 程序升温方法2

图1 程序升温条件的影响

Fig.1 Effect of temperature-programmed conditions

2.3 盐酸溶液浓度的优化

2-乙基己酸属于酸性有机酸，在水中的溶解度小，在非极性溶剂溶解度较大，在样品提取过程中加入盐酸溶液，有利于萃取完全。试验以不含2-乙基己酸的空白染料、香精样品为代表，分别加入8 mL浓度为0 mol/L、1 mol/L、2 mol/L、3 mol/L、4 mol/L、5 mol/L盐酸溶液，加标水平100 mg/kg，每个盐酸浓度平行制备2个样品，用环己烷提取，考察不同浓度的盐酸溶液对回收率的影响，结果如图2所示。试验结果表明，染料样品的2-乙基己酸回收率随着盐酸浓度的增加逐渐提高，4 mol/L时达到最大值为97.4%，然后开始降低；香精样品的回收受盐酸浓度的影响不大，在0～4 mol/L时，回收率＞80%，5 mol/L时为77.5%，回收率＜80%。因此，本试验在提取过程中加入盐酸溶液的浓度选择4 mol/L。

图2 不同盐酸浓度对回收率的影响

Fig.2 Effect of hydrochloric acid concentration on recovery

2.4 提取溶液种类及用量的选择

本试验选用环己烷、正己烷、乙酸乙酯作为提取溶剂进行选择对比，以染料、香精样品为代表，试验添加水平为100 mg/kg，每种提取溶剂平行制备2个样品，结果如图3所示。试验结果表明，染料、香精采用环己烷提取时两者回收率分别是97.4%、93.1%；正己烷提取时回收率分别是106.7%、91.9%；乙酸乙酯提取时回收率分别是89.6%、101.3%。3种溶剂的回收率均能介于80%～110%之间，无显著性差别，但在乙酸乙酯提取试验过程中，样品容易发生乳化现象，需增加离心时间才能改善，考虑到环己烷提取回收率更接近100%，效果相对最好，因此使用环己烷作为提取溶剂。

以环己烷为提取溶液，进一步考察提取体积为8 mL、10 mL、12 mL、15 mL时对染料、香精样品的提取效率，试验添加水平为100 mg/kg，平行制备2个样品，以回收率评价不同体积的提取效果，结果如图4所示。试验结果表明，除了8 mL提取体积的回收率相对较低外，10 mL、12 mL、15 mL提取体积的回收率无明显变化，因此选用10 mL作为方法的提取体积。

图3 萃取溶剂选择

Fig.3 Selection of extraction solvent

图4 不同环己烷体积的对比

Fig.4 Comparison of different cyclohexane volumes

2.5 基质效应考察

选取不含有2-乙基己酸的爽肤水、洁面乳、唇膏、粉底、染料、香精、乙基香兰素、水溶性霍霍巴酯、烟酰胺、棕榈酸乙基己酯、甲氧基肉桂酸辛酯、透明质酸空白样品进行基质效应的考察试验。分别用空白基质溶液和环己烷作为溶剂配制标准曲线系列质量浓度，得到基质曲线和溶剂曲线。基质效应（Matrix Effect，ME）的计算公式为：ME（%）=（基质标准曲线线性方程斜率/溶剂标准曲线线性方程斜率-1）×100%。以ME值为考察指标，若ME在-10%～10%之间，说明基质效应较弱不明显；ME＜-10%，则呈现较强的负效应；ME＞10%，则呈现较强的正效应。不同样品中，2-乙基己酸的ME值具体见表2，棕榈酸乙基己酯、洁面乳和唇膏3种空白基质的基质效应均为增强，且增强效应在13.8%～45.7%。因此，为确保结果准确性，本方法采用空白基质溶液配制标准曲线。

2.6 标准溶液稳定性考察

将2-乙基己酸用环己烷配成质量浓度为1000 mg/L标准储备液，分别存放于4℃和20℃条件下进行保存，按照计划周期对标准物质进行定量测定，根据定量值考察标准物质的稳定性。每次分别从标准储备液稀释成质量浓度为100 mg/L标准溶液上机测定，平行测定2次。结果表明，在4℃保存条件下标准储备液最稳定，可保存3个月，具体如图5所示。

2.7 线性方程、检出限和定量限

移取标准储备溶液用空白基质溶液配制成2-乙基己酸质量浓度为2 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L标准工作液，按仪器工作条件进行测定，以色谱峰的峰面积为纵坐标，与其对应的质量浓度为横坐标作图，2-乙基己酸峰面积与质量浓度呈现良好的线性关系，相关系数均大于0.99，见表2。检出限（Limit of Detection，LOD）和定量限（Limit of Quantitation，LOQ）采用向空白样品中逐级降低加标浓度的方法来确定，根据信噪比S/N≥3确定目标化合物的检出限，信噪比S/N≥10确定其定量限；本方法的检出限为20 mg/kg，定量限为50 mg/kg。

2.8 样品加标回收与精密度试验

分别对爽肤水、洁面乳、唇膏、粉底、染料、香精、乙基香兰素、水溶性霍霍巴酯、烟酰胺、棕榈酸乙基己酯、甲氧基肉桂酸辛酯、透明质酸12种基质空白样品进行添加回收试验，每种基质添加50 mg/kg、100 mg/kg、500 mg/kg 3个不同浓度水平，按试验方法进行测定，每个浓度水平做6份平行样品，回收率和相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD）结果见表3。结果表明，12种不同基质样品加标回收率范围为80.4%～109.7%，相对标准偏差为0.8%～7.7%之间，能够满足检测分析质量控制的要求。

3 结论

本研究通过对色谱柱、程序升温条件、盐酸溶液浓度、提取溶剂等条件进行优化，建立了水剂类、乳液类、膏霜类、粉类化妆品及化妆品原料中2-乙基己酸的气相色谱检测方法，采用空白样品基质溶液配制标准曲线，有效降低了基质效应。本方法具有较好的灵敏度、精密度和准确度，操作简便快速，可为化妆品监管提供技术支持。

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图5 标准储备液稳定性考察

Fig.5 Stability assessment of standard stock solution

表2 2-乙基己酸的线性方程、相关系数

Table 2 Linear equation and correlation coefficient of 2-EHA

表3 2-乙基己酸加标回收率和精密度结果（n = 6）

Table 3 Spiked-recovery and precision results of 2-EHA (n = 6)