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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-12-26 20:29
摘 要： 采用高效液相色譜法測定化妝品中補骨脂酚的含量，建立不確定度測量的數(shù)學(xué)模型，評定補骨脂酚含量的不確定度。通過對測量檢測過程中不確定度的來源進(jìn)行分析，量化各個測量不確定度分量，合成了相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴展不確定度。結(jié)果表明，當(dāng)化妝品中補骨脂酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為558.4 μg/g時，擴展不確定度為18.76 μg/g （k=2，P=95%）。測量不確定度的主要來源為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、樣品溶液的配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合。在實驗過程中可通過選用更為精準(zhǔn)的量具，增加平行試驗的次數(shù)來提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
關(guān)鍵詞： 化妝品； 補骨脂酚； 高效液相色譜法； 不確定度
補骨脂酚是補骨脂揮發(fā)油的主要成分之一[1?4]，由于其結(jié)構(gòu)與視黃醇類化合物相似，具有促進(jìn)膠原蛋白合成、抑制炎癥反應(yīng)、激素樣作用等功效[5?8]，已被歐美化妝品企業(yè)作為化妝品原料廣泛使用。2022年9月，補骨脂酚通過了我國化妝品新原料備案審查，作為處于監(jiān)測期的原料應(yīng)用于國內(nèi)化妝品[9]。目前國內(nèi)尚無化妝品中補骨脂酚的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，為了對相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量安全進(jìn)行有效的監(jiān)測，筆者通過研究優(yōu)化實驗條件，建立了適用于化妝品中補骨脂酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定的高效液相色譜方法。測量不確定度的評定作為理化檢驗的重要技術(shù)指標(biāo)，對于檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性控制具有重要意義[9?15]。為了補充化妝品中補骨脂酚測量不確定度相關(guān)數(shù)據(jù)，參考JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》，對補骨脂酚測定過程的不確定度來源進(jìn)行評估，建立不確定度評定模型，為科學(xué)評定測量結(jié)果和方法提供依據(jù)和技術(shù)支撐。
1、 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
高效液相色譜儀：LC 2040C型，帶有二極管陣列檢測器，日本島津公司。
電子天平：(1) AL204型，感量為0.1 mg；(2) XP205型，感量為0.01 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。
補骨脂酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.2%，批號為FS1648529，天津阿爾塔科技有限公司。
甲醇：色譜純，北京迪馬歐泰科技發(fā)展中心。
磷酸：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。
1.2 儀器工作條件
色譜柱：CAPCELL PAK C18 MG Ⅲ色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm，日本大阪曹逹株式會社)；柱溫：40 ℃；流動相：A組分為0.1%磷酸溶液，B組分為甲醇，流量為1.0 mL/min；進(jìn)樣體積：10 μL；洗脫方式：梯度洗脫，程序見表1。
表1 梯度洗脫程序
Tab. 1 Gradient elution procedure
1.3 實驗步驟
1.3.1 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制
補骨脂酚標(biāo)準(zhǔn)儲備液：稱取補骨脂酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)10 mg (精確至0.01 mg)置于10 mL棕色容量瓶中，加入甲醇后渦旋震蕩溶解，用甲醇定容至標(biāo)線，搖勻，配制成質(zhì)量濃度為1 000 µg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。
補骨脂酚系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：移取標(biāo)準(zhǔn)儲備液0.8 mL置于10 mL棕色容量瓶中，用甲醇稀釋后定容至標(biāo)線。隨后將該溶液逐級稀釋，得到質(zhì)量濃度分別為1.25、2.5、5、10、20、40、80 µg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
1.3.2 樣品溶液配制
稱取樣品0.5 g (精確至0.1 mg)于10 mL具塞比色管中，加入甲醇8 mL，渦旋混合30 s后超聲提取20 min，冷卻至室溫，用甲醇定容至標(biāo)線，混勻。將提取液轉(zhuǎn)移至15 mL離心管中以10 000 r/min離心10 min，上清液過0.22 μm有機濾膜后上機測定。
2、 數(shù)學(xué)模型
樣品中補骨脂酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算公式見式(1)：
w=
(1)
式中：w——化妝品中補骨脂酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，µg/g；
ρ——樣品溶液中測得的補骨脂酚的質(zhì)量濃度，µg/mL；
V——樣品溶液的體積，mL；
m——樣品稱取質(zhì)量，g。
3、 不確定度來源分析
由數(shù)學(xué)模型分析化妝品中補骨脂酚測量不確定度的主要來源有：(1)樣品稱量引入的不確定度；(2)樣品溶液定容引入的不確定度；(3)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度，包括：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度、稱量和系列標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的不確定度；(4)標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度；(5)樣品測量重復(fù)性引入的不確定度；(6)液相色譜儀測量引入的不確定度。
4、 不確定度評定
4.1 樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)
樣品稱量采用感量為0.1 mg的電子天平稱量，稱量樣品質(zhì)量約為0.5 g。根據(jù)天平檢定證書，其最大允許誤差為0.2 mg，按照矩形分布k=
進(jìn)行計算，由天平單次稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
u(m)=0.1/
=0.057 7 mg
稱取樣品2份，質(zhì)量分別為0.502 4 g和0.501 6 g，平均質(zhì)量為m=0.502 0 g，則樣品稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
4.2 樣品溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)
樣品溶液配制過程用到的量具主要為比色管，其不確定度主要來源于容量允許誤差和環(huán)境溫度。根據(jù)JJG 10—2005《專用玻璃量器》規(guī)定，10 mL比色管容量允差為±0.10 mL，按矩形分布k=，量具允差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V1)按照式(2)計算：
urel(V1)=
(2)
式中：aV——量具校準(zhǔn)引起的體積偏差(最大允許誤差)。
量具校準(zhǔn)溫度為20 ℃，甲醇體積膨脹系數(shù)為1.2×10-3/℃(20 ℃)，試驗溫度為21 ℃，溫度波動為矩形分布k=
，由環(huán)境溫度引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V2)按照式(3)計算：
(3)
式中：aT——溫度波動引起的體積偏差，等于溫度波動×體積膨脹系數(shù)×使用體積。
量具的相對不確定度分量計算結(jié)果見表2，樣品定容過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
表2 量具的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度
Tab. 2 Relative standard uncertainty of measuring tools
4.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(S)
4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(w)
從標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書上查得補骨脂酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為w=99.2%，擴展不確定度US =0.5%，按照矩形分布k=
計算，其純度引入的不確定度：
4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ms)
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量使用的電子天平感量為0.01 mg。根據(jù)天平檢定證書可知，天平最大允許誤差為0.02 mg，按照矩形分布k=
進(jìn)行計算，該天平單次稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
u(ms)=0.02/k=0.011 5 mg
補骨脂酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量質(zhì)量為ms=10.21 mg，則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
4.3.3 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρ)
系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制過程使用計量檢定合格的容量瓶和移液器，其不確定度主要來源于容量允許誤差和環(huán)境溫度，量具使用的次數(shù)見表2。根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》檢定規(guī)程，20 ℃時10 mL A級容量瓶容量允差為±0.02 mL，10 mL比色管容量允差為±0.10 mL。根據(jù)JJG 646—2006《移液器》檢定規(guī)程，1 mL移液器在檢定點為1.0 mL時對應(yīng)容量允許誤差為±1.0%，即±0.01 mL；5 mL移液器在檢定點為5 mL時對應(yīng)容量允許誤差為±0.6%，即±0.03 mL。
使用量具引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度包括：儲備液定容的相對不確定度urel(ρ1)、逐級稀釋配制溶液時容量瓶使用的相對不確定度urel(ρ2)、1 mL移液器使用的相對不確定度urel(ρ3)和5 mL移液器使用的相對不確定度urel(ρ4)。按矩形分布k=
，計算引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表2。根據(jù)各分量合成標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
合成上述各不確定度分量，得標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
4.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(L)
補骨脂酚系列標(biāo)準(zhǔn)溶液有7個不同質(zhì)量濃度，每個質(zhì)量濃度測定2次，以色譜峰面積和質(zhì)量濃度進(jìn)行最小二乘法擬合，得到線性方程和相關(guān)系數(shù)。回歸方程為y=13 834ρ-1 657.3，相關(guān)系數(shù)為0.999 9，計算結(jié)果見表3。樣品檢驗結(jié)果均為獨立6次測量的均值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)計算得到化妝品中補骨脂酚質(zhì)量濃度為ρ0=27.97 μg/mL。實驗采用最小二乘法對色譜峰面積A-質(zhì)量濃度ρ進(jìn)行線性擬合，殘差標(biāo)準(zhǔn)偏差S按照貝塞爾公式(4)計算，由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uρ按式(5)計算：
(4)
(5)
式中：a——標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；
b——標(biāo)準(zhǔn)曲線截距；
p——樣品平行測定次數(shù)；
n——標(biāo)準(zhǔn)曲線各校準(zhǔn)點測量總次數(shù)；
ρ0——樣品溶液補骨脂酚的質(zhì)量濃度，μg/mL；
ρi——標(biāo)準(zhǔn)曲線各點質(zhì)量濃度，μg/mL；
——標(biāo)準(zhǔn)曲線各點質(zhì)量濃度的平均值，μg/mL；
yi——第i次標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜峰面積響應(yīng)值。
表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合結(jié)果計算
Tab. 3 Results of standard curve fitting
根據(jù)貝塞爾公式計算實驗的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uρ=0.186 6 μg/mL，則由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
urel(L)=uρ/ρ0=0.006 67
4.5 測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ω)
對樣品溶液平行6次測定，進(jìn)行重復(fù)性試驗評價，測定值分別為28.01、27.84、28.15、28.31、28.04、27.48 μg/mL，平均值為27.97 μg/mL。利用貝塞爾公式計算求得實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差后，計算方法測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
單次測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差按式(6)計算：
(6)
式中：j——樣品測量次數(shù)，j=6；
ρi——每次測得的補骨脂酚質(zhì)量濃度，μg/mL；
——6次測量補骨脂酚質(zhì)量濃度的平均值，μg/mL。
將樣品測定結(jié)果代入式(6)計算可得S(ρ)=0.287 μg/mL。樣品平行測量6次，則測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
則由測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
4.6 高效液相色譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(I)
由校準(zhǔn)證書上可知，實驗用LC 2040C高效液相色譜儀定量測量重復(fù)性相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.20%，則相對擴展不確定度為0.20%，按矩形分布k=
計算，則高效液相色譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
urel(I)=0.20%/k=0.001 15
4.7 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel
相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量的分析結(jié)果見表4。
表4 各分量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度
Tab. 4 Relative standard uncertainty of each component
由各分量合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
4.8 擴展不確定度
樣品中補骨脂酚測量得到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w=558.4 μg/g。取置信概率為95%，包含因子k=2[16?17]，則擴展不確定度：
U=w
urel×k=18.76 μg/g
用液相色譜法測定化妝品中補骨脂酚含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，檢測結(jié)果表示為(558.4±18.76) μg/g，k=2。
5、 結(jié)語
由不確定度分量計算結(jié)果可知，高效液相色譜法測定化妝品中補骨脂酚含量的測量不確定度主要來源于系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制，樣品溶液定容和標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合。在實驗過程中可通過選用更為精準(zhǔn)的量具，增加平行試驗的次數(shù)來降低不確定度，以進(jìn)一步提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
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引用本文： 李莉，王繼雙，王海燕 . 高效液相色譜法測定化妝品中補骨脂酚的不確定度評定［J］. 化學(xué)分析計量，2024，33（10）： 114. (LI Li, WANG Jishuang, WANG Haiyan. Uncertainty evaluation for determination of bakuchiol in cosmetics by high performance liquid chromatography[J]. Chemical Analysis and Meterage, 2024, 33(10): 114.)
來源：化學(xué)分析計量
