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DART-Orbitrap HRMS法快速筛查及确证化妆品中22种化学防晒剂

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卓兴旭, 蒋丹艺, 刘媛, 宫旭, 尚姝, 冯有龙, 孙晶. DART-Orbitrap HRMS法快速筛查及确证化妆品中22种化学防晒剂[J]. 质谱学报, 2025, 46(5): 637-648. doi: 10.7538/zpxb.2024.0203
引用本文: 卓兴旭, 蒋丹艺, 刘媛, 宫旭, 尚姝, 冯有龙, 孙晶. DART-Orbitrap HRMS法快速筛查及确证化妆品中22种化学防晒剂[J]. 质谱学报, 2025, 46(5): 637-648. doi: 10.7538/zpxb.2024.0203
shu
Xing-xu ZHUO, Dan-yi JIANG, Yuan LIU, Xu GONG, Shu SHANG, You-long FENG, Jing SUN. Rapid Screening and Confirmation of 22 Chemical Sunscreens in Cosmetics by DART-Orbitrap HRMS[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2025, 46(5): 637-648. doi: 10.7538/zpxb.2024.0203
Citation: Xing-xu ZHUO, Dan-yi JIANG, Yuan LIU, Xu GONG, Shu SHANG, You-long FENG, Jing SUN. Rapid Screening and Confirmation of 22 Chemical Sunscreens in Cosmetics by DART-Orbitrap HRMS[J]. Journal of Chinese Mass Spectrometry Society, 2025, 46(5): 637-648. doi: 10.7538/zpxb.2024.0203
shu

DART-Orbitrap HRMS法快速筛查及确证化妆品中22种化学防晒剂

  • 1.

    江苏省药品监督检验研究院，江苏 南京　210019

  • 2.

    南京中医药大学药学院，江苏 南京　210023

  • 3.

    中国药科大学中药学院，江苏 南京　211198

    • 通讯作者: 本文通信作者孙晶

  • 中图分类号: O657.63；TQ658

Rapid Screening and Confirmation of 22 Chemical Sunscreens in Cosmetics by DART-Orbitrap HRMS

  • 1.

    JiangSu Institute for Drug Control, Nanjing 210019, China

  • 2.

    College of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China

  • 3.

    School of Traditional Chinese Pharmacy, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China

    • Corresponding author: Jing SUN

  • MSC: O657.63；TQ658

  • 摘要: 本研究建立了一种实时直接分析（DART）离子源结合静电场轨道阱高分辨质谱（Orbitrap HRMS）快速筛查及确证22种化学防晒剂的方法。样品经甲醇-四氢呋喃-水溶液（25:45:30, V/V/V）提取，以80%甲醇稀释后，采用DART-Orbitrap HRMS检测。进样模块样品传输速度0.5 mm/s，DART离子源采用氦气反应模式，离子化温度500 ℃，栅极电压400 V。高分辨质谱采用正、负离子同时采集的全扫描-数据依赖性二级质谱扫描。结果表明，本方法专属性良好，化妆品基质无干扰，灵敏度高，22种防晒剂的检测限为0.04～4 μg/g。在实际样品测定中，甲氧基肉桂酸乙基己酯的检出率最高，15批防晒产品有3批未检出标签标识的目标防晒剂，其余样品均检出1～6种化学防晒剂；6批彩妆产品中有3批检出甲氧基肉桂酸乙基己酯。本方法前处理简单、分析速度快、定性准确、检测通量大、环境污染小，其样品测定结果与高效液相色谱法一致，能够满足化妆品中化学防晒剂的快速筛查要求。
    Abstract: A method based on direct analysis in real time (DART) ion source combined with electrostatic field Orbitrap high resolution mass spectrometry (Orbitrap HRMS) was developed to rapidly screen and confirm 22 chemical sunscreens in cosmetic. Chemical sunscreens in cosmetic samples were extracted with methanol-tetrahydrofuran-water mixture (25:45:30, V/V/V), and the extracts were diluted with 80% methanol. The aliquot (2 μL) extract solution was added to the tip of quartz glass rod and determined by DART-Orbitrap HRMS. The sample transmission speed of the injection module was set at 0.5 mm/s. The DART ion source was operated under helium reaction mode with an ionization temperature of 500 ℃ and a grid voltage of 400 V. The distance between the ion source outlet and the mass spectrometry inlet was set at 3.0 cm. The HRMS was conducted using a full-scan and data-dependent acquisition mode for both positive and negative ions simultaneously. The primary scanning range was m/z 120-900, the resolution was 70 000, and the temperature of ion transmission tube was 320 ℃. The method validation demonstrates excellent specificity with high sensitivity and no interference from cosmetic matrices. The limits of detection (LODs) of 22 sunscreens are 0.04-4 μg/g. In the analysis of actual samples, ethylhexyl methoxycinnamate shows the highest detection frequency. Among 15 batches of tested sunscreen products, 3 batches fail to detect the labeled sunscreens, while the remaining samples contain 1 to 6 chemical sunscreens. In the analysis of 6 batches of cosmetic products, ethylhexyl methoxycinnamate is detected in 3 batches. The detection results are consistent with those obtained by high-performance liquid chromatography (HPLC). Firstly, the mass spectrometry conditions were optimized, including the determination of the acquisition mode and the selection of the optimal collision energy. It was found that camphor benzalkonium methosulfat had a different fragmentation pattern from that of other substances, of which a methyl sulfate radical was removed, following the breaking off of a methylene group. Then, the DART ion source parameters were optimized, including the ionization temperature, injection transmission speed, and grid voltage, while the spotting volume was also investigated. Furthermore, the pretreatment methods were investigated, including extracting solvent and diluting solvent. The results showed that the addition of perchloric acid has little effect on the extraction efficiency, and the response of dilution solvents such as methanol, ethanol, tetrahydrofuran and 80% methanol was compared. Considering the instrument response, peak shape and environmental friendliness, 80% methanol was selected as the dilution solvent. Finally, the LODs of this method were compared with those of different methods such as HPLC, LC-MS/MS and GC-MS, which showed that the DART-Orbitrap HRMS has the advantages of rapid screening of 22 sunscreens and low detection limit. In conclusion, the established method provides easy, quick, accurate analysis of chemical sunscreens in cosmetics with minimal environmental impact, making it ideal for rapid screening and confirmation.
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  • 图 1  FSJ-8的DART-Orbitrap HRMS图

    Figure 1.  DART-Orbitrap HRMS spectra of FSJ-8

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    图 2  FSJ-8的一级源内裂解和二级碰撞裂解过程

    Figure 2.  Process of primary source internal cracking and secondary collision fragmentation of FSJ-8

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    图 3  正（a）、负（b）离子模式下，离子响应强度随离子化温度的变化

    Figure 3.  Variation of ion response intensity with ionization temperature under positive (a) and negative (b) ion modes

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    图 4  离子响应强度随进样传输速率（a）和栅极电压（b）的变化

    Figure 4.  Variation of ion response intensity with sample injection transmission speed (a) and grid voltage (b)

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    图 5  典型样品的DART-Orbitrap HRMS图

    Figure 5.  DART-Orbitrap HRMS spectra of typical samples

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    表 1  22种防晒剂的化学信息、单标储备液溶剂及混合标准溶液浓度

    Table 1.  Chemical information, single standard reserve solution solvents and mixed standard solution concentrations of 22 sunscreens

    编号
    No.    		 CAS号
    CAS number    		 分子式
    Molecular formula    		 结构式
    Structural formula    		 单标储备液溶剂
    Single standard
    reserve solution solvent    		 混合标准溶液浓度
    Concentration of
    mixed standard solution/(mg/L)
    FSJ-1 15087-24-8 C17H20O 1 0.2
    FSJ-2 36861-47-9 C18H22O 1 0.2
    FSJ-3 131-57-7 C14H12O3 1 0.2
    FSJ-4 4065-45-6 C14H12O6S 1 1
    FSJ-5 56039-58-8 C17H20O4S 1 0.2
    FSJ-6 187393-00-6 C38H49N3O5 2 0.5
    FSJ-7 70356-09-1 C20H22O3 2 0.2
    FSJ-8 52793-97-2 C21H31NO5S 1 0.2
    FSJ-9 302776-68-7 C24H31NO4 1 0.1
    FSJ-10 154702-15-5 C44H59N7O5 1 2
    FSJ-11 155633-54-8 C24H39N3O3Si3 2 1
    FSJ-12 21245-02-3 C17H27NO2 1 0.1
    FSJ-13 5466-77-3 C18H26O3 2 0.5
    FSJ-14 118-60-5 C15H22O3 2 2
    FSJ-15 88122-99-0 C48H66N6O6 2 2
    FSJ-16 118-56-9 C16H22O3 2 1
    FSJ-17 71617-10-2 C15H20O3 1 0.5
    FSJ-18 103597-45-1 C41H50N6O2 2 1
    FSJ-19 6197-30-4 C24H27NO2 1 2
    FSJ-20 27503-81-7 C13H10N2O3S 1 2
    FSJ-21 150-13-0 C7H7NO2 1 1
    FSJ-22 131-55-5 C13H10O5 1 0.2
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    表 2  22种防晒剂的质谱信息

    Table 2.  Mass spectrometric information of 22 sunscreens

    编号
    No.    		 检测模式
    Detection mode    		 前体离子理论值
    Theoretical value of precursor ion (m/z)    		 碎片离子实测值
    Measured value of fragment ion (m/z)    		 碰撞能量
    Collision energy/eV
    FSJ-1 + 241.1587 198.1038, 105.0710 48
    FSJ-2 + 255.1743 171.1167, 97.0651 45
    FSJ-3 + 229.0859 151.0387, 105.0336 35
    FSJ-4 − 307.0282 211.0392, 79.9560 55
    FSJ-5 − 319.0427 265.1232, 209.0906 45
    FSJ-6 + 628.3745 404.1238, 136.0393 38
    FSJ-7 + 311.1642 161.0959, 135.0440 35
    FSJ-8 + 284.2009 226.1587, 185.1198 70
    FSJ-9 + 398.2326 296.1285, 149.0232 25
    FSJ-10 + 766.4650 486.1520, 120.0445 40
    FSJ-11 − 500.2226 338.1323, 89.0414 15
    FSJ-12 + 278.2115 166.0861, 149.0422 38
    FSJ-13 + 291.1955 179.0701, 161.0595 10
    FSJ-14 − 249.1496 127.1115, 93.0332 60
    FSJ-15 + 823.5117 599.2609, 487.1359 40
    FSJ-16 − 261.1496 137.0231, 93.0332 40
    FSJ-17 + 249.1485 217.1584, 161.0595 38
    FSJ-18 + 659.4068 336.2068, 224.0815 20
    FSJ-19 + 362.2115 250.0859, 71.0861 10
    FSJ-20 + 275.0485 194.0835, 108.0445 70
    FSJ-21 + 138.0550 120.0444, 94.0654 45
    FSJ-22 − 245.0456 135.0074, 109.0282 35
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    表 3  不同方法的检测限对比

    Table 3.  Comparison of limits of detection for different methods

    编号
    No.    		 HPLC LC-MS/MS[18,21-22]/ng GC-MS[9]/ng 本研究
    This method/ng*
    《规范》
    Standard/ng    		 文献[15]
    Document [15]/ng    		 文献[19-20]
    Document [19-20]/ng
    FSJ-1 1.9 0.6 0.4 7.5×10−3 5.2×10−5 8.0×10−4（0.4, 0.04）
    FSJ-2 3.0 0.3 0.3 7.5×10−3 1.2×10−5 4.0×10−3（2, 0.2）
    FSJ-3 3.1 0.6 0.7 7.5×10−3 3.6×10−5 4.0×10−3（2, 0.2）
    FSJ-4 3.5 0.4 0.2 7.5×10−3 − 4.0×10−2（20, 2）
    FSJ-5 2.4 0.4 0.2 7.5×10−3 − 4.0×10−2（20, 2）
    FSJ-6 3.1 1 1 7.5×10−3 − 2.0×10−3（1, 0.1）
    FSJ-7 3.9 2.4 0.3 7.5×10−3 8.0×10−6 2.0×10−3（1, 0.1）
    FSJ-8 1.9 1.1 0.3 7.5×10−3 2.6×10−5 4.0×10−3（2, 0.2）
    FSJ-9 6.3 4 0.3 7.5×10−3 1.4×10−6 8.0×10−4（0.4, 0.04）
    FSJ-10 0.6 0.1 0.1 7.5×10−3 − 8.0×10−3（4, 0.4）
    FSJ-11 1.8 1.5 1 7.5×10−3 3.2×10−5 2.0×10−2（10, 1）
    FSJ-12 2.4 0.6 0.3 7.5×10−3 1.2×10−5 2.0×10−3（1, 0.1）
    FSJ-13 2.5 0.6 0.3 7.5×10−3 1.0×10−5 2.0×10−3（1, 0.1）
    FSJ-14 7.2 1.2 2 7.5×10−3 1.0×10−5 8.0×10−2（40, 4）
    FSJ-15 1.4 0.3 0.2 7.5×10−3 − 8.0×10−3（4, 0.4）
    FSJ-16 12 4.1 2 7.5×10−3 1.4×10−5 4.0×10−2（20, 2）
    FSJ-17 1.2 0.4 0.2 7.5×10−3 8.0×10−5 4.0×10−3（20, 2）
    FSJ-18 1.2 0.6 1 7.5×10−3 − 4.0×10−3（2, 0.2）
    FSJ-19 5.9 1.5 0.7 7.5×10−3 1.2×10−5 8.0×10−2（40, 4）
    FSJ-20 2.2 0.6 0.1 7.5×10−3 − 3.2×10−2（16, 1.6）
    FSJ-21 2 1.5 0.1 4.0×10−3 − 2.0×10−3（10, 1）
    FSJ-22 6 0.3 0.3 8.0×10−5 − 4.0×10−3（2, 0.2）
    注：*表示括号中的检测限单位分别为μg/L，μg/g
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    表 4  样品检测结果

    Table 4.  Test results of samples

    编号
    No.    		 HPLC法
    检出的
    浓度范围
    Detected
    concentration
    range by HPLC/(μg/g)    		 本研究与
    HPLC法
    的一致性
    Consistency
    between this
    method and HPLC    		 检出率
    Detection
    rate/%
    FSJ-1 − √ 0
    FSJ-2 4.4～27 √ 14.3
    FSJ-3 1.9～16 √ 9.5
    FSJ-4 − √ 0
    FSJ-5 − √ 0
    FSJ-6 4.4～21 √ 23.8
    FSJ-7 1.9～26 √ 23.8
    FSJ-8 − √ 0
    FSJ-9 23.0～55 √ 9.5
    FSJ-10 − √ 0
    FSJ-11 − √ 0
    FSJ-12 − √ 0
    FSJ-13 0.9～99 √ 61.9
    FSJ-14 2.9～41 √ 23.8
    FSJ-15 8.6～22 √ 19
    FSJ-16 44 √ 4.8
    FSJ-17 66 √ 4.8
    FSJ-18 1.5～7 √ 19
    FSJ-19 4.2～51 √ 19
    FSJ-20 − √ 0
    FSJ-21 − √ 0
    FSJ-22 − √ 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-04
  • 录用日期:  2025-04-14
  • 刊出日期:  2025-09-30

DART-Orbitrap HRMS法快速筛查及确证化妆品中22种化学防晒剂

    通讯作者: 本文通信作者孙晶
  • 1. 江苏省药品监督检验研究院，江苏 南京　210019
  • 2. 南京中医药大学药学院，江苏 南京　210023
  • 3. 中国药科大学中药学院，江苏 南京　211198
  • 收稿日期:  2024-12-04
  • 录用日期:  2025-04-14

摘要: 本研究建立了一种实时直接分析（DART）离子源结合静电场轨道阱高分辨质谱（Orbitrap HRMS）快速筛查及确证22种化学防晒剂的方法。样品经甲醇-四氢呋喃-水溶液（25:45:30, V/V/V）提取，以80%甲醇稀释后，采用DART-Orbitrap HRMS检测。进样模块样品传输速度0.5 mm/s，DART离子源采用氦气反应模式，离子化温度500 ℃，栅极电压400 V。高分辨质谱采用正、负离子同时采集的全扫描-数据依赖性二级质谱扫描。结果表明，本方法专属性良好，化妆品基质无干扰，灵敏度高，22种防晒剂的检测限为0.04～4 μg/g。在实际样品测定中，甲氧基肉桂酸乙基己酯的检出率最高，15批防晒产品有3批未检出标签标识的目标防晒剂，其余样品均检出1～6种化学防晒剂；6批彩妆产品中有3批检出甲氧基肉桂酸乙基己酯。本方法前处理简单、分析速度快、定性准确、检测通量大、环境污染小，其样品测定结果与高效液相色谱法一致，能够满足化妆品中化学防晒剂的快速筛查要求。

English Abstract

    全文HTML

  • 随着消费者对皮肤护理认知和防晒关注度的不断提高，防晒化妆品逐渐成为护肤刚需产品，市场发展潜力巨大。2021年，我国防晒化妆品市场销售总额已达165亿元，约占全球份额的12%，近几年仍以23.8%的年平均速率持续增长[1]。防晒剂是防晒化妆品的功效性成分，用以减缓或抑制日光对人体皮肤的伤害[2]，通常分为化学防晒剂和物理防晒剂。其中，化学防晒剂是一大类高致敏化学物质，可能产生不同程度的皮肤刺激、光毒性、致癌性、遗传毒性和内分泌紊乱等毒副作用[3-4]，是化妆品监管的重点。在我国，防晒类化妆品属于特殊类化妆品，无论是国产还是进口均须注册并检测防晒剂。然而，准用化学防晒剂的种类和限度随着毒性研究的深入而持续调整，且各国的准用范围存在差异：我国《化妆品卫生规范》（2007年版）曾收载25种准用化学防晒剂，2016年12月实施的《化妆品安全技术规范》（2015年版）（以下称“《规范》”）修订了其中6种，删除了对氨基苯甲酸；2021年5月国家药监局公布并实施的《化妆品禁用原料目录》将3-亚苄基樟脑纳入禁止使用的原料范围[5]；而如二苯酮-2等防晒剂，在日本等国家允许使用[6]，但未列入我国准用防晒剂。

    化学防晒剂成本较高，因添加量超限度致使产品不合格的情况较为罕见，防晒化妆品存在的主要问题是实际添加的防晒剂种类与标签标识和注册资料不一致。值得注意的是，近年发现一些普通化妆品（如隔离霜、粉底液、BB霜等）也添加了高风险化学防晒剂，且与标签和备案资料不符，处于监管盲区[7]。

    目前，防晒剂常用的检测方法有色谱法[8]和色谱-质谱联用法[9-10]等。《规范》中收载的化学防晒剂检测采用三元梯度-高效液相色谱（HPLC）-二极管阵列检测（DAD）法定量，液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）法定性确证。但这些方法前处理繁琐、耗时，乙基己基三嗪酮等强脂溶性防晒剂的色谱保留极强，色谱流动相中需要使用大量的四氢呋喃，检测耗时且易损伤色谱和质谱管路系统，难以满足高通量筛查的需求。实时直接分析（DART）是一种新型敞开式大气压电离技术，无需复杂的前处理和色谱洗脱，省时省力、绿色环保，在食品安全[11]、法医鉴定[12]、药物非法添加[13]和中药材鉴定[14]等领域有所应用，但在化妆品领域的应用较少。

    本研究基于DART与静电场轨道阱高分辨质谱（Orbitrap HRMS）联用技术，快速筛查并确证3-亚苄基樟脑等22种化学防晒剂，并与HPLC法进行对比和验证，希望为化妆品监管部门提高监察效率提供技术支持。

    • 1.   实验部分

      1.1.   仪器与试剂

    • Q-Exactive四极杆轨道阱质谱仪、Vanquish型高效液相色谱仪：美国Thermo Fisher公司产品；DART离子源：华质泰科生物技术（北京）有限公司产品；XP6百万分之一天平：瑞士Mettler Toledo公司产品；MSE125P-000-DU电子分析天平：德国Sartorius公司产品；UA22MFD超声仪：德国Wiggens公司产品；Milli-Q超纯水系统：美国Millipore公司产品；氦气、氮气（纯度99.999%）：南京天泽气体有限责任公司产品。

      3-亚苄基樟脑（FSJ-1，纯度97.00%）、二苯酮-3（FSJ-3，纯度98.00%）、亚苄基樟脑磺酸（FSJ-5，纯度97.00%）、对甲氧基肉桂酸异戊酯（FSJ-17，纯度99.60%）标准品：加拿大LGC Standards公司产品；4-甲基苄亚基樟脑（FSJ-2，纯度99.60%）、二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（FSJ-10，纯度98.40%）、甲酚曲唑三硅氧烷（FSJ-11，纯度93.60%）、对氨基苯甲酸（FSJ-21，纯度99.60%）、二苯酮-4（FSJ-4，纯度98.98%）、胡莫柳酯（FSJ-16，纯度98.80%）、苯基苯并咪唑磺酸（FSJ-20，纯度93.60%）标准品：德国Dr. Ehrenstorfer公司产品；双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪（FSJ-6，纯度99.30%）、乙基己基三嗪酮（FSJ-15，纯度99.50%）、亚甲基双-苯并三唑基四甲基丁基酚（FSJ-18，纯度99.00%）、奥克立林（FSJ-19，纯度99.30%）标准品：上海安谱璀世标准技术服务有限公司产品；丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷（FSJ-7，纯度98.90%）、樟脑苯扎铵甲基硫酸盐（FSJ-8，纯度99.60%）、二乙氨羟苯甲酰基苯甲酸己酯（FSJ-9，纯度99.00%）、二甲基PABA乙基己酯（FSJ-12，纯度99.90%）、甲氧基肉桂酸乙基己酯（FSJ-13，纯度99.00%）、水杨酸乙基己酯（FSJ-14，纯度99.50%）、二苯酮-2（FSJ-22，纯度99.50%）标准品：美国PANPHY-Chemicals公司产品；甲醇、乙醇、四氢呋喃：均为色谱级，德国默克公司产品；氨水、甲酸、乙酸铵：均为色谱级，上海阿拉丁生化科技股份有限公司产品；高氯酸（优级纯）：南京化学试剂有限公司产品。

      21批市售化妆品样品：15批防晒类化妆品，包含防晒霜、防晒露和防晒乳；6批彩妆类化妆品，包含BB霜、DD霜和粉底液。

      • 1.2.   实验方法

      1.2.1.   溶剂配制

    • 根据各防晒剂的溶解性质，结合《规范》溶剂配制方法和前期研究，配制甲醇-四氢呋喃-水溶液（25:45:30，V/V/V）（混合溶剂1）、混合溶剂1-四氢呋喃溶液（1:1，V/V）（混合溶剂2）、甲醇-四氢呋喃-0.02 mol/L乙酸铵溶液（20:30:50，V/V/V）（混合溶剂3）、甲醇-四氢呋喃-0.06%高氯酸溶液（25:45:30，V/V/V）（混合溶剂4）。

      • 1.2.2.   单标储备液配制

    • 称取适量的22种标准品，以适当的溶剂配制成1 g/L单标储备液，列于表1。其中，FSJ-20先加入适量氨水溶解。

      • 1.2.3.   混合标准溶液配制

    • 配制0.1～20 mg/L混合或单标溶液，以栅极电压300 V、离子化温度450 ℃、进样速度0.6 mm/s为初始DART条件考察防晒剂响应，选择绝对响应强度在1×107～1×108对应的浓度优化DART参数。依此，分取适量的22种单标储备液，用混合溶剂1稀释得到混合标准储备液，再精取适量的用80%甲醇稀释得到的混合标准溶液。

      • 1.2.4.   DART-Orbitrap HRMS 条件

    • DART离子源参数：正、负离子模式扫描；高纯氮气待机，高纯氦气离子化，气体压强0.50 MPa；12液体样品自动进样（12-Dip-it）模式；点样量2 μL；进样传输速率0.5 mm/s；离子化温度500 ℃；栅极电压400 V；离子源出口与质谱进口间距3.0 cm。

      HRMS参数：正、负离子模式扫描；离子传输管温度320 ℃；全扫描/数据依赖性（DDA）二级扫描；一级质量扫描范围m/z 120～900，分辨率70 000；自动增益控制（AGC target）进入轨道阱中的离子数为l×106；二级质谱采用具有目标前体离子列表的DDA采集模式，分辨率17 500，AGC target为l×105，设置的前体离子和碰撞能量列于表2。

      • 1.2.5.   HPLC条件

    • 采用课题组前期实验建立的色谱条件[15]：Kromasil 100-5-C18色谱柱（250 mm×4.6 mm, 5 μm）；流动相A为0.1%甲酸溶液，B为甲醇，C为四氢呋喃；线性梯度洗脱：0～4 min（18%～6%B、2%～25%C），4～8 min（6%～25%B、25%～45%C）， 8～16 min（25%B、45%C）， 16～20 min（25%～20%B、45%～40%C），20～22 min（20%～45%B、40%～50%C），22～25 min（45%～50%B、50%～45%C），25～28 min（50%～18%B、45%～2%C），28～40 min（18%B、2%C）；检测波长311 nm；流速1.0 mL/min；柱温35 ℃；进样体积10 μL。

      • 1.2.6.   样品前处理

    • 参照《规范》前处理方法，称取约0.1 g样品于10 mL具塞比色管，加混合溶剂4定容，涡旋分散，超声20 min，混匀，作为提取液；过0.45 μm滤膜，精取0.1 mL续滤液，用混合溶剂4稀释10倍，用于HPLC测定；精取0.1 mL提取液，用80%甲醇稀释50倍，作为DART测定溶液。仅采用DART-HRMS筛查防晒剂时，提取溶剂可不加高氯酸；对于未检出标签标识防晒剂的样品（不合格样品），用提取液直接测定以进一步确证。

      • 1.3.   数据处理

    • 使用Thermo Xcalibur Qual Browser软件提取防晒剂的提取离子流图和二级质谱图，Excel 2019和Origin 2022软件进行数据分析。

    2.   结果和讨论

      2.1.   质谱条件优化

      2.1.1.   采集模式确定

    • 取上述单标储备液，用80%甲醇稀释22种防晒剂各单标储备液至2.0 mg/L，考察正、负离子模式检测情况：FSJ-14仅在负离子模式有响应；FSJ-3、4、5、6、7、9、10、11、15、16、18、19、20、22在正、负离子模式均有响应，其中FSJ-4、5、11、16、22选用负离子模式检测，其余选用正离子模式检测。

      • 2.1.2.   碰撞能量优化

    • 使用Full MS/ddMS2模式采集22种化合物的质谱信号，以DDA模式输入化合物精密质量和预测碰撞能量，根据前体离子和碎片离子相对丰度比确定最优碰撞能量，结果列于表2。

      • 2.1.3.   二级质谱图及裂解规律

    • 22种防晒剂在He离子化的作用下，一级质谱全扫描基峰主要为[M+H]+和[M−H]−。值得注意的是，FSJ-8为季铵型化合物（对照品分子式C21H31NO5S，分子质量409.54），在DART测定时发生源内裂解，脱去甲基硫酸根和1个亚甲基产生基峰C20H28NO+（m/z 284.200 9），其质谱图及裂解规律分别示于图1、2。

      • 2.2.   DART源参数选择

      2.2.1.   离子化温度优化

    • DART离子源通过快速加热和电场加速激发态原子，瞬间解吸并离子化待测样品表面的待测化合物，因此，离子化温度是影响样品基质蒸发和离子化效率的关键因素。

      以50 ℃为步长，在250～500 ℃范围内测定混合标准溶液（n=3），考察正、负离子模式下的离子响应强度和稳定性，示于图3a、3b。可见，在250 ℃时，FSJ-4、5、20等无响应，可能原因是含有磺酸根，其极性强、熔沸点较高[16]；当温度升至500 ℃时，超半数防晒剂的离子响应强度增强，尤其是分子质量较大的FSJ-6、10、15等；在450 ℃时，FSJ-4、12等响应强度略有减弱；在400 ℃时，少数化合物（如FSJ-7、9、21等）呈钟形曲线，离子响应最强，推测高温下其稳定性下降。

      化妆品的基质也会影响离子化温度的优化结果，用玻璃棒直接蘸取化妆品样品测定的最优温度比提取溶液高，可能是因为防晒霜基质粘稠，目标成分需要在更高温度才能从样品表面脱附。因此，最终选择500 ℃作为DART测定的离子源温度。

      • 2.2.2.   进样传输速度优化

    • 进样传输速度影响提取离子流图（EIC）的峰形和信号强度。在0.2～0.7 mm/s进样传输速率下测定混合标准溶液，考察22种防晒剂EIC响应强度和稳定性，结果示于图4a。可见，进样速度过慢，FSJ-3、13等谱峰展宽、拖尾；进样速度过快，EIC测定点数过少，平行性差。综合考虑灵敏度和平行性，选择0.5 mm/s进样速率。

      • 2.2.3.   栅极电压优化

    • 栅极是DART离子源前端可调电压装置，与质谱仪离子引入端形成电场加速离子运动。本研究以50 V为步长，在250～500 V电压范围内测定混合标准溶液，计算响应均值，考察离子响应与栅极电压的关系，示于图4b。不同防晒剂的响应趋势不同，综合考虑，选择400 V栅极电压。

      • 2.2.4.   点样量考察

    • 点样量需要平衡灵敏度、残留、基质效应等多种因素，本研究考察了不同点样量（1、2、3、4、5、10 μL，n=2）混合标准溶液点于玻棒底端，以评估液滴形态及响应均值。结果表明，当点样量1～5 μL时，FSJ-1、2、3、6、8等响应强度随点样量增加而增大，而FSJ-7、9、21、22等无明显正相关；当点样量10 μL时，液滴晃动明显；对于分子质量较大的防晒剂，点样量过大易残留，给清洗带来挑战。此外，直接蘸取化妆品测定时，因防晒剂浓度过高和基质效应，出现了峰拖尾、基质抑制、假阳性等问题。因此，选择提取后点样2 μL，可满足灵敏度需求。

      • 2.2.5.   前处理方法优化

    • DART-HRMS测定中，混悬液、化妆品样品可直接上样，不会造成系统堵塞，但由于防晒类产品常为膏霜类，基质干扰强，故样品需要经溶液提取后测定，以确保检测结果的准确性和仪器的稳定性。采用1.2.4节方法考察22种防晒剂的提取溶剂，根据《规范》方法和前期研究[15,17]，化学防晒剂极性差异大，对于FSJ-6、11、15和18等分子质量较大的防晒剂，提取溶剂中需含有较高比例的四氢呋喃以确保其充分溶解和高效提取。本实验重点对比了混合溶剂1和4对提取效率的影响，结果表明，高氯酸对防晒剂HPLC峰形有影响，但对提取效率影响较小。因高氯酸为“易制爆危险化学品”，故选择混合溶剂1作为提取溶剂。

      对于高灵敏的DART-HRMS，化妆品中化学防晒剂含量过高会引起质谱响应饱和，故选择进一步稀释并优化稀释溶剂。本实验对比了纯甲醇、纯乙醇、纯四氢呋喃、80%甲醇、80%甲醇（含0.5%甲酸）、80%乙醇、80%四氢呋喃、混合溶剂1、混合溶剂2、混合溶剂3和混合溶剂4等稀释溶剂对DART-HRMS测定的影响。结果表明，多数防晒剂在混合溶剂1、2、4和80%甲醇中的响应明显优于其他溶剂；混合溶剂1、2、4无明显的响应差异，高氯酸不影响DART-HRMS响应。故优选混合溶剂1、2和80%甲醇。与混合溶剂1、2相比，80%甲醇的响应更好，尤其是FSJ-3、11无谱峰展。由于DART为敞开式离子源，点样四氢呋喃不利于环保，因此选择80%甲醇作为稀释溶剂。

      • 2.3.   检测限考察

    • 用阴性样品提取溶液逐级稀释混合标准溶液，按1.2.3节方法检测，以信噪比（S/N）为3，且3份均有检出的浓度作为方法检测限（LOD）。将本研究方法与HPLC、HPLC-MS和GC-MS法测定结果进行比较，GC-MS法测定防晒剂的LOD最低，但可检测的防晒剂种类较少；HPLC法专属性较差，且LOD高；HPLC-MS/MS法与DART-Orbitrap HRMS法的LOD接近，但HPLC-MS/MS受限于色谱洗脱效率、流动相pH值和电喷雾离子源正负离子扫描模式匹配性等因素的影响，且需要多个色谱系统分组检测[18]；DART-Orbitrap HRMS可一次性快速筛查22种化学防晒剂，结果列于表3。需要注意的是，为兼顾22种防晒剂的整体响应，个别物质在非灵敏度最优条件下检测。如FSJ-17的最优条件为向稀释溶剂中添加适量甲酸和乙酸铵，可显著提升灵敏度。

      • 2.4.   实际样品检测

    • 采用1.2.4节方法处理、1.2.3节方法检测21批化妆品，结果列于表4。15批防晒产品（Y1～Y15）中，3批未检出22种防晒剂，其余检出1～6种，其中，FSJ-13检出率最高，达60%，典型的图谱示于图5。6批彩妆产品（Y16～Y21）中，3批检出FSJ-13。本研究的检测结果与HPLC法和《规范》一致。

      • 2.5.   DART-Orbitrap HRMS检测防晒剂的优势和局限性

    • 优势：1）较HPLC-MS、GC-MS和HPLC节省前处理和色谱分析时间；2）适用于LC-MS测定困难，但能气化、电离的化合物；3）较HPLC、GC专属性强、灵敏度高；4）环保，节省溶剂；5）扩充数据库简单；6）可用于半定量分析。

      局限性：1）不适用于挥发性差和热不稳定的化合物；2）定量准确性不如色谱法，测量重复性受采样棒形状、点样位置、气流稳定性等多重因素的影响。

    3.   结论

    • 本研究建立了DART-Orbitrap HRMS法快速筛查确证22种防晒剂，化妆品样品经简单提取、点样于采样棒底端，经一级提取离子流图筛查，二级质谱碎片离子确证，对目标化合物进行定性分析。该方法操作简单、定性精准可靠、节省时间和试剂，对化妆品的日常监管、质量控制和化学防晒剂监控有着极高的应用价值。

    参考文献 (22)

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