摘 要： 建立同时测定牙膏中柠檬烯、桉油精、薄荷酮、薄荷醇、香芹酮、乙酸薄荷酯、薄荷醇乳酸酯7种薄荷类化学成分含量的气相色谱-串联质谱法。样品经无水乙醇提取，以DB-5 MS毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）为分离柱。采用程序升温、选择离子监测（SIM）模式测定目标物定量离子的色谱峰面积，用外标法对7种化合物进行定量测定。7种化合物的质量浓度在0.2～20 μg/mL范围内与定量离子的色谱峰面积线性关系良好，相关系数均不小于0.996，检出限为0.1～2.5 μg/g。选取牙膏基质在3种浓度水平下考察加标回收率，7种化合物的平均回收率为85.0%～108.7%，测定结果的相对标准偏差为1.4%～2.9%（n=6）。该方法准确、可靠，可用于牙膏中7种薄荷类化学成分的同时测定。

关键词： 牙膏； 薄荷； 气相色谱-质谱法

 

薄荷油和留兰香油是由薄荷属植物(Mentha L.)薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)和留兰香(Mentha spicata Linn.)的植株及茎叶经蒸馏加工得到的挥发油，具有薄荷的香味和清凉口感，可作为天然香料和清凉剂。这两种挥发油含有多种薄荷类活性成分，如柠檬烯、薄荷酮、薄荷醇、香芹酮、乙酸薄荷酯和桉油精等，广泛应用于食品、化妆品、医药和烟草等领域[1‒5]。牙膏中常添加薄荷油、留兰香油及其含有的化学成分，在使用后让人感觉清新爽口，并留有舒适的余香[6‒7]。

欧盟委员会发布(EU)2023/1545号法规修订原有26种香料过敏原，新增56种过敏原，其中包括薄荷油和留兰香油中天然存在的柠檬烯、香芹酮和薄荷醇，这些香料具有潜在致敏性[8]。为加强监督管理，保证牙膏在生产和使用过程中的质量安全，2020年国务院颁布《化妆品监督管理条例》，规定牙膏参照普通化妆品的规定进行管理。GB/T 22731—2017《日用香精》规定牙膏中可添加香芹酮的最高限量为1.9%(质量分数)；国家药品监督管理局2021年4月发布《已使用化妆品原料目录》，规定驻留类产品最高历史使用量：薄荷油为44% (质量分数，下同)，留兰香叶油为15%，薄荷醇为60.5%，桉油精为3.5%，乙酸薄荷酯为2.6%，薄荷醇乳酸酯为2%。为加强控制牙膏中薄荷油和留兰香油的使用风险，建立多种薄荷类化学成分的测定方法十分必要。

目前，国内薄荷类化学成分测定方法有气相色谱法[9‒12]和气相色谱-质谱法[13‒16]，主要测定薄荷醇、薄荷酮、薄荷醇乳酸酯、乙酸薄荷酯、柠檬烯和香芹酮中的1～4种，检测对象不够全面，且未见测定化妆品和牙膏中薄荷酮、香芹酮和桉油精的文献报道。笔者建立气相色谱-质谱联用法，对牙膏中柠檬烯、桉油精、薄荷酮、薄荷醇、香芹酮、乙酸薄荷酯、薄荷醇乳酸酯7种薄荷类化学成分进行定性和定量分析，为保障牙膏产品的质量提供技术支撑。

 

1、 实验部分

 

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱-串联质谱联用仪：Thermo Fisher Trace ISQ型，赛默飞世尔科技(中国)有限公司。

电子天平：Mettler Toledo MS型，感量为0.01 mg，梅特勒-托利多国际贸易上海有限公司。

超纯水仪：Milli-Q型，美国密理博公司。

离心机：Universal 320R型，德国海蒂诗公司。

超声波清洗器：KQ-500DE型，昆山市超声仪器有限公司。

自动涡旋混匀仪：ZH-3型，天津东亿科技有限公司。

柠檬烯、薄荷酮、香芹酮、乙酸薄荷酯、桉油精、薄荷醇乳酸酯标准品：纯度(质量分数)分别为97.0%、99.7%、98.2%、98.9%、99.9%、98.6%，北京曼哈格生物科技有限公司。

薄荷醇标准品：纯度(质量分数)为99.04%，上海甄准生物科技有限公司。

氯化钠：优级纯，国药集团化学试剂有限公司。

无水乙醇：色谱纯，天津市康科德科技有限公司。

乙酸乙酯、乙腈、正己烷：均为色谱纯，霍尼韦尔贸易上海有限公司。

牙膏样品：市售。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 气相色谱仪

色谱柱：Agilent DB-5 MS毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美国安捷伦科技有限公司)；载气：氦气；柱流量：1.0 mL/min；进样体积：1 μL；进样方式：分流进样，分流比为10∶1；进样口温度：250 ℃；柱温：采用程序化升温，初始温度为60 ℃，以3 ℃/min升温至150 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升温至270 ℃，保持5 min。

1.2.2 质谱仪

EI离子源温度：230 ℃；电子能量：70 eV；传输线温度：270 ℃；监测模式：选择离子监测；溶剂延迟时间：8 min；7种化合物质谱参数见表1。

表1   7种化合物的质谱参数

Tab. 1   Mass spectrometry parameters of 7 compounds

 

1.3 溶液配制

7种化合物标准储备溶液：各组分质量浓度均为1 mg/mL。分别称取柠檬烯、桉油精、薄荷酮、薄荷醇、香芹酮、乙酸薄荷酯和薄荷醇乳酸酯标准品10.33、10.01、10.06、10.12、10.19、10.14、10.15 mg于不同的10 mL棕色容量瓶中，用无水乙醇溶解并定容至标线。

7种化合物混合标准溶液：各组分质量浓度均为100 μg/mL。分别准确移取7种化合物标准储备溶液各1 mL于同一只10 mL棕色容量瓶中，用无水乙醇定容至标线。

7种化合物系列混合标准工作溶液：分别精密量取一定体积的7种化合物混合标准溶液，用无水乙醇定容，配制成各组分质量浓度均分别为0.2、1、2、5、10、20 μg/mL的系列混合标准工作溶液。

1.4 实验方法

1.4.1 样品处理

称取牙膏样品0.2 g (精确至0.000 1 g)于50 mL离心管中，精密称定，加入1.5 mL饱和氯化钠溶液，涡旋震荡1 min使样品分散，加入无水乙醇定容至25 mL，涡旋震荡30 s，在低于30 ℃水浴中超声提取20 min，以5 000 r/min转速离心3 min，取上清液经0.22 μm滤膜过滤，滤液即为样品溶液。可根据实际质量浓度对样品溶液进行稀释。

1.4.2 样品测定

在1.2仪器工作条件下，分别测定7种化合物系列混合标准工作溶液和样品溶液。根据被测成分的特征离子峰的保留时间和特征离子的相对丰度比进行定性。对样品中各化合物的定量离子色谱峰面积进行定量分析，以标准曲线法计算含量。

 

2、 结果与讨论

 

2.1 提取溶剂选择

分别选择正己烷、无水乙醇、乙酸乙酯和乙腈作为提取溶剂，以回收率作为评价依据，考察不同溶剂的提取效率。采用空白样品加标回收法，加标质量分数为250 μg/g，按照样品溶液制备方法制备加标样品溶液，按1.2仪器工作条件进行测定。结果表明，以乙酸乙酯和乙腈为提取溶剂时，对薄荷醇乳酸酯的提取效率较高，但是对其余6种化合物的提取效率偏低；以正己烷为提取溶剂时，对薄荷醇乳酸酯的提取效率较低，但对其余6种化合物的提取效率较高；无水乙醇的提取效果最好，对7种化合物均具有较高提取效率，故选择无水乙醇为提取溶剂。

2.2 提取方式和超声时间选择

用无水乙醇对样品进行提取时，牙膏不易分散，提取效果不理想，因此考察超声、振荡两种提取方式对提取效果的影响。结果发现，加入1.5 mL饱和氯化钠溶液涡旋振荡后样品即可分散均匀，提取效果显著提高。比较在相同萃取时间下，振荡和超声的提取效率，结果发现，超声比振荡的提取效率高，更有利于分散样品，所以选用超声提取。

以无水乙醇为提取溶剂，考察超声提取时间分别为10、20、30、50 min时，同一样品的提取效率。结果表明，超声提取20 min和30 min时，各目标成分提取效率最高，且无明显差异；超过30 min后，目标成分测定结果降低，可能是由于超声萃取时间延长虽然改善了样品的分散效果，但也会加快部分成分的挥发，导致提取效率下降。综合考虑，选择超声提取时间为20 min。

2.3 仪器工作条件优化

2.3.1 色谱柱选择

比较中等极性TG-1701 MS柱与弱极性DB-5 MS柱两种型号色谱柱对7种化合物的分离效果。结果发现，选用TG-1701 MS色谱柱时，柠檬烯与桉油精达不到基线分离，部分化合物出现拖尾现象且峰形变宽；选用DB-5 MS色谱柱时，分离效果较好，7种化合物均能达到基线分离，峰形尖锐，灵敏度较高，所以选择DB-5 MS色谱柱。

2.3.2 进样口温度选择

将进样口温度分别设置为200、230、250、270 ℃，考察不同进样口温度对7种化合物的分离效果。结果表明，当进样口温度不大于230 ℃时，对薄荷醇乳酸酯影响较大，其信号响应值较低，可能是因为其相对分子质量较大气化不完全所致；当温度达到250 ℃时，7种化合物响应值均较高；当温度达到270 ℃时，热稳定性差的化合物容易分解，综合考虑，选择250 ℃作为进样口温度。

2.4 专属性试验

在优化的仪器工作条件下，分别测定空白样品溶液、7种化合物标准溶液和加标样品溶液，总离子流色谱图(TIC)如图1所示。

图1   总离子流色谱图

Fig. 1   Total ion chromatogram

 

由图1可以看出，该方法能够实现7种薄荷类化学成分的有效分离，空白样品基质不产生干扰，满足实际样品测定要求。

2.5 线性方程与检出限

在1.2仪器工作条件下，对7种化合物系列混合标准工作溶液进行测定，以7种化合物质量浓度为横坐标，以各定量离子的色谱峰面积为纵坐标，绘制标准工作曲线，计算线性方程和相关系数。取7种化合物混合标准溶液，用无水乙醇逐级稀释，在1.2仪器工作条件下进行测定，分别以3倍信噪比和10倍信噪比对应的质量浓度作为方法检出限和定量限，根据称样质量0.2 g和定容体积25 mL，换算成样品中的含量，以质量分数(μg/g)表示。7种化合物质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量限见表2。由表2可知，7种化合物的质量浓度在0.2～20 μg/mL范围内与定量离子的色谱峰面积线性关系良好，相关系数均不小于0.996。

表2   质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量限

Tab. 2   Linear ranges of mass concentration，linear equations，correlation coefficients，detection limits，and quantification limits

 

2.6 精密度试验

精密称取7种化合物均被检出的牙膏样品0.2 g，

平行称取6份，按1.4.1方法制备样品溶液，在1.2仪器工作条件下进样测定，根据色谱峰面积计算各化合物质量分数，结果见表3。由表3可知，7种化合物测定结果的相对标准偏差为1.4%～2.9%，表明该方法精密度较好，能够满足分析需求。

表3   精密度试验结果

Tab. 3   Results of precision test

 

2.7 稳定性试验

取样品溶液，在1.2仪器工作条件下，分别于制备完成后第0、2、4、8、12 h进样测定，计算各化合物

质量分数，结果见表4。由表4可知，7种化合物测定结果的相对标准偏差为1.1%～2.5%，表明样品溶液在12 h内稳定性良好。

表4   稳定性试验7种化合物质量分数测定结果

Tab. 4   Determination results of mass fraction of 7 compounds in stability test

 

2.8 样品加标回收试验

选择阴性样品进行低、中、高3种质量分数水平的加标试验，按照1.4.1方法制备加标样品溶液，每个加标水平测定2次，以平均值作为测定值，根据测定结果计算回收率，结果见表5。由表5可知，7种化合物的平均回收率为85.0%～108.7%，表明该方法准确度较高，能够满足牙膏中多种薄荷类化学成分的定量测定要求。

表5   加标回收试验结果

Tab. 5   Results of spiked recoveries test

 

3、 结语

 

建立了测定牙膏中7种薄荷类化学成分的气相色谱-串联质谱法。该方法准确度高，简单高效，适用于添加薄荷油和留兰香油的牙膏中薄荷类活性成

分的测定，可为市场监管和实验室检测提供技术支持。

 

参考文献：

 

1 张轩铭，侯海荣，张姗姗，等.山东商河留兰香挥发油品质评价及抗炎活性分析［J］.中国食品添加剂，2018（8）：54.

    ZHANG Xuanming，HOU Hairong，ZHANG Shanshan，et al. Quality analysis and anti-inflammatory activity of essential oil from mentha spicata in Shanghe Shandong Province［J］. China Food Additives，2018（8）：54.

 

2 崔宇宏，郭景文，李民生，等.薄荷及其饮片中掺有易混品留兰香检测方法的实验研究［J］.药物分析杂志，2015，35（12）：2 181.

    CUI Yuhong，GUO Jingwen，LI Minsheng，et al. Experimental research on the detection methods of herba menthae spicatae adulterated in herba menthae［J］. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis，2015，35（12）：2 181.

 

3 曾兰花，刘潇潇，陈漫丽，等.薄荷素油的质量标准研究［J］.药学研究，2021，40（4）：224.

    ZENG Lanhua，LIU Xiaoxiao，CHEN Manli，et al. Study on the quality standard of menthol oil［J］. Journal of Pharmaceutical Research，2021，40（4）：224.

 

4 王少铭，侯颖辉，刘济明，等.贵州不同地区品种间留兰香薄荷精油成分比较［J］.中国调味品，2019，44（2）：141.

    WANG Shaoming，HOU Yinghui，LIU Jiming，et al. Comparison of peppermint essential oil component of spearmint from different regions and varieties in Guizhou［J］. China Condiment，2019，44（2）：141.

 

5 陈晓思，梁洁，林婧，等.薄荷的化学成分、药理作用和质量标志物预测研究概况［J］.中华中医药学刊，2021，39（3）：213.

    CHEN Xiaosi，LIANG Jie，LIN Jing，et al. Research progress on chemical composition and pharmacological effects of bohe （menthae haplocalycis herba） and predictive analysis on Q-marker［J］. Chinese Archives of Traditional Chinese Medicine，2021，39（3）：213.

 

6 张璐璐，赵镭，史波林，等.牙膏中薄荷醇含量对口腔清洁感受的影响研究［J］.食品安全质量检测学报，2016，7（3）：1 116.

    ZHANG Lulu，ZHAO Lei，SHI Bolin，et al. Influence of menthol content in toothpaste on the sensation of oral cleaning［J］. Journal of Food Safety and Quality，2016，7（3）：1 116.

 

7 黄华来.杂果薄荷型中草药牙膏用香精的研制［J］.香料香精化妆品，2014，146（5）：60.

    HUANG Hualai. The creation of mix fruit mint flavor applied in herbal toothpaste［J］. Flavour Fragrance Cosmetics，2014，146（5）：60.

 

8 刘思然，朱英.化妆品及香精中27种香料的气相色谱-质谱检测方法［J］.色谱，2019，37（9）：1 026.

    LIU Siran，ZHU Ying. Determination of 27 fragrances in cosmetics and perfume raw materials by gas chromatography-mass spectrometry［J］. Chinese Journal of Chromatography，2019，37（9）：1 026.

 

9 陆继伟，苗水，杨新华，等.薄荷素油的气相色谱法指纹图谱研究［J］.中国卫生检验杂志，2013，23（8）：1 885.

    LU Jiwei，MIAO Shui，YANG Xinhua，et al. Study on fingerprint chromatogram of peppermint oil by GC［J］. Traditional Chinese Drug Research and Clinical Pharmacology，2013，23（8）：1 885.

 

10 王二豪，赵怡，郭延垒，等.气相色谱法快速测定含薄荷产品中薄荷脑的含量［J］.食品科技，2013，38（1）：318.

    WANG Erhao，ZHAO Yi，GUO Yanlei，et al. Quickly determination of menthol in productions with mint by GC with FID［J］. Food Science and Technology，2013，38（1）：318.

 

11 丁礼琴，金家骅. GC测定清凉油中薄荷脑、樟脑、桉油精和丁香酚的含量［J］.中国实验方剂学杂志，2014，20（13）：85.

    DING Liqin，JIN Jiahua. Determination of menthol，camphor，cineol and eugenol in essential balm by GC［J］. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae，2014，20（13）：85.

 

12 沙拉买提·托乎提，麦尔布哈·阿不都热西提.气相色谱法定量测定牙膏中的薄荷醇、丙二醇和甘油［J］.日用化学工业，2012，42（2）：154.

    TOUHUTI·Shalamaiti，ABUDUREXITI·Maierbuha. Determination of menthol，propylene glycol and glycerine in toothpaste by gas chromatography［J］. China Surfactant Detergent＆Cosmetics，2012，42（2）：154.

 

13 艾米拉·奥肯，吴涛，白小慧，等. GC-MS分析新疆4种薄荷挥发油化学成分及其生物活性的比较研究［J］.食品研究与开发，2021，42（8）：127.

    AOKEN·Aimila，WU Tao，BAI Xiaohui，et al. Comparative study of chemical composition and biological activity of essential oil from four species of Mentha L. plants growing in Xinjiang by GC-MS［J］. Food Research and Development，2021，42（8）：127.

 

14 陈在敏.薄荷素油特征图谱的研究及多组分含量测定［J］.药物分析杂志，2011，31（10）：1 957.

    CHEN Zaimin. Study on specific chromatogram and determination of chemical components in peppermint oil［J］. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis，2011，31（10）：1 957.

 

15 林晨，王李平，吴凌涛，等.气相色谱-质谱联用法测定日用品及食品中9种凉味剂的含量［J］.分析测试学报，2016，35（8）：1 010.

    LIN Chen，WANG Liping，WU Lingtao，et al. Determination of nine kinds of cooling agents in daily necessities and foods by gas chromatography-mass spectrometry［J］. Journal of Instrumental Analysis，2016，35（8）：1 010.

 

16 熊智，施佳佳，何泉泉.气相色谱质谱法测定化妆品中薄荷醇和薄荷醇乳酸酯［J］.日用化学工业（中英文），2022，52（11）：1 254.

    XIONG Zhi，SHI Jiajia，HE Quanquan，et al. Determination of menthol and menthyl lactate in cosmetics by GC-MS［J］. China Surfactant Detergent＆Cosmetics，2022，52（11）：1 254. 上接第15页） SUN Kan，WAN Feng，LU Chunqiang，et al. Analysis of 8 migratory metal elements in food contact silicone rubber［J］. Journal of Food Safety and Quality，2018，9（24）：6 420. 禄春强，万峰，代亚男，等. ICP-MS法测定银系抗菌食品接触塑料中银含量与迁移量［J］.食品工业，2022，43（5）：326.

 

LU Chunqiang，WAN Feng，DAI Yanan，et al. Determination of Ag content and migration in silver-based antibacterial food contact plastics by ICP-MS［J］. Food Industry，2022，43（5）：326.

 

17 许飞亚，姬亚军，解燕平，等.电感耦合等离子体质谱法定量分析中干扰的消除［J］.河南化工，2022，39（2）：11.

    XU Feiya，JI Yajun，XIE Yanping，et al. Elimination of interference in quantitative analysis by inductively coupled plasma mass spectrometry ［J］. Henan Chemical Industry，2022，39（2）：11.

 

引用本文： 吴晓云，高天阳，谢强胜，等 . 气相色谱-质谱法测定牙膏中7种薄荷类化学成分［J］. 化学分析计量，2024，33（9）：74. (WU Xiaoyun, GAO Tianyang, XIE Qiangsheng, et al. Determination of 7 chemical constituents from Mentha L. in toothpaste by gas chromatography-mass spectrometry[J]. Chemical Analysis and Meterage, 2024, 33(9): 74.)