有机成分在化妆品中占据重要的地位。不论以重量计或品种计，化妆品中85%（以干物质计）以上的组分为有机成分。化妆品卫生标准（GB7916-87）中规定的禁用、限用物质名单和规定使用的着色剂中也有89.7%为有机物。因此，化妆品中有机成分的分析在化妆品分析中非常重要。

分析有机物的样品处理的目的，是将待测物从基体中分离出，经过分组、分离和富集，以满足后继定量方法的特异性和灵敏度的需要。化妆品涉及的基体类型多样，如气-液气溶胶（头发定型剂），液体（香水），液-固胶体（膏霜），固体（粉饼、唇膏）等；涉及的被测物的理化性质（按发性、溶解度、吸附、氧化还原性能等）也有很大差异，从而使化妆品中有机成分分析的样品处理变得更为复杂，本文不可能面面俱到地介绍各类化妆品的各测定项，仅就样品处理的主要原则加以阐述。

化妆品中有机成分分析的样品前处理主要包括两步。（1）提取：将待测成分与试样的大量基体进行粗分离；（2）纯化或部分分离，将待测成分与其他干扰测定的成分进行进一步的分离或纯化。

1 提取

将待测有机成分与试样基体分离的方法，主要有两种，即溶解抽提和水蒸汽蒸馏。

1.1 溶解抽提

溶解抽提是利用化妆品各组分理化性质的不同，选用适当溶剂将待测成分溶解从而和基体组分分离。用于溶解抽提的理想溶剂需具有以下条件：对待测成分极佳的溶解度，对非待测成分及基体成分溶解度极小或不溶；沸点较低易于蒸除，这种理想的溶剂可以全量地溶解抽提待测物而不溶解待测物以外的组分。但是，由于化妆品组分极为复杂，多种理化性质相似的有机物常同时存在，实际上不存在所希望的理想溶剂。因此，在考虑溶解抽提时，注重于“全量抽提”，至于同时被抽提溶解的众多其他成分，留待“纯化和分离”节再讨论。

待测物在不同溶剂中的溶解度很不相同，溶解抽提中选用适宜的溶剂是至关重要的。待测物在各种溶剂中的溶解性能除可查阅化学手册、“Merck Index”等手册性资料外，还可根据待测物的分子结构和有机物溶解遵循的“相似相溶”经验规律来选择适宜的溶剂。

溶质于溶剂中溶解时，溶剂与溶质间发生特殊的作用，使溶质改变原来的状态形成溶剂，通常把这种作用叫做溶剂化作用。溶剂化是一种非常复杂的现象，取决于分子间的许多作用力。有机分间（包括溶剂分子-溶剂分子间、溶质分-溶质分子间和溶剂分子-溶质分子间）存在相互作用的力主要有：（1）氢键：极性分子中氢原子与电负性强、原子半径小、负电荷比较集中的原子（如氟、氧、氮）之间的吸引力；（2）偶极-偶极作用力：一个极性分子的偶极正端与另一极性分子的偶极负端间的吸引力；（3）色散力：非极性分子在运动中产生瞬间偶极矩而形成的力。这些分子间力大小的顺序是氢键最大，偶极间作用力，次之，色散力最小。作为溶剂的有机物，依其具有的不同作用力，可相应分为（1）质子溶剂，如醇、胺、羧酸（和水）等；（2）偶极溶剂，如丙酮、乙脂、四氢呋喃、二甲亚砜等；（3）非极性溶剂，如烷烃类、苯、四氯化碳、二硫化碳等。在溶质的溶剂化作用过程中，溶剂与溶质作用使溶质先形成溶剂化的离子对。溶质溶剂化的多少与溶剂、溶质的性质有关。使溶质成为溶剂化的离子，主要取决于溶剂的给质子能力（在质子溶剂情况下）或给电子的能力（偶极溶剂）。由于质子溶剂和偶极溶剂给质子和电子的能力、它是极性或可极化的化合物的好溶剂；而非极性分子如开链或环状的烷烃和长链醇在这类溶剂中溶得很少。化妆品中禁用、限用物质大都是极性或可极化的化合物，故在溶解抽提步骤中多选用这类溶剂，如用二甲基甲酰胺抽提化妆品中色素，用甲醇或乙醇提取化妆品中防腐剂、激素、佛手内酯等等。但当化妆品的剂型是以石腊为基体时、如口红，除臭棒、发蜡等，由于待测成分被大量非极性有机物如蜡、脂所包裹，质子溶剂和偶极溶剂不是它们的好溶剂，此时溶可选用二种性质不同而能互溶的溶剂进行溶解抽提。例如用氯仿十乙醇处理口红和除臭棒。

为了加速全量溶解和抽提，在选用适宜的溶剂后，可以适当提高温度或采用振荡或超声提取来增加溶解效率。最后可用过滤或离心的手段将抽提溶液与样品基体残渣分离。如前述用氯仿一乙醇处理口红或除臭棒的例子中，可按1:5向样品加入氯仿+乙醇（1＋1）的混合溶剂，在50℃下超声匀浆15min，在5000r/min下离心10min，就可获得含有样品中防腐剂等禁用限用物质的样品粗提取液。

1.2水蒸汽蒸馏

分子量较小且有不只一个官能团的有机物，往往可以借助水蒸汽蒸馏而与基体分离，并且可通过控制样品的酸碱性与具有不同官能团的化合物分开。如将化妆品样品加入足量的水（250m1）和适量盐酸，使溶液为酸性（甲基红为指示剂），进行蒸馏。此时化妆品中的苯甲酸、水杨酸、对羟基苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、丙酸等含一COOH和苯的-OH官能团的化合物均可馏出。蒸馏残渣如再用氢氧化钠等碱调pH到碱性，再进行第二次蒸馏，就可将样品中含等碱性基团的低沸点的有机碱性化合物馏出。水蒸汽蒸馏法是一种简便的分部分离方法，但它的应用受待测组分沸点的限制。

2纯化和分离

经前节粗分离抽提的样品液可否直接用于定量，决定于选用定量方法的特异性、抗干扰性和化妆品组成的复杂性。如果分离的样品液不能满足后继定量方法，就需要做进一步的纯化或分离。化妆品分析中常使用的纯化或分离方法有液一液萃取法和柱层析法。

2.1 液-液萃取法

液-液萃取法是实验室里常用的一种有效的分离方法，它是利用=有机物（溶质、以M表示）在不相混溶的两个液相（母相A、萃取相B）间的转移来实现的。在萃取过程中，A、B两相溶剂都有争夺M。当M从母相A转入萃取相B的速度等于由B相转入A直的速度时，萃取体系达到平衡。此时两相中溶质浓度的差别主要取决于溶质在A、B两相中的分配比D。也即

D=萃取相（B）中的溶质浓度/母相（A）中的溶质浓度

有机物在两相中的分配比取决于分配前后的能量变化。当游离的溶质分子M在液-液界面上，它将倾向于进入能得到较大能量或者损失较小能量的溶剂相中。能量变化是指破坏溶剂分子间相互作用力所损失的能量和溶质。溶剂间发生相互作用获得的能量之总和。因此，在进行液-液萃取时，选用的萃取溶剂除必须与母相溶剂不相混溶外，还需与待测成分分子有较强吸引力以获得较大结合能量。或者说，有较大溶解度，才会获得有利的分配比。萃取程度可用萃取率Q表示，其含意是萃取相B中溶质M的含量占体系总含量的百分比，即

Q=萃取相B中溶质M的含量/溶质在两相中的总量×100%

在萃取体系中，母相和萃取相中溶质的含量取决于母相和萃取相的相比（即两相的体积比，V_B/V_A）和溶质在此两相的分配比D。相比、分配比与萃取率呈正相关，有如下关系：

Q=D·V_B/（D·V_B+V_A）×100%=D/（D+V_A/V_B）×100%

为减少后继的蒸除步骤和提高方法的检出限，在实际操作中采用的相比往往很小，一般为0.1～0.2，也有用0.01的。在这样小的相比下要达到定量的萃取，对分配比要求很高，往往很难达到。例如，当萃取相和母相的相比为0.1时，要达到95％萃取时，其分配比应为：

0.95=D/(D+1/0.1)

D=190

当分配比达不到要求时，可采用多次萃取的方法。例如，相比=0.1，D=20，则萃取次数与萃取率有下表的关系。由表2一1一4可见，三次萃取即可萃取总量的96.3％。

除直接利用不同溶剂体系对溶质分配比的不同来分离溶质外，对于呈弱酸、弱碱性和两性化合物，还可利用它们分子状态和离状态与溶剂亲合力的不同而使分配比改变，从而通过溶液的pH来改变苹取率，以达到预定的分离目的。以苯甲酸为例，苯甲酸是弱酸，在水溶液中的Ka=6.5×l0^-5。当溶液［H⁺］大于Ka，苯甲酸以分子状态存在，而当溶[H⁺]小于Ka，苯甲酸解离，以离子状态存在，其解离程度因[H⁺]的减少而增加。苯甲酸离子与质子溶剂亲合力大，因此在水中浓度远大于苯甲酸分子。而苯甲酸分子对非质子溶剂的偶极溶亲合力大，故在偶极溶剂中,苯甲酸分子的浓度远大于苯甲酸离子。表2-1-5是不同pH下苯甲酸的分配比。由此表可见，在[H⁺]大于苯甲酸的Ka时，分配比可高达100；［H⁺］小于Ka时，分配比急剧下降，当［H⁺］为10^-8时，分配比已小于0.015,一次萃取的萃取率仅0.015%。对酸性更弱的苯酚来说，其Ka=1.3×10^-19,在pH以下,改变pH时分配比影响很小(见表)。如选择pH8，苯甲酸基本不被萃取，而苯酚约99%进入有机相。固此选择合适的pH，可以改变有机酸、碱的提取率，进而将混合物分离。

表2-1-4 萃取次数与萃取率的关系

表2-1-5 pH对苯甲酸和苯酚萃取率及分配比的影响

对兼有酸碱两性的化合物,如以两性物质的中性形式被萃取,则偏离最佳离子浓度任一边,都会使分配比下降。如防腐剂8-羟基喹啉在氯仿-水相间的分配系数与pH的关系见表2-1-6。

(反应式)式中，K₁为7.94×10^-6；K₂为1.41×10^-10

表2-1-6 8-羟基喹啉的分配比D和pH的关系

化妆品禁用限用物质中,大量物质具有弱酸或弱碱性,根据不同待测成分的分子结构,选择适宜的萃取溶剂并配合适宜的pH，可以进一步分离粗分离溶解抽提的组分，以满足后继测定的需要。本书中焦油色素的样品处理就是利用液-液萃取进行分离的典型例子。

2.2 柱层析

柱层析是样品负荷量大、价格低廉的一种色层法，适用于日常工作的样品分离纯化，柱层析法又分为吸附柱层析法和分配柱层析法。

2.2.1 吸附柱层析法

吸附柱层析法即液-固色层法，这是发展最早的一种色谱法，以有吸附性能的固体为固定相，以液体为流动相；利用不同溶质分子在吸附剂（固定相）和洗脱剂（流动相）之间的不同吸附、解吸（溶解）能力而彼此分离。其吸附、解吸的过程，可视为是流动相的溶剂分子与溶质分子争夺吸附剂上的位置。三者间有如下关系：

为了将溶质分子吸附到吸附剂表面上，必须先置换出已在吸附剂表面的溶剂分子（一般是非极性溶剂，如石油醚、正已烷等）。假定吸附剂有极性表面（如硅胶、氧化铝），其对非极性基团的亲合力很小，如溶质分子为非极性物质，将不能置换吸附剂表面的溶剂分子，因而不能被保留（吸附）在吸附剂表面上而流出，具有极性功能团的溶质分子因有能形成氢键基团的分子，与吸附剂表面有强的亲合力，能置换掉溶剂分子而被保留。可极化的分子（如芳香族分子和高分子量化合物）由于形成的诱导偶极和吸附剂表面相互作用也能置换溶剂分子而被吸附。其吸附保留程度依赖于功能团或分子极化作用的难易，而在洗脱过程中，如洗脱溶剂分子与吸附柱的亲合力大于溶质分子，就可以将该溶质分子置换而洗脱下来。因此，洗脱时，先用与吸附剂亲合力小（极性小）的溶剂，逐渐增加洗脱溶剂的极性，以达到良好的分离效果。

吸附柱层析法分离的效果，取决于选用的吸附剂-洗脱剂体系和正确的操作程序，吸附柱层析法用的吸附剂应具有以下特性：

有大的表面积和足够的吸附能力；

颗粒均、坚硬，最好成球形，并在使用中不会碎裂；

不溶于所用的溶剂中；

不与溶剂和试样组分发生化学反应；

可以使用的吸附剂有多种。不同吸附剂的吸附性能不同，根据吸附性能可以分为：

弱吸附性的吸附剂。如蔗糖、淀粉、滑石粉、纤维素等。

中等吸附性的吸附剂。如碳酸钙、磷酸钙、氧化钙、氧化镁、硅酸镁、硅胶等。

强吸附性的吸附剂。如氧化铝、活性炭、漂白土等。

在用吸附柱层析法进行分离、纯化时，需根据分离物质的性质选择适宜的吸附剂。一般地说，被分离物的极性较大，则宜选用吸附性能较弱的吸附剂；而分离物质极性弱或亲脂性强的，则选用吸附性能强的吸附剂。在化妆品分析中，由于分析的物质一般属于中等或弱极性物质，常用的吸附剂有硅胶和氧化铝。

硅胶（SiO₂·xH₂O）是中等吸附性的吸附剂，在化妆品分析中应用最多。它适用于中等极性物质的分离，应用范围较广，但因硅胶本身呈弱酸性，不适用于碱性物质的分离。新硅胶使用前应先检查是否呈中性。方法是取1g硅胶悬浮于100ml水中，澄清后测pH。如不呈中性，用水洗至中性，典型的色谱硅胶表面积约为500m²/g，孔体积约0.4mg/g,平均孔径约100nm.表面吸附域体是由附于原子上的羟基组成,羟基通过氢键与吸附的分子相互作用。

硅胶的活性（吸附性）与其含水量有关。100℃干燥24h或200℃干燥4h的无水硅胶吸附性最强，其活性为Ⅰ级。硅胶在高温下干燥，羟基相互作用而释放出水，表面活性即降低或丧失，故硅胶不可在高于200℃下干燥。如需要吸附性较弱的硅胶吸附剂，可向硅胶加入少量的水，其方法如下：取定量的活性Ⅰ级的硅胶，加适量蒸馏水（见表2-1-7），密封、振摇至全部分散无块状物后，放置24h小时以上，使用前再第三者摇数分种即可。

表 2-1-7 加水量与硅胶和氧化铝的活性

氧化铝（Al₂O₃）是强吸附性吸附剂，对样品中含亲水性基团的组分有较强的吸附作用。氧化铝又分为中性氧化铝和酸性氧化铝，前者适于分离 生物碱、挥发油、（zhan艹帖）类、有机酸等多种有机化合物；后者适宜用于有机酸类的分离。

氧化铝的吸附性也可以通过含水量来控制。在200℃烘烤4h的无水氧化铝吸附性最强，称之为谓活性Ⅰ级。氧化铝的活性与活化温度有关（见图2-1-11）。高温处理的氧化铝，虽然活性增加，但导致与多种溶质发生碱催化反应、强酸性溶质的化学吸附（吸附能可与卤化氢等，使溶质不能定量回收。吸附性较弱的氧化铝的制备方法同硅胶（见表2-1-7）。

图2-1-11

表 2-1-8 五种染料在不同活度硅胶和氧化铝吸附剂的R_f值

有机物的分子与吸附剂的活性有密切关系,为了准确评价吸附剂的活性等级,可以藉助已知的带色有机物在特定实验条件下的分离情况来判定.方法如下:取长10cm、内径1.5cm的色层柱，内装干燥的待测吸附剂高5cm，柱面盖一片滤纸；称取偶氮苯、对甲氧基偶氮苯、苏丹红、苏丹黄、对氨基偶氮苯各2.0mg,溶于2ml苯和8ml石油醚中；然后将此溶液倒入色屋柱中，用16ml苯和4ml石油醚配成的混合溶剂展开，控制流速为每分钟1.0～1.5ml。记录各颜料移动的距离，按下式计算R_f值：

R_f=色带距柱顶的距离（cm）/吸附剂高度（cm）

根据计算的各染料的R_f值，对照表2-1-8，就可准确判定吸附剂的活性。

在吸附柱屋析中，选择流动相比选择固定相更重要，因为流动相对溶质的吸附和解吸起着能动作用。在化妆品分析中，经常用的固定相，不外硅胶和氧化铝等两三种，而溶剂选择则可为满足不同试样的特殊要求，通过权衡溶质、流动相和固定相间的相互作用来决定，以求在合理的时间达到的效的分离。一般地说，溶质、吸附剂和洗脱溶剂三者间的关系为：极性较大的溶质选用吸附性较弱（活性较低）的吸附剂和极性较强的洗脱溶剂；极性较弱的溶质则选用吸附性较强的吸附剂和极性较小的洗脱剂。溶剂分子与溶质分子竞争吸附剂的吸附定域体，与吸附剂之间有强作用力的溶剂就是强溶剂。强溶剂洗脱溶质的能力强。表2-1-9列出了常用洗脱溶剂的洗脱序，概括地说，按吸附倾向降低的顺序，溶剂可粗略地分为：酸>醇、醛、酮>酯>不饱合烃>饱合烃。使用的溶剂必须充分纯化，不使杂质聚集在固定相中而改变保留特性或洗脱顺序。如吸附剂受痕量杂质的污染而导致某些吸附定域体被封闭或吸附定域体的不均匀性，就会对某种溶质的洗脱产生拖尾现象而影响分离或定量回收。

分离多组分混合物时，特别是试样中含有性质完全不同、或极性大小差别较大的许多溶质时，单一的溶剂不可能是分离所有组分的适宜流动相，需采用逐步改变洗脱剂的极性或强度或采用梯度洗脱技术。在改变溶剂时，必需逐渐改变其比例以达到较好的分离效果。

表 2-1-9 常用洗脱液的洗脱顺序

* 以正戊烷的吸附性能为0

2.2.2 分配柱层析法

分配柱层析法也即液一液色谱法，此法是用能吸留固定相液体的惰性物质作为支持剂（载体）以吸着固定相，与不相混溶的液相组成固定相一流动相体系。不同溶质在双相间分配比的不同导致迁移速率不同，从而达到分离目的。分配柱层析法因固定相和流动相的不同而分为一般层析法（正相层析法）和反相层析法。前者是以极性溶剂为固定相，非极性溶剂为流动相，适于分离极性较弱的有机化合物，如着色剂、类固醇、芳胺、生物碱、酚类、芳香剂等。后者是以非极性溶剂为固定相、极性溶剂为流动相；适于分离极性较强的有机化合物，如醇类、芳径、蒽醌类、生物碱、巴比妥酸盐类。

分配柱层析法所用的支持剂应具有多孔性，以吸留固定相；还应具有惰性，以防止支持剂与溶质或洗脱剂之间产生吸附作用或化学反应，目前应用的支持剂有两类：一类是天然的多孔的物质，在整个结构中多孔，具有很大的表面，如硅藻土、多孔硅珠和硅胶；另一类是人工的多孔物质，其表面为多孔物质或多孔薄层，核心为实体的微粒，如多孔二氧化硅（Corasil 1）ZiPax （内为玻璃外涂硅胶的薄壳型载体）。

固定相通过分子间的亲合力或与载体发生化学键合而被吸留。在化妆品分析中常使用的一般分配层析法中，以水、酸、碱、缓冲液、低碳醇、乙二醇、丙三醇、?-?ˊ氧化二丙腈等极性溶剂为固定相；以与固定相不相混溶的石油醚、已烷、环已烷、苯、气仿等非极性溶剂为流动相。选择固定相-流动相体系时，除要考虑二相应互不溶解外，还要考虑待分析组分必须在固定相和流动相中多少要有一定溶解性。使各溶质在二相中有适宜而以互不相同的分配比（即：达到平衡时，流动相中溶质浓度与固定相中溶质浓度之比），这样才能实现有效的分离。分配比过大或过小会使溶质洗脱过快或过慢而影响有效分离。因为样品一定要在固定相和流动相中都能溶解，由此可知两相在某种程度上必定是互溶的。其结果是随着流动相的淋洗，固定相逐渐被流动相从柱上“溶出”，固定相因流失而使层析柱失效。为了防止这种溶出，可采取流动相用固定相预饱和的方法。

分配柱层析中固定和流动相所用的溶剂可根据其形成氢键的能力而分类。其顺序如表2-1-10所示，在某些方面与吸附柱层中洗脱顺序（表2-1-9）相似。

表 2-1-10 分配柱层分中用于固定相和流动相的溶剂

（按形成氢健能力递减次序排列）

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