二甘醇杂质残留量分析

其他检测 2026-08-23 8 次浏览来源：北京中科光析科学技术研究所

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技术概述

二甘醇（Diethylene Glycol，简称DEG），化学式为C4H10O3，是一种无色、无臭、透明、具有吸湿性的粘稠液体。作为一种重要的化工原料和中间体，二甘醇广泛应用于聚酯树脂、不饱和聚酯树脂的生产，同时也常作为溶剂、软化剂及防冻剂的成分。然而，二甘醇具有潜在的毒性，人体摄入或长期接触高浓度的二甘醇可能导致严重的健康损害，尤其是肾脏毒性。历史上，因二甘醇污染药品、牙膏或食品而引发的中毒事件时有发生，这使得全球各国对二甘醇杂质残留量的分析与监控达到了前所未有的严格程度。

二甘醇杂质残留量分析技术，主要是指在药品、食品添加剂、化妆品原料及工业产品中，对残留的二甘醇进行定性鉴别和定量测定的过程。由于二甘醇常与乙二醇、丙二醇、甘油等物质共存，且两者在物理化学性质上存在相似性，这给分离和检测带来了一定的挑战。因此，建立高效、准确、灵敏的分析方法，对于保障产品质量安全、维护消费者健康具有重要意义。

在分析化学领域，二甘醇的检测技术经历了从早期的化学滴定法到现代仪器分析法的演变。目前，主流的分析技术主要基于色谱分离原理，特别是气相色谱法（GC）和高效液相色谱法（HPLC）。这些技术能够有效分离二甘醇与其他多元醇杂质，并结合高灵敏度的检测器实现痕量残留的测定。随着质谱联用技术的发展，气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）在复杂基质样品中二甘醇的确证分析中发挥着越来越关键的作用，极大地提高了检测的准确性和抗干扰能力。

从监管层面来看，各国药典（如《中国药典》、美国药典USP、欧洲药典EP）均对常见辅料中的二甘醇杂质制定了严格的限度标准。例如，在甘油、丙二醇等药用辅料的质量标准中，二甘醇通常被列为特定杂质，其含量往往被限制在0.1%甚至更低的水平。因此，二甘醇杂质残留量分析不仅是企业质量控制（QC）的关键环节，也是第三方检测实验室和监管机构进行市场抽检的核心项目之一。

检测样品

二甘醇杂质残留量分析的检测样品范围广泛，主要集中在那些可能使用或产生二甘醇的行业产品中。根据产品的用途和风险等级，检测样品通常可以分为以下几大类：

药品及药用辅料： 这是监管最为严格的领域。主要样品包括甘油、丙二醇、聚乙二醇、山梨醇液等药用辅料。由于二甘醇常作为乙二醇生产过程中的副产物出现，或者在非法生产中被用作甘油的廉价替代品，因此这些辅料是检测的重中之重。此外，口服液、糖浆剂、外用洗剂等制剂成品也属于常见检测样品。
化妆品及日化产品： 牙膏、乳液、面霜、爽肤水等产品中常含有保湿剂成分，如果原料把关不严，极易引入二甘醇残留。历史上曾发生过牙膏中含有二甘醇的全球召回事件，因此此类样品也是检测的常态化对象。
食品及食品添加剂： 虽然二甘醇严禁作为食品添加剂使用，但在食品供应链中，可能因生产管道泄露、原料污染或非法掺假而进入食品体系。检测样品涵盖食品用香精香料、食品包装材料、以及可能接触防冻剂的饮料和酒类。
工业化学品： 在工业生产中，二甘醇常用于合成不饱和聚酯树脂、聚氨酯等。检测样品包括工业级乙二醇、工业级甘油、防冻液、刹车液等，旨在评估工业原料的纯度及生产过程中的副产物控制情况。
环境样品： 在发生泄漏事故或特定环境风险评估中，水体、土壤及工业废水也可能成为二甘醇残留分析的样品来源。

在样品采集过程中，必须严格遵循代表性原则，避免容器污染。对于液体样品，通常使用玻璃瓶密封保存；对于固体或半固体样品，需进行预处理以提取目标分析物。样品的基质效应对检测结果的准确性影响较大，因此不同类型的样品往往需要针对性的前处理方法。

检测项目

针对二甘醇杂质残留量分析，具体的检测项目设置依据产品的性质、相关法规标准以及客户的具体需求而定。核心的检测项目包括：

二甘醇残留量测定： 这是最核心的定量项目。检测目的是确定样品中二甘醇的具体含量，通常以质量百分比（%）或百万分比浓度表示。计算结果需与相关标准（如药典各论）中的限度进行比对，判定是否合格。
相关杂质分析： 二甘醇往往不是孤立存在的。在乙二醇或甘油的生产过程中，乙二醇（EG）、三甘醇（TEG）、1,2-丙二醇等杂质常伴随出现。因此，检测项目通常包含“乙二醇与二甘醇及相关杂质”的综合分析，以全面评估原料的纯度。
限度检查： 依据药典通则，对特定样品进行是否符合规定限度的定性或半定量检查。例如，在甘油中二甘醇的限度检查，若色谱峰面积小于对照品的主峰面积，则判定符合规定。
未知峰鉴别： 在色谱分析图谱中，若出现非预期的色谱峰，需利用质谱联用技术对该未知峰进行鉴别，确认其是否为二甘醇或其他毒性杂质。

检测结果的不确定度评定也是检测项目的重要组成部分。专业的检测报告会包含方法的线性范围、检测限（LOD）、定量限（LOQ）、回收率及精密度等验证数据，以证明检测结果的可靠性。对于痕量分析，方法的定量限必须低于法规规定的安全限度，这是判定检测项目是否有效的关键指标。

检测方法

二甘醇杂质残留量分析方法的选择，主要取决于样品的基质复杂性、目标化合物的挥发性以及检测灵敏度的要求。目前，气相色谱法（GC）是应用最为广泛的方法，而液相色谱法（HPLC）则作为补充手段用于难挥发性样品。

1. 气相色谱法（GC）

气相色谱法利用二甘醇易挥发的物理特性进行分离。由于二甘醇分子中含有两个羟基，极性较强，直接进样容易造成色谱峰拖尾或在色谱柱中产生吸附。因此，GC法分析二甘醇通常涉及衍生化处理或选用高极性毛细管色谱柱。

样品前处理： 对于简单基质（如纯度较高的工业乙二醇），通常采用直接溶解稀释后进样。对于复杂基质（如含水的甘油、糖浆剂），常采用萃取、蒸馏或固相萃取（SPE）技术富集目标物并去除干扰。此外，为了改善峰形，常采用硅烷化试剂（如BSTFA）进行衍生化反应，将羟基转化为硅醚基团，降低极性，提高挥发性和分离效率。
色谱条件： 常用色谱柱为极性聚乙二醇改性毛细管柱（如DB-WAX, HP-FFAP等），柱长通常为30米至60米。进样口温度通常设置在200℃-250℃之间。程序升温是常用的技术手段，例如起始温度60℃，以每分钟10℃的速率升至240℃，以实现轻组分和重组分的有效分离。
检测器： 氢火焰离子化检测器（FID）是GC分析二甘醇的标准检测器，具有宽线性范围和良好的灵敏度。对于复杂的植物提取物或生物制品，气相色谱-质谱联用（GC-MS）则更具优势，利用选择离子监测（SIM）模式可显著降低背景干扰，提高定性定量的准确性。

2. 高效液相色谱法（HPLC）

对于某些热不稳定性样品或不宜进行衍生化的样品，HPLC法提供了一种替代方案。二甘醇极性大，在常规反相色谱柱（C18）上保留极弱，因此需采用亲水相互作用色谱（HILIC）或氨基柱进行分离。

色谱分离： 常用氨基键合硅胶色谱柱，以乙腈-水为流动相进行等度洗脱。由于二甘醇没有强紫外吸收基团，通常需要使用示差折光检测器（RID）或蒸发光散射检测器（ELSD），或者更为先进的质谱检测器（MS）。
方法特点： HPLC法避免了高温操作，适合分析含有多种不挥发性组分的样品。然而，RID检测器对温度波动敏感，且不能进行梯度洗脱，应用受到一定限制。ELSD和CAD（电喷雾检测器）则具有更好的梯度兼容性，逐渐在多元醇类杂质分析中得到推广。

3. 方法验证与确认

无论采用何种方法，在正式实施前均需进行方法学验证。验证内容包括：专属性（确认二甘醇与其他杂质能完全分离）、线性关系（在预期浓度范围内相关系数r>0.995）、精密度（RSD<5%）、准确度（加标回收率应在80%-120%之间）以及耐用性。通过严谨的方法验证，确保检测数据的科学性和法律效力。

检测仪器

二甘醇杂质残留量分析依赖于高精度的分析仪器设备。一个完善的检测实验室通常配备以下核心仪器：

气相色谱仪： 配备氢火焰离子化检测器（GC-FID）的气相色谱仪是检测二甘醇的主力设备。FID对碳氢化合物响应灵敏，且线性范围宽，非常适合常量及微量二甘醇的定量分析。仪器需具备精确的温控系统和进样系统，如配备自动进样器以提高分析的重现性。
气相色谱-质谱联用仪： 对于成分复杂的样品（如中药制剂、化妆品基质），GC-MS能够提供分子结构和碎片信息。通过全扫描模式进行定性筛查，利用选择离子监测（SIM）模式进行定量分析，能够有效排除假阳性干扰。
高效液相色谱仪： 根据检测需求，配置示差折光检测器、蒸发光散射检测器或四极杆-飞行时间质谱联用仪（LC-QTOF）。这些设备主要用于不挥发性样品或高沸点样品的分析。
样品前处理设备： 包括电子天平（感量0.1mg或0.01mg）、超声波清洗器、高速离心机、旋转蒸发仪、氮吹仪等。对于涉及衍生化的实验，还需配备恒温水浴锅或烘箱，确保衍生化反应完全。
标准品与试剂： 二甘醇标准品（纯度≥99.5%）、乙二醇、三甘醇等相关杂质标准品，以及色谱纯级的有机溶剂（如甲醇、乙腈、二氯甲烷等）。标准溶液的配制与保存是保证检测结果准确的基础。

仪器的日常维护和期间核查至关重要。例如，气相色谱柱的柱效会随使用时间推移而下降，导致峰拖尾或分离度降低，因此需定期测试柱效，及时更换色谱柱。检测器的基线噪音和漂移也是监控的重点，以确保检测限的稳定性。

应用领域

二甘醇杂质残留量分析的应用领域与人类生活及工业生产紧密相关，主要服务于质量控制、合规监管和风险评估等场景。

1. 医药行业质量控制

在制药行业，药用辅料的质量直接关系到药品的安全性。二甘醇杂质分析是药用辅料生产企业入厂检验和出厂检验的必检项目。药品生产企业对采购的甘油、丙二醇等原料进行抽检，严禁二甘醇超标的原料投入生产。此外，在药品研发阶段，研究人员利用该分析技术筛选优质辅料供应商，优化处方工艺，从源头上杜绝质量风险。

2. 化妆品安全监管

化妆品直接接触人体皮肤，部分产品（如口红、牙膏）存在误吞风险。各国化妆品法规（如欧盟化妆品法规EC No 1223/2009）对二甘醇有严格限制。检测机构通过对市场流通的化妆品进行定期抽检，防止不法厂商使用劣质原料，保障消费者权益。对于进出口化妆品，二甘醇残留量分析更是海关检验检疫的关键指标。

3. 食品工业与贸易

食品级甘油等添加剂广泛应用于食品加工。在食品贸易中，买方通常要求卖方提供由具备资质的第三方实验室出具的二甘醇检测报告，证明产品符合食品安全国家标准（GB标准）。此外，在食品接触材料（如塑料包装）的生产中，二甘醇可能作为单体或溶剂残留，对其进行监控可防止向食品中的迁移污染。

4. 工业生产与研发

在合成纤维、树脂工业中，二甘醇作为副产物或原料存在。分析其含量有助于优化工艺参数，提高产品收率和纯度。例如，在聚酯切片生产中，通过监测二甘醇含量来调控酯化反应进程。在防冻液配方研发中，准确分析二甘醇含量是调配合适冰点和粘度的关键依据。

5. 事故调查与司法鉴定

在发生疑似中毒或产品质量纠纷时，二甘醇杂质残留量分析往往作为司法鉴定的技术手段。通过对可疑样品进行定性定量分析，为事故原因调查提供科学证据，明确责任归属。

常见问题

在进行二甘醇杂质残留量分析及咨询过程中，客户和技术人员常会遇到以下问题，对其进行解答有助于更好地理解检测流程和结果。

问：二甘醇和乙二醇在检测中容易区分吗？
答：是的，现代色谱技术能够很好地分离二者。虽然两者物理性质相似，但在气相色谱分析中，通过选用合适的极性毛细管柱（如WAX柱），两者通常具有不同的保留时间，可以实现基线分离。在质谱分析中，两者的质谱碎片离子也存在差异，因此定性识别没有困难。
问：为什么药用辅料中严格限制二甘醇？
答：二甘醇具有肾毒性和肝毒性。历史上曾发生过因使用被二甘醇污染的甘油作为溶剂制备磺胺酏剂而导致的大规模中毒死亡事件（1937年美国磺胺酏剂事件）。此后，全球监管机构均将其列为高风险杂质。在药用辅料标准中，通常规定二甘醇含量不得超过0.1%（部分高标准要求更低），以确保用药安全。
问：样品中含有大量水分会影响检测吗？
答：水分对气相色谱分析有一定影响，可能导致色谱峰形展宽、拖尾或损坏色谱柱。因此，对于含水样品，通常需要进行除水处理（如无水硫酸钠脱水）或采用顶空进样技术。对于液相色谱分析，虽然可以直接进样，但水作为强溶剂在反相色谱中可能造成峰形异常，需根据具体方法进行调节。
问：检测限和定量限一般是多少？
答：这取决于使用的仪器和基质。对于气相色谱-FID法，二甘醇的定量限通常可以达到10 mg/L甚至更低，完全可以满足药典0.1%（1000 ppm）的限度要求。若使用气相色谱-质谱联用法（GC-MS），在SIM模式下，定量限可低至1 mg/L甚至ppb级别，适用于痕量残留的确证分析。
问：检测周期一般需要多久？
答：常规样品的二甘醇分析周期较短，通常在收到样品后3-5个工作日内可出具报告。但对于复杂基质样品，如需要进行繁琐的前处理（如蒸馏、萃取、衍生化）或方法开发验证，周期可能会延长。实验室会根据具体样品情况评估检测时间。
问：如果检测结果超标，如何确认结果准确性？
答：实验室会采取质量控制措施。首先，会进行加标回收实验，评估方法的准确性。其次，会使用不同极性的色谱柱进行复核，或改变检测器类型（如从FID改为MS）。如果是由于基质干扰导致的假阳性，通常会通过质谱定性确认。实验室会在报告中注明不确定度，确保数据的严谨性。