化妝品中砷的測(cè)定方法研究進(jìn)展

熊汝琴,林 杰

（昭通學(xué)院，云南 昭通 657000）

隨著人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,人們對(duì)美的追求越來越高,化妝品已成為日常生活中的必需品,但化妝品中通常含有重金屬、激素、抗生素、防腐劑等有毒有害物質(zhì),其安全性也越來越受到關(guān)注。砷是化妝品中常見的有害重金屬之一,化妝品中砷化物的來源主要有兩個(gè)方面:一是配方合理添加,由于微量砷與蛋白質(zhì)中的多種氨基酸有極強(qiáng)的親和力,極易被人體吸收,對(duì)維持人體正常機(jī)能和新陳代謝有重要作用,皮膚吸收砷后,能使毛細(xì)血管略微腫大,拉伸皮膚,使皮膚保持光滑,減少皺紋產(chǎn)生,增強(qiáng)化妝品祛斑美顏的功效,因此很多美白祛斑的化妝品配方中含有微量砷。但也有一些不法商家以牟取暴利為目的,過量添加含砷化合物[1-2]。另一方面是由化妝品生產(chǎn)原料或者生產(chǎn)過程帶入,化妝品的生產(chǎn)原料主要是鋁硅酸礦物鹽、硅酸鎂礦物鹽、氧化鋅、碳酸鹽等物質(zhì),大都屬于沉積礦物,非常容易帶入一些有害重金屬元素。此外,生產(chǎn)過程中使用的儀器或反應(yīng)催化劑,也可能帶入砷。正常情況下,人體攝入微量砷,能通過出汗、排泄等方式排出體外,攝入量和排出量基本平衡時(shí),不會(huì)對(duì)人體造成危害[3]。但若長期使用含砷量超標(biāo)的化妝品則會(huì)嚴(yán)重影響人體健康,砷化物能通過皮膚、消化道、呼吸道進(jìn)入體內(nèi),擾亂人體細(xì)胞的正常代謝,使毛細(xì)血管長時(shí)間處于腫大狀態(tài),對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成傷害,甚至引發(fā)惡性腫瘤[4-6]。因此,世界各國對(duì)化妝品中砷含量的檢測(cè)十分嚴(yán)格,我國現(xiàn)行的 《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015年版）中,將砷的限量標(biāo)準(zhǔn)由原來的10 mg/kg降低為2 mg/kg[7]。目前化妝品中砷的檢測(cè)方法主要有:砷斑法、銀鹽法、原子吸收光譜法、原子熒光法、X射線熒光光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等。本文主要綜述了幾種檢測(cè)砷含量的方法原理和特點(diǎn),期望人們對(duì)化妝品中的砷有更全面的認(rèn)識(shí),能更理性地選擇化妝品。

1 樣品處理方法

化妝品是各種原料調(diào)配加工成的復(fù)配混合物,基質(zhì)比較復(fù)雜,檢測(cè)過程中干擾成分較多,因此檢測(cè)前需進(jìn)行樣品的前處理。目前樣品預(yù)處理多采用濕式消解、干灰化法和微波消解法消解樣品。如果樣品消解不完全、溫度過高造成損失或者樣品浸提不完全,都有可能影響到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

干法灰化是將化妝品高溫灼燒,除去有機(jī)成分后用酸復(fù)溶。該方法可使樣品破壞徹底,操作簡便,使用試劑少,但耗時(shí)長,溫度高,易造成汞、砷等易揮發(fā)元素的損失。

濕法常壓消解和微波消解均用強(qiáng)酸消解樣品,常用的消解體系有硝酸、硝酸-過氧化氫、硝酸-硫酸、硝酸-高氯酸及硝酸-氫氟酸。但常壓消解耗時(shí)長,用酸量大,微波密閉消解結(jié)合了高壓和微波快速加熱的性能,能在短時(shí)間內(nèi)使樣品消化完全,且操作簡單,能有效防止元素的損失和減少酸損耗,是近年來常用的樣品前處理技術(shù)。

2 化妝品中砷的測(cè)定方法

2.1 砷斑法

砷斑法又稱古蔡氏法,其原理是鋅與酸作用產(chǎn)生新生態(tài)氫氣,用氯化亞錫溶液將樣品中的砷還原為三價(jià)砷,再與氫氣作用生成具有揮發(fā)性的砷化氫,遇溴化汞試紙產(chǎn)生不同程度的黃色、棕色至黑色的砷斑。砷斑顏色的深淺與樣品中砷含量成正比,將樣品砷斑與相同條件下一定量的標(biāo)準(zhǔn)砷所產(chǎn)生的砷斑比較,即可判定砷鹽的含量范圍[8-9]。

該方法操作簡便、快速、成本低、實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀,所用試劑氯化亞錫毒性較小而被廣泛應(yīng)用,是 《中國藥典》收載的藥品中砷鹽含量限度檢查的法定方法。但砷斑法重現(xiàn)性較差,所用鋅粒粒徑、醋酸鉛棉花塞的松緊、操作人員的熟練程度等都對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響,并且氯化亞錫溶液在空氣中極易被氧氣氧化失去還原性,保存不易,也會(huì)影響砷含量的測(cè)定。方波等提出將氯化亞錫溶液改為固體參加反應(yīng)也能保證其還原性,更易于保存,也可用于砷的測(cè)定[10]。

2.2 銀鹽法

銀鹽法測(cè)定砷含量的基本原理是:樣品經(jīng)灰化或消解處理后,用碘化鉀、氯化亞錫將As5+還原為As3+,As3+與鋅粒和酸作用產(chǎn)生的氫氣反應(yīng)生成砷化氫氣體,通過醋酸鉛棉去除硫化氫干擾后,用銀鹽溶液(由二乙基二硫代氨基甲酸銀-三乙醇胺-氯仿溶液配制成）吸收砷化氫氣體,砷化氫還原二乙基二硫代氨基甲酸銀生成紅棕色的膠態(tài)銀,用分光光度計(jì)通過比色標(biāo)準(zhǔn)溶液定量測(cè)定砷的含量[11-12]。張衛(wèi)國等使用硝酸銀-聚乙烯醇-乙醇溶液,以體積為1∶1∶2配制新銀鹽溶液,避免了原銀鹽溶液中氯仿對(duì)人體的傷害。但在測(cè)試應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),當(dāng)室溫低于15℃時(shí),吸收液放置8 h以上,會(huì)出現(xiàn)白色絮狀物,影響膠態(tài)銀的形成而不能使用[13-14]。另外除酸度、鋅粒顆粒的大小對(duì)反應(yīng)速度有較大的影響之外,室溫變化對(duì)砷化氫氣體與銀鹽溶液的顯色反應(yīng)影響很大。銀鹽法在檢測(cè)實(shí)踐中較為成熟,標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍較大,樣品經(jīng)過灰化后全量用于分析,避免了因樣品稀釋可能產(chǎn)生的誤差,但由于受樣品處理過程、硫化氫的干擾、鋅粒大小多種因素的影響,常出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)低,樣品平行試驗(yàn)中的相對(duì)偏差過大等問題[15]。

2.3 原子吸收光譜法

原子吸收法測(cè)定樣品中砷含量的原理是將樣品消化處理后,在原子化器中使其原子化,測(cè)定其共振線(193.7 nm）的吸收峰,從而進(jìn)行定量測(cè)定。李寶凡采用石墨爐原子吸收法測(cè)定化妝品中的砷,用硝酸-過氧化氫消化處理樣品后,加硝酸鎳溶液消除基體干擾,實(shí)驗(yàn)測(cè)定硝酸鎳最佳濃度為0.01～0.02 g/mL,硝酸鎳溶液濃度過高會(huì)使砷測(cè)定結(jié)果偏低,濃度過低則不能完全消除干擾。在石墨爐中砷原子化,測(cè)其共振線吸收峰,對(duì)砷進(jìn)行定量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果砷的回收率為98.3%～98.7%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.65%～1.50%[16]。祁熊[17]使用硝酸-過氧化氫溶液預(yù)消化樣品后,再用微波消解儀進(jìn)一步消解樣品,避免樣品中砷的殘余,以0.1 mg/mL硝酸鎳溶液為基體改進(jìn)劑,并采用多步斜坡升溫,將干燥分為90℃和120℃兩步,灰化分為550℃和1400℃兩步升溫,去除基體干擾同時(shí)保護(hù)好元素砷,并運(yùn)用塞曼扣背景使抗背景干擾能力大大提高。

原子吸收法測(cè)定砷含量具有靈敏度高、精密度好、選擇性好、操作簡便、分析速度快、自動(dòng)化檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),是大批量樣品實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的首選方法。但是該方法所用儀器昂貴,成本較高,且所用儀器較笨重,只能在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定,不適用于樣品中砷含量現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

2.4 原子熒光法

原子熒光法(AFS）測(cè)定化妝品中砷含量的原理是樣品經(jīng)消化處理后,加還原劑還原,砷可形成氣態(tài)氫化物,在原子化器中砷空心陰極燈照射下,基態(tài)砷原子被激發(fā)至高能態(tài),再返回基態(tài)時(shí)發(fā)射出特征波長的熒光,其熒光強(qiáng)度在一定條件下與被測(cè)溶液中砷濃度成正比,通過與標(biāo)準(zhǔn)比較進(jìn)行定量,進(jìn)而確定砷含量。

高衛(wèi)東等[18]使用硝酸微波消解樣品,2.0%硼氫化鉀作為還原劑、體積分?jǐn)?shù)5%的硝酸溶液作為載流液,選擇合適的儀器條件,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程If=27.440C+127.209,r=0.9988,檢出限為0.0407 μg/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5%,平均加標(biāo)回收率95.1%。顏小翔等[19]用硝酸-高氯酸處理樣品,能提高樣品的消解,硝酸、高氯酸屬于揮發(fā)性酸,不干擾測(cè)定。由于硫脲-抗壞血酸溶液穩(wěn)定性不好,保存不易,抗壞血酸還原性極強(qiáng),容易被氧化,造成實(shí)驗(yàn)試劑的浪費(fèi)和不方便,他們提出使用硫脲代替硫脲-抗壞血酸溶液。由于砷及其化合物在水中只能微溶,在鹽酸中可溶,他們使用鹽酸代替水對(duì)樣品的溶解、洗滌、消解等,避免實(shí)驗(yàn)樣品的損失。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,砷的回收率為97.6%～101.88%,砷含量的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.0%。張愛平、張萬峰等研究了原子熒光光譜法同時(shí)測(cè)定化妝品中汞和砷含量的方法。討論了樣品前處理?xiàng)l件、儀器條件的優(yōu)化、離子的干擾和消除、酸度、硼氫化鉀溶液濃度、預(yù)還原劑、載流液對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果表明原子熒光光譜法抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、檢出限低、回收率高,可廣泛用于化妝品中砷、汞含量的檢測(cè)[20-21]。

2.5 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS）是將電感耦合等離子體技術(shù)與質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)合起來的一種新分析方法。樣品在高溫離子源中蒸發(fā)、離解、原子化和電離,使樣品中的元素形成一價(jià)正離子。在真空系統(tǒng)內(nèi),正離子被拉出并按質(zhì)荷比分離,檢測(cè)器將離子轉(zhuǎn)化為電子脈沖,然后由積分測(cè)量線路計(jì)數(shù),電子脈沖的大小與樣品中分析離子的濃度有關(guān),通過與已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較,即能實(shí)現(xiàn)未知樣品的痕量元素定量分析。

林平等[22]用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定化妝品中的As、Hg和Pb,采用內(nèi)標(biāo)元素鈧校正砷,銪校正鉛和汞,能有效克服儀器的基體效應(yīng),提高了實(shí)驗(yàn)的精確度和準(zhǔn)確度。通過對(duì)10組樣品進(jìn)行砷的測(cè)定,方法檢出限為:0.03～0.05 ng/mL,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3%～5.0%,回收率為95%～105%。劉少輕等[23]采用硝酸-氫氟酸體系微波消解樣品,外標(biāo)法繪制工作曲線,內(nèi)標(biāo)法校正基體效應(yīng),同時(shí)測(cè)定化妝品中砷、鉛、汞、鉻、鈹、鎘、銻、鉈等八種有害金屬元素,方法檢出限為0.03～6.0 ng/g,加標(biāo)回收率為91.2%～110.8%。符傳武等[24]建立了一種無需使用內(nèi)標(biāo)溶液就能同時(shí)測(cè)定美白祛斑化妝品中汞、砷、鉛、鎘、鉻五種元素的外標(biāo)ICP-MS法。將樣品經(jīng)硝酸和過氧化氫微波消解后,測(cè)定發(fā)現(xiàn):汞、砷、鉛、鎘、鉻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在0～100 ng/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)為0.9998～1.0000,各元素最低檢出濃度均小于0.1 mg/kg,加標(biāo)回收率在97.5%～108.6%之間。該方法簡便、靈敏,有較低的檢出限,具有良好的精密度和準(zhǔn)確度?？梢?電感耦合等離子體質(zhì)譜法具有分析速度快、靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、干擾少,還能同時(shí)進(jìn)行多種元素的測(cè)定等優(yōu)點(diǎn),但實(shí)驗(yàn)所用等離子體質(zhì)譜儀比較昂貴,消解處理過的樣品是酸性,容易對(duì)質(zhì)譜儀造成損傷,減少質(zhì)譜儀使用次數(shù),增大實(shí)驗(yàn)支出經(jīng)費(fèi),因此限制了電感耦合等離子體質(zhì)譜法的應(yīng)用。

2.6 X射線熒光光譜法

X-射線熒光光譜法進(jìn)行定性和定量分析的基本原理是:當(dāng)試樣受到高能量子照射時(shí),核的內(nèi)層電子吸收輻射能量后發(fā)生躍遷,在內(nèi)層電子軌道上形成空穴處于激發(fā)態(tài),此時(shí)整個(gè)原子體系的穩(wěn)定性很差,在極短的時(shí)間內(nèi),體系中處于較高能態(tài)的電子會(huì)自發(fā)躍遷回到內(nèi)層填充空穴,而使原子恢復(fù)到低能的狀態(tài),同時(shí)將過剩的能量以X-射線的形式放出,所產(chǎn)生的X-射線即為代表各元素特征的X-射線熒光譜線。通過測(cè)定樣品中每種元素輻射出的特征X-射線的波長,即能夠?qū)悠分械脑剡M(jìn)行定性分析。樣品中每種元素所輻射出的特征X-射線的強(qiáng)度與該元素在樣品中的質(zhì)量百分濃度之間存在一定的線性關(guān)系,采取恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行校正后,根據(jù)譜線強(qiáng)度即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)元素的定量分析[25]。

楊樂萍等[26]用聚焦式X-射線熒光光譜儀測(cè)定液體化妝品中的鉛、砷,測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5.0%,其檢出限分別為3.0、1.0 mg/L,均與標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定結(jié)果相符,證明X-射線熒光光譜法的可行性。但由于溶解的樣品液面存在反光、不平正等,會(huì)影響X射線儀的對(duì)焦,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們提出一種新進(jìn)樣方法——瓶口貼膜法,用聚酯膜加以鞏固樣品溶液的液面,防止液面的反光對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果造成影響。王謙等[27]建立懸浮進(jìn)樣-全反射X射線熒光光譜法(TXRF）法對(duì)膏霜類化妝品中Pb、As、Hg元素含量進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明鉛、砷、汞在0.01～1.60 μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好(R2≥0.998）, 檢出限分別為0.005、0.004和0.006 μg/mL,測(cè)定精密度分別為7.8%～14.9%、6.6%～13.3%和7.6%～14.6%。X射線熒光光譜與一般的原子發(fā)射光譜相比譜線簡單、干擾較少、易解析和進(jìn)行定性分析；檢測(cè)時(shí)間短；并且分析儀器從光源到各個(gè)部件都具有極高穩(wěn)定性使精準(zhǔn)度顯著提高,且操作便捷,易于進(jìn)行自動(dòng)化及在線分析。

3 結(jié) 語

檢測(cè)化妝品中砷的含量,砷斑法是應(yīng)用最早,實(shí)踐最成熟的方法,但僅限于對(duì)樣品的定性檢測(cè),無法做到定量測(cè)定。銀鹽法實(shí)驗(yàn)簡便快速,不需要昂貴儀器,適合所有實(shí)驗(yàn)室開展,但反應(yīng)時(shí)間長,試劑用量較多,重現(xiàn)性較差,靈敏度較低。隨著消費(fèi)者對(duì)化妝品安全性的日益重視,對(duì)其中有害成分含量測(cè)定的準(zhǔn)確性要求不斷提高,更靈敏、快速、簡便的儀器分析方法,如原子吸收光譜法、原子熒光法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法和X-射線熒光光譜法應(yīng)用越來越廣泛。