化妆品中甲醛含量的测定方法

本科学年论文 学 院 化学化工学院 专 业 应用化学 年 级 2010 级 姓 名 刘 娇 论文题目 化妆品中甲醛含量的测定方法 指导教师 裴强 职称 讲师 成 绩 学号：20105052036 1 2012 年 5 月 8 日 目 录 摘要1 关键词1 Abstract1 Keywords 1 前言1 1 化妆品的组成以及甲醛(释放剂)的作用2 2 甲醛的危害以及主要化妆品生产国所采用的对策2 3 化妆品中甲醛含量的检测方法3 3.1 分光光度法3 3.1.1 乙酰丙酮法3 3.1.2AHMT 分光光度法3 3.1.3 变色酸法(CTA 法) 3 3.1.4 品红亚硫酸比色法4 3.2 色谱法4 3.2.1 薄层色谱法4 3.2.2 气相色谱法4 3.2.3 高效液相色谱法5 3.3 固相微萃取(SPME)和同位素稀释质谱(ID-MS)联用法 5 结语6 参考文献7 化妆品中甲醛含量的测定方法 姓名：刘 娇 学号：20105052036 化学化工学院 应用化学班 指导教师：裴强 职称：讲师 摘要：甲醛由于其亲水性好、杀菌效率高、价格低廉以及不受体系中的酸碱度 的影响等优点,而用作化妆品的防腐剂。但甲醛对人体健康的危害很大,因此需 要对化妆品中的甲醛含量进行检测。本文详细介绍了测定化妆品中甲醛含量的 方法,并对每种方法进行评价和总结。随着化妆品防腐技术的不断发展,未来的 化妆品中将会彻底禁用甲醛。 关键词：甲醛、化妆品、测定方法 Abstract: Formaldehyde is used as one kind of preservatives in cosmetics due to its following advantages: good hydrophility, high efficient sterilization ability, low price and unaffected pH value in the system. However, formaldehyde does harm to human health. Therefore, the content of formaldehyde in cosmetics should be determined. In this paper, determination methods of formaldehyde in cosmetics are introduced in detail. And each method is evaluated and summarized. With the development of the preservatives in cosmetics, the formaldehyde will be forbidden in the cosmetics in future. Keywords：Formaldehyde,Cosmetics,Determination method 前言 随着经济的发展和生活水平的提高,人们对化妆品的需求量不断增大,近年 来化妆品种类的多样化、系列化、功能的专业化,使其使用范围也更加广泛,并 且成为日常生活中的必需品。与此同时,有关化妆品引起的健康危害及其它不安 全中毒事故问题的报道也日益增多,性质日渐严重,已逐渐发展成为现代公害病, 直接影响广大消费者的身心健康。因此,关于化妆品的安全问题,就显得越来越 突出和重要。广东省卫生防疫站于 1996 年 10 月-12 月对广东省 30 个单位的香 波样品进行了甲醛含量的检测,结果显示香波中甲醛使用率 82.2%,产品超标 21.6%1;深圳市福田区疾病预防控制中心于 2004 年初对深圳市售和美容院化妆 品中洗护发类、洁面乳、护手霜、润肤霜、眼霜等 5 类化妆品共 62 份样品进行 2 检测,检测结果表明甲醛检出率 37%2。甲醛(formaldehyde)是具有较强刺激性 气味的无色气体,应用范围非常广泛,在化妆品行业中,可作生产车间空气消毒的 经济实用的蒸熏消毒剂或某些产品的防腐杀菌剂、指甲硬化剂、假睫毛粘结剂 等，而且甲醛对人体的危害很大,因此,对化妆品中的甲醛进行准确检测尤为重 要。本文介绍了化妆品中甲醛含量的检测方法,并对每种方法进行了评价和总结。 1 化妆品的组成以及甲醛(释放剂)的作用 化妆品是一种功能性的精细化工产品。它是由基质加上其它如抗氧化剂、 防腐剂、香精、表面活性剂、保湿剂、色素及皮肤渗透剂等组成。基质原料主 要是油性原料,包括油脂类、蜡类、碳氢化合物以及组成这些成分的高级脂肪酸、 高级醇类。为了防止化妆品的油脂、蜡、烃等油性成分接触空气中的氧,发生氧 化作用,产生过氧化物、醛、酸等,使化妆品变色、酸败、质量下降,需要在化妆 品中添加抗氧化剂,常用的抗氧化剂有生育酚、特丁基羟基小茴香脑、特丁基羟 基甲苯、没食子酸丙酯等等。防腐剂有尼泊金酯类如尼泊金甲酯、乙酯、丙酯、 丁酯和甲醛及其复合物等。化妆品中常用的乳化剂,主要是离子型和非离子型两 种。保湿剂有甘油、丙二醇、山梨醇、乳酸钠等。此外可适量加用皮肤渗透剂, 如氮酮,可帮助皮肤吸收。甲醛和甲醛释放剂是化妆品中常用的杀菌防腐剂,主 要是及时杀灭化妆品中的微生物,以防止微生物的污染。 2 甲醛的危害以及主要化妆品生产国所采用的对策 甲醛由于其亲水性好、杀菌效率高、价格低廉以及不受体系中的酸碱度的 影响等优点,常用于洗发香波、调理剂、沐浴露、头发定型剂和除臭剂等化妆品 的防腐。但甲醛容易挥发,有难闻的异味。甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的 刺激作用,甲醛是原浆毒物质,能与蛋白质结合使蛋白质失活,而蛋白质又使甲醛 失去杀菌活性。低浓度甲醛对人体影响主要表现在皮肤过敏、咳嗽、多痰、失 眠、恶心、头痛等。皮肤直接接触甲醛就可引起过敏性皮炎、色斑、坏死。低 浓度甲醛能抑制汗腺分泌,使皮肤干燥。甲醛对中枢神经系统的影响是明显的。 而且甲醛还能使人体肝、肺功能异常以及免疫功能出现异常等。此外,甲醛易与 化妆品中的香精发生反应,改变香精原有的香味,同时也降低了甲醛的杀菌活性。 因此,世界上主要的化妆品生产和消费国纷纷出台法规,严格限制甲醛在化妆品 中的含量。日本早在 1974 年 9 月 26 日厚生省第 34 令号中指定甲醛是有害物质,在 3 假睫毛使用的粘接剂中允许容量为 75g/g 以下,并在 1986 年 3 月 12 日日本药 审节第 100 号通知中规定甲醛为禁用品,并规定在常规化妆品中不准添加甲醛。 欧洲和美国食品药品管理局规定化妆品中甲醛的浓度不得超过 0.2%,如果甲醛 的浓度超过 0.05% ,就必须在化妆品的标签上标明“含有甲醛”字样 3,4。我国 的化妆品卫生规范中规定甲醛为限用物质,作为防腐剂其浓度不得大 0.2%5; 在指甲硬化剂中,甲醛的浓度不得大于 5%,同时对于特殊用途的化妆品必须检验 其中甲醛的含量。 3 化妆品中甲醛含量的检测方法 目前化妆品中甲醛的测定方法主要有分光光度法、色谱法、固相微萃取和 同位素稀释质谱联用法。 3.1 分光光度法 3.1.1 乙酰丙酮法 利用甲醛与乙酰丙酮及铵生成黄色化合物二乙酰基二氢二甲基吡啶后,进行 分光光度测定。由于有的待测溶液或显色后的溶液呈现轻度混浊,为了消除浊度 对吸光度的干扰,在实验溶液中加入不含乙酰丙酮的醋酸铵缓冲液,作为校正液, 可基本上消除干扰。此法最大的优点是不受乙醛的干扰,而且方法简便、稳定性 好、误差小、精密度好、变异系数小、试样回收率高,最低检测限为 0.48g/10mL;缺点是样品预处理方法较烦琐费时,在含 SO2 的环境中测定有一 定影响,使用 NaHSO3 作为保护剂则可以消除 6,7。我国化妆品卫生规范中 应用乙酰丙酮分光光度法测定化妆品中甲醛 5。 3.1.2AHMT 分光光度法 化妆品中的甲醛与 4-氨基-3-联氮-5-巯基-1,2,4 三氮杂茂在碱性条件下缩 合,然后经高碘酸钾氧化成 6-巯基-5-三氮杂茂4,3-b-s-四氮杂苯紫红色化合 物,其色泽深浅与甲醛含量成正比。在检测过程中应该注意:(1)在加 AHMT 溶液 后应轻轻颠倒混匀,否则会影响下一步缩合反应,使结果产生误差;(2)若样品溶 液中含有大量的碱土金属,样品在显色时可能产生混浊,加少量 EDTA 即可消除影 响。AHMT 分光光度法具有方法简便、灵敏度高,干扰物质少的优点。 3.1.3 变色酸法(CTA 法) 甲醛在浓硫酸中可与变色酸(1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸)作用形成紫色化合 物,该化合物最大吸收波长在 580nm 处,可用分光光度法进行分析测定。该法的 4 优点是操作简便、快速灵敏,缺点是在浓硫酸介质中进行,不易掌握,而且酚共存 时有干扰,当有 0.002mg 以上的酚存在时,就会使甲醛测定结果偏低。因此,变色 酸法只有在没有酚共存时才适用,不同的醛类、烯类化合物及 NO2 等对测定呈正 干扰或负干扰。 3.1.4 品红亚硫酸比色法 甲醛与品红亚硫酸作用呈现玫瑰红色,遇酸后生成浅蓝色化合物。很多醛类 化合物都能与品红亚硫酸反应呈玫瑰红色,但是在强酸溶液中,颜色将消失;只有 甲醛与品红亚硫酸反应产物由玫瑰红色转变为蓝色,该方法主要是利用甲醛特殊 反应。甲醛与品红亚硫酸作用,生成蓝紫色化合物,根据颜色深浅与标准系列比 较定量 8。该方法的优点是简便灵敏,其它醛和酚不干扰测定,缺点是褪色快,如 果没有其它醛类化合物共存时,则可直接用玫瑰红色产物比色测定甲醛含量,灵 敏度和稳定性都比蓝色产物好。综上所述,基于朗白-比尔定律的分光光度法,是 测量化妆品中甲醛含量的一种非常可靠和有效的手段。虽然该方法简便、灵敏、 快捷和易于推广,但在实际检测过程中发现,此法易受样品基质及试剂颜色等因 素影响,尤其是一些加入珠光粉的样品,其基质本体通过离心、过滤等方法均难 以去除,使该方法的准确度受到很大影响。 3.2 色谱法 3.2.1 薄层色谱法 样品中甲醛经浸提、分离、衍生、浓缩手续后,用薄层展开。然后根据其在 薄层上显示的荧光斑点的 R f 值与标准进行比较定性。此方法是使甲醛生成 2,4-二硝基苯肼衍生物。在加入荧光剂的薄层色谱板上用紫外灯进行确认。本 法甲醛的检出灵敏度比常用的变色酸法、乙酰丙酮法低,但可和其它的醛酮分离,其 优点是可以确认甲醛。本法可精确检测 1g 样品中含有 400g 以上的甲醛,而化 妆品以防腐目的而加入的甲醛,一般在 0.05%(500g/g)以上,适合本法测定范 围。薄层色谱的检出下限是 0.025g(涂布 5gHCHO/10mL CCl4)。因此,如仅 以定性为目的,通过增加样品量,减少溶剂量可检出更微量的甲醛。薄层色谱法 手续较繁,但其特异性强,可以作为确认方法。 3.2.2 气相色谱法 气相色谱法的原理是将样品中的游离甲醛和 2,4-二硝基苯肼衍生化后,经 甲苯萃取,用气相色谱进行定性、定量。广东省疾病预防控制中心建立了测定化 5 妆品中游离甲醛的衍生气相色谱法。其采用的色谱柱条件为:色谱柱: HP21、30m0.32mm0.25m;温度:检测器 250、进样口 200、柱温 180;尾 吹+柱流量:高纯氮 50mL/min、不分流进样。该方法最小检测量可达 5.75pg;在 8.3166g/L 浓度范围内,线性关系良好。对于基质为有色或不透明的样品,本 方法准确度显著高于乙酰丙酮分光光度法。衍生气相色谱法测定化妆品中的游 离甲醛,灵敏、准确,简单可行,且不受样品基质及试剂颜色等因素干扰,而且线 性范围检出限、回收率和精密度均满足分析的要求 9。此外,还可应用其它的色 谱柱和色谱条件来对化妆品中的甲醛进行检测,如色谱柱:玻璃柱 1m3mm,填充 涂有 2%OV-22 的 Chromos orb W AW DMCS60-80 目;柱温 190、进样口温度 240;检测器:电子捕获检测器 Ni63,温度 240;载气:氮气;流速:60mL/min。 3.2.3 高效液相色谱法 常规的测定化妆品中游离甲醛含量的分光光度计方法不适合于含有甲醛释 放剂化妆品中游离甲醛的测定,因为在测定过程中甲醛释放剂放出额外的甲醛。 而高效液相色谱法则可很好地解决这一问题。高效液相色谱法的检测原理是:甲 醛与 2,4-二硝基苯肼反应生成 2,4-二硝基苯肼的甲醛衍生物。经高效液相色谱 分离,紫外检测器检测,以标准品的保留时间定性,峰面积定量,测得甲醛含量 10。 北京大学公共卫生学院建立化妆品中甲醛的高效液相色谱测定方法。采用四氢 呋喃-水(9:1)的混合溶液作为溶剂溶解样品。柱前衍生,使样品中甲醛与 2,4- 二硝基苯肼生成衍生物,反相高效液相色谱法分离测定,紫外检测器检测。检测 的色谱条件为:色谱柱:MicroPak MCH-5,150mm4mm i.d. (美国 Varian 公司) ;流 动相:乙腈-水(40:60) ;流速:1.0mL/min;紫外检测波长:355nm;柱温:室温。检 测过程中需要固定乙腈与水混合溶剂的配比,否则会改变衍生试剂与甲醛衍生物 的分离度。当衍生试剂用量0.6mL 时,甲醛衍生物吸光度无显著性差异,本检 测方法确定衍生剂用量为 0.6mL。此外,涡旋萃取时间对甲醛衍生物吸光度无显 著影响。当甲醛含量在 2.040.0g 范围内,甲醛含量与峰面积间有良好的线性 关系。本方法甲醛检出限为 1.2g。采用高效液相色谱法检测化妆品中的甲醛 样品预处理方法简便省时,方法的准确度、精密度高,适用范围广 11。综上所述,采 用色谱法来检测化妆品中的甲醛,通常都需要对甲醛进行柱前衍生处理,主要是 因为气相色谱法和液相色谱法直接测定时灵敏度不高,但通过衍生后,能提高灵 敏度。色谱法测量化妆品中甲醛手续不复杂,在国外被普遍采用。 6 3.3 固相微萃取(SPME)和同位素稀释质谱(ID-MS)联用法 固相微萃取是 20 世纪 90 年代初提出并发展起来的快速、灵敏、方便及无 溶剂、相对独立于仪器设计,易于自动化,并适用于气体和液体样品的新颖的样 品前处理技术。该项技术的最大特点是在一个简单的过程中同时完成取样、萃 取、富集,它与各种分析方法相结合对有机物特别是挥发性和半挥发性有机物的 分析已经得到了深入的研究和广泛的应用。SPME 是基于用固定相的熔融石英纤 维来吸附、富集样品中的待测物质。SPME 操作步骤简单,主要包括吸附和解吸 两个过程。吸附过程是将涂有固定相的萃取头插入样品中,待测物在涂层与样品 之间进行分配直至平衡,这一过程遵循相似相容原理,是物理吸附过程,可快速达 到平衡。 解析过程是将萃取头插入其他分析仪器的注射口,当待测物脱附以后,可进行分 离和定量检测。SPME 的解析过程随后续分离手段的不同而不同 12,13。ID-MS 主 要是用在痕量分析中 14。与其它校准方法相比,ID-MS 具有更高的精确度并具有 补偿基体效应的能力。目前,将 SPME 与 ID-MS 有机结合起来,充分利用两种新型 技术的优点,来分析化妆品中甲醛的含量。先用五氟苯肼与甲醛进行衍生反应。 衍生生成的腙被吸附到聚(二甲基硅氧烷)-二乙烯基苯涂覆的吸附头上,然后用 气相色谱-质谱进行分析。通过使用稳定的同位素标志类似物作为内标物来进行 定量。对于不同的化妆品,检测结果的相对标准偏差小于 10%,样品的回收率在 89.00101.23%。检测极限为 0.39g/L。与其它方法相比,用该方法检测化妆 品中的甲醛具有简便、快捷和可靠等优点 15。 结语 甲醛作为一种高效防腐剂,在化妆品中获得了较为广泛的应用。但由于甲醛 对人体的危害很大,其在化妆品中的应用也在某种程度上受到限制 16。准确、 快速确定化妆品中甲醛含量,除了应根据样品所需的测定指标要求外,还需考虑 化妆品样品的预处理、自身能承受的经济成本等因素。近年来,对化妆品中甲醛 的含量进行高效、准确的测量技术发展很快。尤其是采用色谱法一直是研究的 热点,极大地推动了化妆品中甲醛检测技术的发展。今后,为了更加快捷和准确 分析化妆品中甲醛的含量,应积极研究和开发高新分离与精确的分析联用技术。 当然,随着化妆品防腐技术的不断发展,未来的化妆品中将会彻底禁用甲醛。 7 参考文献 1.许瑛华,连晓文.化妆品香波中甲醛检出情况J.广东卫生防疫,1997,23(2):71-72. 2.戴京晶,刘奋,梁伟,等.深圳市售化妆品中防腐剂使用状况分析J.中国卫生检验杂志, 2004,14(4):477-478. 3.Food and Drug Administration, Cosmetic Handbook,3. 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