ICP-AES法同時(shí)測定化妝品中多種元素

孫劍，曾宇陽，張春德(廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，廣東 廣州 514117)

0 引言

作為常見日用品，化妝品中可能存在有毒有害物質(zhì)，給人體帶來較大危害，如Cr元素過量將引發(fā)水腫、高血壓等癥狀。考慮到市面上化妝品種類、數(shù)量繁多，在化妝品中元素測定上需要采取高效測定方法。而利用ICP-AES法可以實(shí)現(xiàn)多種元素同時(shí)測定，為化妝品質(zhì)量檢測提供有力技術(shù)支撐。

1 ICP-AES法概述

采用ICP-AES法，將電感耦合等離子矩當(dāng)成是激發(fā)光源，能夠達(dá)到6 000～8 000 K等離子體焰矩溫度。將檢測試樣送入霧化器后，由氬載氣帶入焰矩，其中組分將發(fā)生原子化變化，經(jīng)過電離、激發(fā)后以光的形式發(fā)射能力[1]。而不同元素電離后將回到基態(tài)，發(fā)射對應(yīng)波長的特征光譜。通過分析光的波長和強(qiáng)弱程度，能夠?qū)崿F(xiàn)元素定性和定量分析[2]。ICP-AES法可以達(dá)到較高精密度和準(zhǔn)確度，方法檢出限較低，擁有較寬線性范圍，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多元素快速測定。非法定單位

2 ICP-AES法同時(shí)測定化妝品中多種元素

2.1 測定條件

2.1.1 設(shè)備儀器

Optima3000等離子原子發(fā)射光譜儀，由美國Perkin Elmer公司生產(chǎn)，可以達(dá)到40 MHz高頻頻率和1.3 kW的入射頻率。使用儀器開展ICP-AES元素測定試驗(yàn)，需要預(yù)燃40 s，積分5 s，冷卻氣、載氣和輔助氣的流量分別達(dá)到15 L/min、0.8 L/min和0.5 L/min。樣品處理方面，配備CP225D電子天平(德國Sartorius)、MDS 2003F微波消解儀(北京北科恒信科學(xué)器材有限公司)、Milli-Q Advantage A10超純水儀(美國Millipore)。

2.1.2 試劑溶液

對化妝品中Sb、Cr、Cd和Nd四種元素進(jìn)行同時(shí)測定，需要采用中國計(jì)量科學(xué)院研究院制備的國家標(biāo)準(zhǔn)溶液，具體包含：1.0 g/L的Sb標(biāo)準(zhǔn)液、1.0 g/L的Cr標(biāo)準(zhǔn)液、1.0 g/L的Cd標(biāo)準(zhǔn)液和1.0g/L的Nd標(biāo)準(zhǔn)液。使用的濃硝酸、氫氟酸、高氯酸等試劑均為優(yōu)級純，使用的水為制備的超純水。

2.2 測定方法

2.2.1 樣品處理

化妝品成分復(fù)雜，各種物質(zhì)間的物化性質(zhì)差異較大，樣品前處理方法直接影響結(jié)果準(zhǔn)確性。

濕法消化法應(yīng)用廣泛，在樣品處理階段對市面常見四種化妝品進(jìn)行采樣，分別為粉底液、面霜、乳液和口紅，依次編號為1#、2#、3#和4#，分別稱取0.5 g放入消化管。添加10 mL濃硝酸浸泡，緩慢升溫至160 ℃消解試樣。期間，應(yīng)緩慢搖動，確保溶解均勻，直至消解液體積不超1 mL可以停止加溫，等待冷卻至室溫。添加1 mL高氯酸，消解至冒出白煙，溶液變?yōu)辄S色或無色，體積不超1 mL。確認(rèn)完全消解后，可以定量轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，利用超純水定容后過濾，并做空白試驗(yàn)比照。口紅、粉底液類化妝品多含有蠟質(zhì)、滑石粉、油脂類物質(zhì)，消解需要添加過氧化氫，并添加適量氫氟酸消解，確保能夠獲得清液。

微波消解法具有元素?fù)p失少、使用試劑少和消解能力強(qiáng)等優(yōu)勢。在樣品前處理階段，分別取0.5 g試樣放入聚四氟乙烯溶樣杯中，用水濕潤后添加8 mL濃硝酸浸泡。使用電加熱設(shè)備將溫度升至130℃，經(jīng)過30 min預(yù)反應(yīng)后冷卻至室溫，添加1.0 mL過氧化氫。將樣杯放入溶樣罐中，在高壓密封條件下進(jìn)行微波消解。壓力達(dá)到0.5 MPa，經(jīng)過5～10 min后壓力下調(diào)至1 MPa，反應(yīng)5 min后，分別在1.5 MPa和2 MPa條件下各消解2～3 min。取出冷卻至室溫后，在160℃溫度條件下使其中酸性物質(zhì)揮發(fā)，直至溶液體積不超1 mL。利用10 mL容量瓶定容后可以用于測試，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2.2.2 測量參數(shù)

在測定化妝品中多種元素時(shí)，結(jié)合儀器譜線庫對不同元素譜線進(jìn)行設(shè)定，通過比較精密度和信噪比篩選得到元素分析線，可以確定Sb、Cr、Cd和Nd的分析線依次為206.836 nm、228.802 nm、267.716 nm、406.109 nm。在15 mm的高度條件下進(jìn)行觀察，需要使溶液達(dá)到1.5 mL/min提升量，時(shí)間為40 s。儀器功率設(shè)定為13 kW，頻率設(shè)定為27.12 MHz，將霧化和輔助氣流量分別控制為0.8 L/min和0.2 L/min。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 曲線方程及檢出限

按照要求設(shè)定測試參數(shù)后，將1 mL的4種元素混合標(biāo)準(zhǔn)液放入100 mL容量瓶中，利用7%硝酸定容，獲得0.1 mg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液。取10 mL標(biāo)準(zhǔn)液在100 mg容量瓶中定容，獲得1 mg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液。分別對濃度為0 mg/L、0.1 mg/L、1.0 mg/L、10 mg/L標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行測定，可以完成各元素濃度X和響應(yīng)值Y的線性回歸分析，繪制各自標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。按照3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，能夠獲得濃度值檢出限，如表1所示，4種元素檢出限均低于0.02 mg/kg，線性關(guān)系良好。

表1 Sb、Cr、Cd和Nd元素曲線方程及檢出限

2.3.2 樣品檢測結(jié)果分析

從1～4#樣品測定結(jié)果來看，僅口紅并未檢測出4種元素，也只有粉底液中同時(shí)包含4種元素，其他兩種化妝品中均無Sb。從總體來看，樣品中各種灌輸含量并未超出規(guī)定限制。為確定方法精密度、重復(fù)性能否達(dá)到要求，取粉底液樣品進(jìn)行反復(fù)10次測定，對Sb、Cr、Cd和Nd始終元素平均測定結(jié)果展開分析，采用SPSS軟件處理結(jié)果數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD。開展加標(biāo)回收試驗(yàn)，在樣品中添加30～500 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。如表2所示，為試驗(yàn)測得的結(jié)果。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

2.3.3 不同前處理方法比較

考慮到粉底液處理具有一定特殊性，選取面霜和乳液作為研究對象，分析不同前處理方法給測定結(jié)果帶來的影響。如表3所示，采用不同消解方法對Cr和Cd的測定影響不大，但對Nd的測定結(jié)果將產(chǎn)生明顯影響。分析原因可知，相較于濕法消解，微波消解能夠產(chǎn)生更徹底的消解效果，對Nd的消解可以產(chǎn)生明顯作用，實(shí)現(xiàn)幾種元素充分提取，因此測定值更加精確。

表3 不同前處理方法測得結(jié)果比較 單位：mg/kg

3 結(jié)語

采用ICP-AES法對化妝品中Sb、Cr、Cd、Nd元素進(jìn)行同時(shí)測定，不僅操作簡單，靈敏度高，同時(shí)方法重現(xiàn)性好，元素回收率高，能夠滿足化妝品檢測要求。在實(shí)踐操作中，配合采用微波消解方法進(jìn)行樣品處理，可以減少試劑用量的同時(shí)，提高結(jié)果精確度，因此能夠體現(xiàn)更高檢測技術(shù)水平。