化妝品中丙烯酰胺及其檢測的研究進展

陸興毅

[摘要] 丙烯酰胺是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的原料，在化妝品中存在的微量丙烯酰胺是生產(chǎn)過程中添加聚丙烯酰胺引入的。由于丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性和潛在致癌性，已被列為化妝品中的限制使用成分，加強化妝品中丙烯酰胺的監(jiān)測具有重要意義。本文綜述了丙烯酰胺的來源、用途和危害性，總結(jié)了目前化妝品中丙烯酰胺測定的所用的樣品前處理方法，以及丙烯酰胺氣相色譜法、液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等各種檢測方法的最新研究進展，同時對化妝品樣品中丙烯酰胺檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望，表明采用串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（如GC-MS/MS、LC-MS/MS）對進行復(fù)雜樣品中丙烯酰胺進行檢測是未來的發(fā)展趨勢。

[關(guān)鍵詞] 丙烯酰胺；化妝品；檢測方法

[中圖分類號] O657.63 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2014）07-52-04

Research progress of acrylamide in cosmetics and its detection

LU Xingyi

Baise Institute for Food and Drug Control of Guangxi， Baise 533000， China

[Abstract] Acrylamide is the raw material of production of polyacrylamide， trace amounts of acrylamide is introduced during cosmetic processing process. Acrylamide is a kind of prohibited substances in cosmetics due to the potential nerve toxicity and carcinogenicity， the quantity of acrylamide is also to be considered a marker of cosmetic quality. The properties， applications and toxicity of acrylamide in cosmetics are reviewed briefly. The sample pretreatment and determination methods of acrylamide in cosmetic， such as gas chromatography， gas chromatography-mass spectrometry and liquid chromatography-mass spectrometry are introduced. The tendency in the determination of acrylamide in cosmetic is predicted， Tandem mass spectrometry， such as GC-MS/MS and LC-MS/MS， will be the development of technology to determinate acrylamide in complicated cosmetic.

[Key words] Acrylamide； Cosmetic； Determination Methods

丙烯酰胺是一種白色晶體化學(xué)物質(zhì)，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的原料，具有中等毒性。淀粉類食品在高溫加工過程中會產(chǎn)生丙烯酰胺，2002年4月瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的Margareta Tornqvist教授首次在油炸及焙烤的馬鈴薯和谷物類食品中發(fā)現(xiàn)了丙烯酰胺（acrylamide）[1]，丙烯酰胺具有神經(jīng)和生殖毒性，長期接觸會導(dǎo)致細胞DNA的損傷。同時，丙烯酰胺有較強的組織滲透性，可以通過未破損的皮膚、黏膜、肺和消化道進入人體，經(jīng)口攝入為吸收丙烯酰胺最快速和最完整的途徑，并且無法代謝排出[2]。早在1994年，國際腫瘤機構(gòu)（IARC）已把丙烯酰胺歸為2A級致癌物質(zhì)[3]。本文綜述了化妝品中的丙烯酰胺及其來源、用途和危害，并總結(jié)了化妝品中丙烯酰胺的檢測原理和方法。

1 化妝品中的丙烯酰胺及危害

丙烯酰胺并非化妝品成分，在化妝品中存在的微量的丙烯酰胺是生產(chǎn)過程中添加聚丙烯酰胺引入的。聚丙烯酰胺作為黏合劑、增稠劑、調(diào)理劑、成膜劑、發(fā)用定性劑等廣泛用于化妝品中[4]，如在洗發(fā)香波中用作穩(wěn)泡劑和穩(wěn)定劑，在保濕露、手霜、體露、剃須霜等中起潤滑和軟化作用。由于在聚合反應(yīng)過程中丙烯酰胺單體實際上難以全部參與反應(yīng)，因而丙烯酰胺單體可能作為雜質(zhì)殘留于聚丙烯酰胺制品中。研究表明，人體可通過消化道、呼吸道、皮膚黏膜等多種途徑接觸而吸收丙烯酰胺，其中，經(jīng)消化道和皮膚吸收主要見于職業(yè)暴露，而消化道吸收則見于某些食物的攝入[5]。化妝品應(yīng)用于人體體表，其組分的主要吸收途徑為經(jīng)皮吸收。丙烯酰胺進入體內(nèi)后，與DNA上的鳥嘌呤結(jié)合形成加合物，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)損傷和基因突變，因此，其被認為是丙烯酰胺的主要致癌活性代謝產(chǎn)物[6]。此外，丙烯酰胺還具有神經(jīng)毒性作用，長期接觸會出現(xiàn)嗜睡、情緒和記憶改變、幻覺和振顫等癥狀[7]。我國化妝品衛(wèi)生規(guī)范[8]及歐盟化妝品規(guī)程[9]中均明確規(guī)定丙烯酰胺為化妝品禁用組分，規(guī)定在非沖洗的護體化妝品中丙烯酰胺單體最大殘留量0.1mg/kg，用于其他產(chǎn)品，丙烯酰胺單體最大殘留量0.5mg/kg。美國化妝品原料評價委員會專家評審組將聚丙烯酰胺列為化妝品中限制使用成分，規(guī)定丙烯酰胺單體濃度應(yīng)小于5mg/kg[10]。據(jù)國家食品藥品監(jiān)督管理總局網(wǎng)站消息，2013年國家化妝品監(jiān)督抽檢工作結(jié)果顯示，共監(jiān)督抽檢產(chǎn)品505批，不合格產(chǎn)品6批，其中4批產(chǎn)品檢出禁用物質(zhì)，2批產(chǎn)品檢出限用物質(zhì)超標。其中，由某企業(yè)生產(chǎn)的美白保濕霜被檢出丙烯酰胺含量為限值的23倍。

2 化妝品中丙烯酰胺檢測方法

由于丙烯酰胺分子量較低、極性較高，且缺乏明顯的發(fā)色團（共軛雙鍵、三鍵、苯環(huán)）等性質(zhì)使得定量分析丙烯酰胺比較困難[11]。我國食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布了化妝品中丙烯酰胺的測定方法《化妝品中丙烯酰胺檢測方法》（國食藥監(jiān)[2011]96號）[12]，它是采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定化妝品中丙烯酰胺單體，近年來，陸續(xù)有其他測定化妝品中丙烯酰胺的方法的報道，現(xiàn)就目前丙烯酰胺檢測方法的原理及其應(yīng)用進行綜述。

2.1 樣品前處理

樣品預(yù)處理主要是減少干擾雜質(zhì)、濃縮微量的成分和提高檢測的靈敏度及選擇性，通常包括提取、凈化和衍生三個部分。

2.1.1 提取和凈化 丙烯酰胺為極性小分子化合物，可溶于水、乙醇、乙醚、三氯甲烷，不溶于苯和庚烷，一般采用極性強的有機溶劑或者水作為提取劑。最常用的提取方法為液-液提取，分為水溶液提取和有機溶劑提取兩種方式。因丙烯酰胺在酸性溶液中更為穩(wěn)定，國內(nèi)有文獻報道用含0.1%的甲酸水溶液提取樣品[13-14]。水提法的缺點在于提取同時也混入大量的水溶性物質(zhì)如糖、氨基酸等，增加了純化難度，費時費力。有機溶劑提取一般適用于高脂樣品，國標方法[12]采用乙腈提取化妝品樣品中的丙烯酰胺。相對于水提法，有機溶劑能使提取更完全，且便于濃縮作進一步處理。

由于化妝品中基質(zhì)較為復(fù)雜，水溶性和脂溶性物質(zhì)都較多，用水作為萃取劑時，提取液渾濁，無法直接上機分析，因此采用適當?shù)膬艋椒▽y定丙烯酰胺也非常重要，常用的凈化方法主要包括：過濾、冰凍-復(fù)融-離心、高速離心和超濾等方式除去一些非極性大分子物質(zhì)，以及用非極性溶劑萃取除去油脂。近年來研究人員發(fā)展了用固相萃取提取化妝品中丙烯酰胺的方法，比如SPE柱凈化法，常用于凈化丙烯酰胺的SPE填料包括硅膠、弗羅里硅土、活性炭、離子交換樹脂以及一些混和填料[15]。郭新東等[16]采用丙酮超聲提取樣品中的待測物，提取液經(jīng)濃縮吹干后用水溶解，經(jīng)固相萃取小柱凈化后用反相高效液相色譜法測定。試驗中考察了3種不同填料固相萃取小柱對化妝品中丙烯酰胺的吸附情況，結(jié)果表明，LC-18固相萃取小柱對丙烯酰胺基本無吸附，而對樣品液中共存物質(zhì)有較好的吸附，可有效地除去樣品液中干擾物質(zhì)。李宏亮等[17]采用去離子水超聲提取化妝品中丙烯酰胺，經(jīng)高速離心過濾后用石墨化碳黑Cleanert PestiCarb-SPE固相萃取柱凈化，由于丙烯酰胺的極性較強，所采用的樣品提取溶劑為水，而石墨化碳黑是非極性和無孔徑的吸附材料，具有很高的表面均勻性和疏水性，對極性大的分子基本上不吸附，所以收集所得的流出液凈化效果較好。馬強等[18]針對各類化妝品基質(zhì)的不同，分別建立適宜水溶性和脂溶性化妝品樣品的提取方法。試驗考察不同的提取溶劑（水、甲醇、乙腈、四氫呋喃）的提取效果，對于水溶性樣品結(jié)果表明，以水為提取溶劑得到的提取效率最高，提取液經(jīng)高速離心處理后，上清液用Oasis HLB固相萃取柱凈化。對于發(fā)蠟等脂溶性樣品中含有較多的油脂、蠟等成分，直接用水提取時提取劑很難滲透至樣品基質(zhì)，而經(jīng)正己烷-水混合溶劑液-液分配萃取有效地溶解樣品基質(zhì)，提取效果較理想。

近年來還發(fā)展了一些應(yīng)用于復(fù)雜樣品前處理的新技術(shù)，如加速溶劑萃取法（ASE）具有溶劑用量少、快速、基體影響小和萃取效率高的優(yōu)點[19]，此外，固相微萃取（SPME） 是集采集、萃取、濃縮、進樣于一體的樣品處理新技術(shù)，可與GC-MS、HPLC-MS等聯(lián)用[20]。上述二種方法已應(yīng)用于檢測食品中的丙烯酰胺，但是在化妝品領(lǐng)域尚未見到文獻報道。

2.1.2 衍生 由于丙烯酰胺分子量低，且缺乏明顯的發(fā)色團，因此檢測前有時需要衍生化處理。常用的衍生方法有兩大類，一是溴化衍生，丙烯酰胺分子中含有碳碳不飽和雙鍵，因此所選用的丙烯酰胺衍生化方式主要通過雙鍵與溴發(fā)生加成反應(yīng)，通過增加丙烯酰胺的相對分子質(zhì)量來提高檢測的靈敏度，從而避免小分子的柱流失物對結(jié)果的干擾[21]。第二類衍生方法是經(jīng)2-巰基苯甲酸衍生丙烯酰胺，這種衍生方法衍生效率高但衍生前需添加13C3-丙烯酰胺作內(nèi)標物。目前，對丙烯酰胺采用的衍生化試劑主要有兩類，一種采用飽和溴水和溴化氫作為衍生化試劑[22]，此種衍生方法不僅需要較長時間，而且飽和溴水較難制備，操作也相對危險。相對而言，另一種衍生方法所采用的溴化鉀和溴酸鉀[23]則在安全性方面提高很多，所需衍生時間較少，其原理為丙烯酰胺在酸性條件下，與溴化鉀和溴酸鉀生成的溴發(fā)生加成反應(yīng)，生成2，3-二溴丙烯酰胺（2，3-DBPA）或2-溴丙烯酰胺（2-BPA）后進行測定。李宏亮等[19]將經(jīng)固相萃取柱凈化的樣品溶液用溴化衍生后，經(jīng)氣相色譜電子捕獲檢測器檢測其含量。至于經(jīng)2-巰基苯甲酸衍生丙烯酰胺的方法尚未見在化妝品檢測中報道。

2.2 分析方法

2.2.1 高效液相色譜法 高效液相色譜法是現(xiàn)代分離分析的重要手段，被廣泛應(yīng)用于各個分析領(lǐng)域中。田玉平等[24]建立了高效液相色譜法測定化妝品中的丙烯酰胺的方法，樣品經(jīng)甲醇提取后，用高速離心方式進行破乳，Atlantis dC18色譜柱分離，以甲醇和水為流動相梯度洗脫，紫外檢測器在210nm波長檢測，結(jié)果方法的檢出限為0.6mg/L，該方法能滿足美國化妝品成分安全委員會（CIR）制定化妝品中可接受的丙烯酰胺殘留限量5μg/g的測定要求。

郭新東等[16]建立了保濕防曬系列化妝品中丙烯酰胺含量的高效液相色譜測定方法。樣品經(jīng)丙酮超聲提取，提取液經(jīng)濃縮吹干后用水溶解，經(jīng)固相萃取小柱凈化后用反相高效液相色譜法測定，流動相為乙腈-水（2∶98），紫外檢測波長為210nm。結(jié)果平均回收率在81.3%～83.8%，方法檢出限為0.05mg/kg。

2.2.2 氣相色譜法 氣相色譜分析要求被分析物必須具有一定的熱穩(wěn)定性和揮發(fā)性，而丙烯酰胺遇熱不穩(wěn)定，而且氣相色譜檢測器如電子俘獲檢測器（ECD）對丙烯酰胺不響應(yīng)，為了改善丙烯酰胺的穩(wěn)定性和揮發(fā)性，同時也為了改善丙烯酰胺的響應(yīng)和色譜行為，提高檢測的靈敏度，通常要對樣品進行溴化衍生。目前關(guān)于化妝品中PAEs增塑劑含量檢測的文獻不多，李宏亮等[17]建立化妝品中丙烯酰胺殘留的固相萃取-衍生化-氣相色譜分析方法，對霜、水劑、面膜（膠）、粉、唇膏等不同類型的多種化妝品樣品進行了測定。樣品采用去離子水超聲提取，經(jīng)高速離心過濾后用石墨化碳黑Cleanert PestiCarb-SPE固相萃取柱凈化，溴化衍生后用乙酸乙酯萃取，經(jīng)氣相色譜電子捕獲檢測器檢測。結(jié)果方法的定量限為0.01mg/kg。

2.2.3 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法 化妝品中丙烯酰胺單體殘留量的限度很低，必須選擇靈敏度和選擇性高的方法來滿足痕量測定的需要。國標方法采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，但樣品提取前處理簡單，針對性不強。近年來，研究人員用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對化妝品中丙烯酰胺的檢測進行了研究。矯筱蔓等[13]對化妝品樣品用0.1%甲酸溶液振搖提取，用石油醚除去基質(zhì)，取下層清液高速離心后過濾，用液相色譜分離，采用質(zhì)譜檢測器對化妝品中丙烯酰胺進行檢測，結(jié)果方法檢出限為0.031μg/g，定量限為0.1μg/g。

金薇等[14]建立了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定化妝品中丙烯酰胺單體殘留量的方法，樣品用0.1%甲酸溶液提取后，以石油醚液液萃取，以Atlantis C18色譜柱，0.1%甲酸溶液-0.1%甲酸甲醇溶液為流動相進行梯度洗脫，以MRM方式監(jiān)測，測定丙烯酰胺單體殘留量。結(jié)果丙烯酰胺平均回收率均在80.5%～102.5%之間，最低檢出濃度為0.01mg/kg，最低定量濃度為0.04mg/kg。

馬強等[18]建立了化妝品中丙烯酰胺殘留的同位素稀釋液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的分析方法。對水溶性化妝品樣品以水為提取溶劑進行提取，提取液經(jīng)高速離心處理后，上清液用Oasis HLB固相萃取柱凈化；脂溶性化妝品樣品以正己烷和水混合溶劑液-液分配萃取。以0.1%甲酸水溶液-甲醇（體積比為99.5∶0.5）為流動相，經(jīng)Waters Atlantis T3色譜柱分離等后在多反應(yīng)監(jiān)測模式下進行串聯(lián)質(zhì)譜定性及定量分析，以13C3-丙烯酰胺為內(nèi)標定量。方法的定量限為0.1mg/kg，可滿足國內(nèi)外法規(guī)對相關(guān)產(chǎn)品的限量要求。

3 展望

目前國際上對食品中的丙烯酰胺已建立了很多檢測方法，除了上述的方法，還有毛細管電泳法[25]、流動注射化學(xué)發(fā)光法[26]、離子色譜柱-質(zhì)譜聯(lián)用法[27]等，但是對化妝品中的丙烯酰胺檢測方法仍不多，在該領(lǐng)域內(nèi)還有許多新的樣品前處理方法和檢測方法值得去深入研究。在已報道的檢測方法中，色譜法最為成熟，靈敏度高且準確可靠，液相色譜比氣相色譜應(yīng)用更為廣泛，且樣品預(yù)處理后不需要衍生化。相對于液相色譜法和氣相色譜法液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS/MS）具有高選擇性，它降低了色譜的背景干擾及信噪比，使得對丙烯酰胺的檢測限降低。大部分化妝品中的基質(zhì)復(fù)雜多樣，為樣品的前處理帶來一定的困難，尋找快速有效的前處理方法仍然是檢測方法中的研究的重點，采用串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的多反應(yīng)監(jiān)測模式（MRM）則可有效排除基質(zhì)干擾，采用這一技術(shù)（如GC-MS/MS、LC-MS/MS）方法進行復(fù)雜樣品中丙烯酰胺的檢測是未來的發(fā)展趨勢。

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（收稿日期：2014-01-26）