電化學分析法在美容化妝品中重金屬離子測定方面的研究進展

李曉萍，黃艷子，顧小移，朱介法

（西安海棠職業學院，陜西 西安 710038）

以美容為目的，作用于皮膚和頭發表面的化學產品，包括各種膏體、面霜、粉末、脂質體、液體、水、氣溶膠等，稱為美容化妝品。隨著生活水平的提高，人們對美的追求越來越高，美容化妝品的應用越來越多，對它的功效要求越來越高，難免有些不法商家就通過在化妝品中添加一些特有成分來達到人們期待的效果。如通過添加鉛、汞等重金屬達到增強美白的效用，但這些重金屬的超標會給人體健康造成危害。所以，建立一種靈敏、快速、便攜的檢測工具可以讓人們方便得出美容化妝品中的重金屬含量，是人類健康和化妝品業的發展需要。

1 美容化妝品中重金屬的危害

1.1 鉛的危害

鉛是一種常見的重金屬元素，它并不是人體生長的必需元素，而是一種累積到一定程度會對人體有一定危害的物質。研究表明，鉛可與人體內一系列蛋白質、酶和氨基酸內的官能團結合，干擾機體正常的生理生化活動[1]。眾所周知，鉛對人體有一定的危害，但是在加入美容化妝品中的鉛都是經過了細致的加工，雖然能夠將其對人體的危害降低，但長期使用含鉛美容化妝品也會對人體造成傷害。而在彩妝化妝品中加入鉛，可以使其顏色更鮮艷、更持久。如果長期使用含鉛化妝品，鉛將會通過皮膚慢慢進入人體，隨后會很快被吸收。人體可以通過汗液將部分鉛排出體外，但進入血液的鉛，將無法及時被排出，其會干擾血紅素的合成過程，使血紅蛋白的生物合成受阻，紅細胞壽命縮短，血液合成受阻，人在短時間內可以出現頭暈目眩等情況。如果人體攝入了較多的鉛元素，嚴重時將會引起心衰，甚至危及生命。見圖1。

1.2 砷的危害

在美容化妝品中，為了增加祛斑美白的功效而添加砷的化合物。長期使用此類化妝品，其對皮膚的損害主要是慢性砷中毒所致。由于As3+對體內的巰基（-SH）具有很強的親和力，并與多種含巰基化合物蛋白質等和酶（如CoA）的巰基結合，形成穩定的螯合物，抑制這些酶的生物活性而引起代謝紊亂。As3+毒性強的另一個原因是它的水溶性非常大，很容易吸收到血液中并積累在人體組織中。由于砷在組織中的排泄非常緩慢，故可以引起蓄積性砷中毒，產生如皮膚色素發生改變，皮膚角質化和皮膚癌等。

圖1 美容化妝品中重金屬的危害

1.3 汞的危害

美容化妝品中較為常見的元素是汞，其在化妝品中主要是具有美白的作用，自然界中的許多物質，如維生素C、甘草、熊果苷、當歸、川芎，茶多酚等，都是安全的美白成分。但這些物質更貴，效果也較差。汞的優點是廉價、有效和快速。如果它沒有毒，它將是一種完美的增白劑。長期使用含汞化妝品，汞會通過皮膚進入人體，當體內汞的含量達到一定程度，會對人體中樞神經系統帶來巨大的損傷，出現頭痛、頭暈、肢體麻木疼痛、肌肉震顫、運動障礙等。還有部分汞離子被轉移到腎臟，會讓人體的腎過濾功能發生障礙。另外，美白化妝品中的汞劑能與脂肪結合形成一種黑色物質，因此快速美白會出現更嚴重的斑點。含汞化合物有很多，最容易添加到禁用化妝品中的是氯化汞，白色無味，不會影響產品外觀。

2 電化學分析法

一些非電化學分析法如光譜法等，普遍存在以下缺點，如儀器設備體積龐大、不方便攜帶，價格昂貴，維護費用較大，應用受限等。而電化學分析法因其具有反應靈敏、快速、高效，操作起來相對比較簡單，出行便于攜帶以及成本低等特點，被人們廣泛應用于催化、分析之中。電化學分析方法是一種基于物質的電化學性質及其變化的分析方法，是一門研究電能和化學能相互轉化的科學。在這種方法中，被測樣品通常被視為化學電池的一個組成部分，根據化學電池的電流、電位、電阻或電流電壓曲線等特征參數與被測物質濃度的關系來測量樣品。在電位掃描過程中記錄電壓曲線。每個金屬離子對應于溶出電流峰值。通過測定離子的峰高與濃度的關系，對溶液中重金屬離子進行定量分析。該方法具有靈敏度高、儀器簡單、操作方便、檢測限低、抗干擾等優點。

電化學檢測的關鍵問題在于敏感電極的構建，電化學傳感器的改性隨即成為關鍵所在，一般可以通過對基底電極進行功能性的改性來實現。通常，改性電極的制備方法有兩種：一種是通過物理化學的方法將改性材料提前制備好，然后將改性材料與電極通過涂覆和浸泡等方法結合起來。這種方法的缺點是，改性材料由于長時間浸泡在溶液中，易出現剝落現象，使傳感器的檢測性能降低。另一種是采用電化學方法，利用電化學沉積或電化學聚合，直接在電極表面制備改性材料。與其他方法相比，此種方法獲得的材料具有低溫、快速的優點，沉積出的材料也更加均勻，更加穩定，成膜快速高效且無污染，和電極結合也更為牢固。薄膜材料結合了材料和薄膜的優點，既具有材料自身優異性質，又具有薄膜流失率低、回收容易和方便器件化等優點[2]。

2.1 電沉積法

吳文展等采用電沉積法制備了汞膜和鉍膜鉑電極。采用汞膜和鉍膜鉑電極，通過差示脈沖溶出伏安法測定重金屬鉛和鉻。討論了富集時間、富集電位、改性膜性質等因素對重金屬離子測定的影響[3]。結果表明，鉍膜修飾微電極更適合于重金屬離子的快速在線監測。劉方園等[4]通過電沉積將二氧化錳（MnO2）負載到碳纖維紙（CFP）材料上，得到了MnO2/CFP復合電極。該復合電極具有穩定的電化學性能和較高的電容。復合電極的單位質量比電容可達360f·g-1。

2.2 電化學聚合法

王玲[5]采用一步電聚合法制得聚苯胺-12-磷鎢雜多酸-石墨烯修飾電極，建立了一種基于Cr（III）-PW12O4體系催化作用測定Cr（VI）的電化學方法。朱倩采用電聚合法制備了碳基有機聚合物復合材料。選擇多壁碳納米管和氧化石墨烯作為碳材料，選擇聚5-氨基-2-巰基-1,3-四噻二唑（PAMT）和聚吡咯（PPY）作為有機聚合物，采用高靈敏差示脈沖溶出伏安法（DPASV）實現同時檢測Cd2+和Pb2+[6]。

3 結束語

化妝品在人們生活中是必需品，在美容化妝品中添加鉛、砷和汞等重金屬元素，對人體的健康會帶來一定傷害。而電化學分析法因其具有靈敏、快速、高效，而且操作簡單、便于攜帶、成本較低的特點，在測定美容化妝品重金屬離子檢測方法具有一定的現實意義。