工业防腐剂-化妆品中防腐剂的应用现状及检测技术研究进展

朱海荣，孙胜敏，张娟 *，刘爽，刘倩倩，邹惠玲

山东省产品质量检验研究院

化妆品中防腐剂能够抑制或防止微生物生长和繁殖、防止产品腐败变质，广泛应用于护肤、护发、彩妆产品、香水、染发剂和烫发剂等多种产品中，在延长产品保存时间，使其免受微生物污染方面发挥了重要作用。近年来，受国内外居民消费水平升级和移动互联网快速发展等因素影响，国内化妆品市场需求稳步增长，据中银证券统计，截至2021年，我国化妆品市场规模在全球占比15.5%，市场销售额以811亿美元位列第二。随着防腐剂在化妆品中的广泛使用，其应用安全性成为国内外研究热点。研究表明，对羟基苯甲酸酯对皮肤细胞有负面影响，具有微弱的促雌激素作用，长期高浓度接触可能会干扰人体内分泌系统，含有此类防腐剂的化妆品应避免同时使用。甲基氯异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮具有致敏作用，驻留型产品中使用浓度不应高于0.000 75%，淋洗型产品中使用浓度不应高于0.001 5%。吡硫鎓锌在化妆品中作为防腐剂和去屑剂使用，其浓度达到一定范围后，对浮游植物群落毒性较高，且可能对胎儿生长发育有不利影响；《化妆品安全技术规范》(2015年版，简称《技术规范》)规定，吡硫鎓锌作为防腐剂使用时限量为0.5%，2022年3月1日起吡硫鎓锌因具有生殖毒性已被纳入欧盟化妆品禁用物质监管范围。由于长期或过量使用防腐剂可能导致皮肤过敏甚至引起病变，各国对化妆品中防腐剂的禁用及准用成分、允许使用浓度、允许使用范围及标签标示都进行了明确规定。对于防腐剂使用不合规的化妆品，各食品药品监督管理局将予以处理并发布召回通报。因此，掌握化妆品中防腐剂的使用情况并选择高效准确的检测技术尤为重要。

化妆品中防腐剂的使用现状

化妆品中常用的防腐剂主要包括对羟基苯甲酸酯类、甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮、苯氧乙醇、苯甲醇、苯甲酸等。从使用频率来看，近年来对羟基苯甲酸酯类防腐剂使用频率较高，通常与尼伯金乙酯混合使用，具有良好的协同性；苯氧乙醇因具有低致敏性，近年使用频率明显上升，尤其在儿童化妆品市场占据绝对优势，是国内外婴幼儿湿巾产品常用的防腐剂之一。以DMDM乙内酰脲、咪唑烷基脲和重氮咪唑烷基脲为代表的甲醛缓释体类防腐剂，主要通过缓慢释放甲醛来杀灭细菌，其释放的甲醛可能导致皮肤过敏甚至有潜在致癌风险，正逐渐被温和、无刺激的防腐剂所替代。从监督抽查结果来看，化妆品中防腐剂的不合规情况主要涉及使用禁用组分、超限量使用、检出标签标识以外的防腐剂等。2021年国家化妆品监督抽检发现不合格产品50批次，其中27批次甲基氯异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮与氯化镁及硝酸镁的混合物项目不合格，12批次标签标示不合格，1批次吡硫鎓锌项目不合格。

目前众多研究者已开展化妆品中防腐剂的使用调查研究，曹孟岑等分析了668份市售化妆品中17种防腐剂的使用情况，发现对羟基苯甲酸及其盐类和酯类、苯氧乙醇和羟苯丙酯的使用频率据前三位；国产和进口化妆品中甲基异噻唑啉酮的使用比例差别较大，分别为9.7%和18.8%；各类化妆品中苯甲醇、水杨酸、咪唑烷基脲、羟苯丁酯和羟苯异丁酯的添加比例分别为5.2%，4.8%，4.5%，4.5%和4.0%；清洁类化妆品中甲醛供体类和水杨酸防腐剂使用频率高于其他类型产品。盘瑶等调查了823份面膜中防腐剂的使用情况，发现苯氧乙醇和对羟基苯甲酸及其盐类和酯类的使用比例最高；国产和进口面膜中苯氧乙醇使用比例均占75%左右，对羟基苯甲酸及其盐类和酯类的使用比例分别为75%和33%；样本中未检出防腐剂的产品仅4.1%。茹歌等统计550件化妆品中甲醛及甲醛释放体类防腐剂的使用状况发现，样本中甲醛释放体类防腐剂的添加比例为18.7%，其中DMDM乙内酰脲和双(羟甲基)咪唑烷基脲的使用频率据前两位，总体使用频率分别为8.9%和8.5%，说明此类防腐剂使用率较高，日常监管应引起重视。卡松是一种优良的广谱杀菌剂，其中2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MI)和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MCI)的质量比为3∶1，并含有金属硝酸盐及金属盐配合物稳定剂，陈岑等统计了214批淋洗类化妆品中异噻唑啉酮类防腐剂的添加状况，发现其添加比例为29.4%，卡松成分合规比例仅占1/3，标签标识与检出情况不符占比14.0%。

化妆品中防腐剂检测技术

随着《化妆品监督管理条例》、《化妆品生产经营监督管理办法》、《化妆品不良反应监测管理办法》和《儿童化妆品监督管理规定》等法规的出台，化妆品产品质量安全监管体系不断完善。为提升风险监测与安全评价水平，满足化妆品监管工作实际需要，我国发布多个化妆品中防腐剂检测技术标准，详见表1。《技术规范》规定了51种准用防腐剂，其中提供了40种准用防腐剂的测定方法；2022年3月，中检院公开征求《技术规范》修订意见，发布甲基异噻唑啉酮等23种原料、吡硫鎓锌等18种原料、己脒定二(羟乙基磺酸)盐等7种原料、甲酸等9种原料、聚氨丙基双胍、海克替啶、游离甲醛等7个高通量检验方法。

表1 国内化妆品中防腐剂相关检测技术国家标准

基于化妆品种类和原料的多样化发展趋势、国内外法规变化、性价比及消费者心理等因素，提高产品的广谱抗菌性能，研发温和无刺激、多种防腐剂复配而成的复合型防腐剂成为众多化妆品生产商的必然选择，这对化妆品中防腐剂的准确定性及定量提出了更高的要求。目前，化妆品中防腐剂的检测以色谱法为主，其中色谱柱的选择是影响目标物分离效果及检测结果准确性的关键因素；液相色谱测定法以C18柱分离目标物为主，气相色谱测定法以石英毛细管柱分离目标物为主，不同品牌或同品牌不同型号的色谱柱分离性能存在明显差异，首次方法验证或更换不同型号色谱柱时，应利用单一防腐剂标准溶液对各目标物的出峰顺序进行逐一确认。

2.1 气相色谱法

气相色谱法主要用于分析受热稳定、易气化的低分子量目标物或通过衍生处理可转化为易挥发物的较大分子量目标物，测定化妆品中防腐剂常用的检测器为氢火焰离子化检测器(FID)和电子捕获检测器(ECD)，载气以氢气、氮气、氦气为主。该技术具有目标物分离效率高、选择性好、样品用量少等优势，缺点是在缺少标准物质时定性难度较大，需要与质谱技术联用才能具备准确定性功能。

部分含有卤族元素的防腐剂(如三氯叔丁醇、二氯苯甲醇、三氯生、氯咪巴唑等)对ECD响应度较好，可利用气相色谱结合ECD进行测定，此类化合物可选择甲醇为提取溶剂，加入无水硫酸钠脱水可提高气相色谱系统的适应性。部分酚类防腐剂芳香烃环上的氢被羟基(-OH)取代，对FID具有很好的响应。林茂发等利用FID检测器测定了化妆品中4 -氯- 3,5二甲基苯酚等7种限用苯酚类防腐剂，目标物利用乙腈振荡提取，经低温离心，选择ZB-1毛细管色谱柱自80 ℃梯度升温至250 ℃分离后测定。方法学验证实验表明，各目标物定量线性范围为2~400 μg/mL，定量限在10~30 mg/kg之间，RSD为1.4%~4.9%。该方法快捷稳定，准确度高，可用于化妆品产品质量安全监管及企业生产过程控制。

2.2 液相色谱法

液相色谱技术主要用于分析分子量大、热不稳定的高沸点化合物，因其灵敏度高、稳定性好、应用范围广，已成为分析化妆品中防腐剂的主流方法。化妆品中防腐剂的液相色谱技术通常以紫外检测法测定，前处理主要采用甲醇、乙腈等有机溶剂超声提取后经有机系滤膜过滤或离心净化后直接检测。需要注意的是，当检测样本为膏、霜状等半固体时，通常供试液无法过滤或离心后依然混浊，此时样品净化将是目标物准确测量的关键问题。液相色谱与气相色谱法类似，在不具备标准物质时无法对目标物进行定性。

徐佳琪等建立了分析化妆品中苯甲醇和尼泊金甲酯等6种防腐剂的液相色谱法。该方法通过紫外光谱扫描确定目标物检测波长为254 nm，采用乙腈和0.2%醋酸溶液二元梯度洗脱体系，避免了《技术规范》中采用磷酸二氢钠为流动相对柱塞杆和色谱柱造成的负面影响；空白基质样品高中低不同水平的加标回收率为88.4%~100.8%，低水平加标回收测定结果的RSD小于2.0%，应用于日常化妆品中防腐剂的检测可显著提高工作效率。邢海艳等以甲醇为溶剂结合超声提取技术，以磷酸二氢钠-甲醇-乙腈溶液体系为流动相，创建了化妆品中对羟基苯甲酸甲酯等9种防腐剂的液相色谱检测法，各组分线性范围为0.1~100.0 μg/mL，以3倍信噪比确定目标物的最低检出限为0.6~2.3 μg/g，该方法前处理采用甲醇超声提取法，以0.1%磷酸溶液-乙腈梯度洗脱55 min后9种目标物分离效果良好，为化妆品中对羟基苯甲酸酯类防腐剂的监测提供了新的参考。程丹丹等利用双(羟甲基)咪唑烷基脲在碱性环境下释放甲醛的特点，建立了分析其含量的高效液相色谱法，该方法以2,4-二硝基苯肼盐酸溶液为衍生试剂，以体积比60∶40的甲醇-水体系等度洗脱，355 nm波长下进行测定。研究表明，100 μg/mL的双(羟甲基)咪唑烷基脲溶液在酸碱度为9的条件下可快速降解至稳定态，空白基质样品3个浓度水平的加标回收率为92.1%~108.2%，RSD小于2.0%，定量准确度高。

2.3 气相色谱-质谱联用法

气相色谱-质谱联用法(GC-MS)将气相色谱的高分离能力和质谱的高鉴别能力相结合，具有检测灵敏度高、选择性好等优点。以气相色谱和液相色谱作为检测手段时，一般分析时间较长，化妆品基质的复杂性可能造成假阳性或假阴性问题，必要时应利用色谱-质谱联用法进行确证，如《技术规范》中将GC-MS法作为苯甲醇和苯甲酸的阳性结果确证技术。

许勇等建立了化妆品中三氯叔丁醇等17种防腐剂的气相色谱-串联质谱检测法，对液态喷雾、水基类化妆品采用甲醇直接提取法，对粉类、膏霜类、凝胶类和有机溶剂类化妆品采用试剂沉淀净化法，利用DB-624毛细管色谱柱自40 ℃梯度升温至260 ℃对目标物进行色谱分离，电子轰击电离源检测，样品的平均加标回收率为86.2%~111.8%，基质空白加标溶液的日内测定结果RSD为0.2%~2.0%，供试品溶液24 h内稳定性较好。孙晶等以0.1 g/L的抗坏血酸甲醇溶液直接提取，无水Na2SO4为脱水剂，将样品离心净化后取得上清液，苯酚和2-辛醇为内标物质，利用内标标准曲线法准确测定并确证了化妆品中25种常见防腐物质，建立了一种选择性好、灵敏度强的气相色谱-串联质谱法，样品的加标回收率为82.3%~119.4%，RSD在14.3%以下。

2.4 液相色谱-质谱联用法

液相色谱-质谱联用法普遍以选择性强、灵敏度高、准确度高的多反映监测(MRM)模式对化妆品中的防腐剂进行定性定量，通过母离子和子离子的两次选择，去除干扰离子，降低化学背景，在化妆品中防腐剂的快速检测和确证领域具有较大潜力。但液相色谱-质谱联用法仪器价格昂贵，日常维护资金投入大，对实验人员的专业素质要求较高，在基层检测实验室中普及存在一定难度。

王秀娟等建立了儿童化妆品中10种防腐剂的测定方法，该方法以5 mmol/L乙酸铵水溶液-甲醇为提取溶剂，采用乙二胺-N-丙基硅烷、C18、石墨化碳黑和硫酸镁按质量比1∶1∶1∶3组成的QuEChERS萃取包净化，C18色谱柱分离，多反应监测模式下利用液相色谱-质谱联用仪进行测定，样品净化彻底、基质干扰小，测定技术灵敏度强、准确度高，为儿童化妆品中防腐剂的市场监督提供了新参考。陈静等以Agilent Poroshell 120EC-C18柱梯度洗脱结合三重四级杆质谱测定了粉类、蜡基类和凝胶类等化妆品中23种防腐剂，该方法监测范围广、准确度高、基质效应小，标准曲线外标法定量准确度高；解决了色谱法检测过程中出现的共流出物干扰和假阳性问题，可用于化妆品产品质量安全监测；需引起注意的是，水杨酸和对羟基苯甲酸是同分异构体，二者的出峰时间一致，本方法所包含的目标物并未覆盖水杨酸，测定时若对羟基苯甲酸显示阳性，需利用液相色谱技术进一步确认。

2.5 其他分析方法

近年来电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、液相色谱-电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)和激光解吸附离子化质谱(LDI-MS)等用于化妆品中防腐剂的检测技术先后涌现。潘晨等等采用0.1%甲酸-甲醇溶液在15 min内梯度洗脱目标物，以氩气和氧气的混合气体为反应气，开发了苯扎溴铵等5种含溴防腐剂的HPLC-ICP-MS检测技术工业防腐剂，避免了液相色谱-紫外检测法低波长测定干扰大的问题，可用于多种化妆品基质中含溴防腐剂的精准筛查。谭奥雷等以不锈钢作为表面吸光基板材质，利用10 μJ脉冲激光和-2kV质谱毛细管电压使基板快速升温，达到表面分析物急剧性挥发和离子化的目的，测定了化妆品中对羟基苯乙酮等4种添加剂，基质样品的加标回收率为84.3%~93.2%；创建的LDI-MS法与传统色谱检测技术相比，灵敏度相当，样品分析时间仅5 min，可用于化妆品产品质量安全监测中大批量样品的筛查工作。另外，毛细管电泳法也可用于防腐剂的定量分析，张帅等建立了分离化妆品中对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯等7种防腐剂的毛细管电泳测定法，该方法以含磺丁基-β-环糊精、pH值为8.0的磷酸盐为缓冲液，5 min内可实现7种目标物的有效分离；与同类方法相比，前处理简便、可操作性强工业防腐剂，分离效率更高。

结束语

受全球化妆品市场消费量持续增长影响，近年来化妆品中防腐剂市场需求保持稳步增长态势。传统的准用防腐剂效率高、成本低、类别多，多种防腐剂复配已成为化妆品行业研发重点之一，但《技术规范》仅规定了单项防腐剂限量，建议对同时添加多种防腐剂的化妆品开展定期的风险评估及不良反应监测，降低可能存在的叠加风险。迫于舆论对传统防腐剂的负面影响以及消费者对化妆品应用安全性认识的提高，众多企业开始研发艾叶、芦荟、丁香等天然植物提取物及戊二醇、对羟基苯乙酮、乙酰丙酸等具有防腐作用的多用途原料，这类物质缺乏规范的检测标准和使用规范性要求，对化妆品中防腐剂的监管工作造成了一定压力；建立建全相关的检测技术和法规，引入科学的风险监管模式，对于提升行业监管能力、推进行业健康发展和保障消费者合法权益具有重要意义。

化妆品中防腐剂的准确定量与消费者的身体健康息息相关，国内外此领域已形成众多科研成果，并制定了相关检测技术规范和标准，但目前近20%的准用防腐剂缺少相应的检测标准，未来仍需持续加大研发投入。现对化妆品中防腐剂的检测技术做出以下展望：1)在不降低灵敏度的基础上对基质样品进行净化，将QuEChERS萃取、固相微萃取、超临界流体萃取等新型的提取净化技术与现代化分析仪联用，将是未来的重要发展方向。2)随着色谱技术、光谱技术、质谱技术和各联用技术的快速升级，高通量、快捷高效、高灵敏度和低成本的分析测试手段将是化妆品中防腐剂检测的主流方向。3)新涌现的敞开式离子化技术与小型质谱仪联用，将克服传统分析方法样品预处理复杂、耗费溶剂多、分析时间长等缺点，使化妆品中防腐剂的现场快速筛查成为可能。

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