化妆品中丙烯酰胺及其检测的研究进展

陆兴毅

[摘要] 丙烯酰胺是生产聚丙烯酰胺的原料，在化妆品中存在的微量丙烯酰胺是生产过程中添加聚丙烯酰胺引入的。由于丙烯酰胺具有神经毒性和潜在致癌性，已被列为化妆品中的限制使用成分，加强化妆品中丙烯酰胺的监测具有重要意义。本文综述了丙烯酰胺的来源、用途和危害性，总结了目前化妆品中丙烯酰胺测定的所用的样品前处理方法，以及丙烯酰胺气相色谱法、液相色谱法、液相色谱-串联质谱法等各种检测方法的最新研究进展，同时对化妆品样品中丙烯酰胺检测技术的发展趋势进行了展望，表明采用串联质谱技术（如GC-MS/MS、LC-MS/MS）对进行复杂样品中丙烯酰胺进行检测是未来的发展趋势。

[关键词] 丙烯酰胺；化妆品；检测方法

[中图分类号] O657.63 [文献标识码] A [文章编号] 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

丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料，具有中等毒性。淀粉类食品在高温加工过程中会产生丙烯酰胺，2002年4月瑞典斯德哥尔摩大学的Margareta Tornqvist教授首次在油炸及焙烤的马铃薯和谷物类食品中发现了丙烯酰胺（acrylamide）[1]，丙烯酰胺具有神经和生殖毒性，长期接触会导致细胞DNA的损伤。同时，丙烯酰胺有较强的组织渗透性，可以通过未破损的皮肤、黏膜、肺和消化道进入人体，经口摄入为吸收丙烯酰胺最快速和最完整的途径，并且无法代谢排出[2]。早在1994年，国际肿瘤机构（IARC）已把丙烯酰胺归为2A级致癌物质[3]。本文综述了化妆品中的丙烯酰胺及其来源、用途和危害，并总结了化妆品中丙烯酰胺的检测原理和方法。

1 化妆品中的丙烯酰胺及危害

丙烯酰胺并非化妆品成分，在化妆品中存在的微量的丙烯酰胺是生产过程中添加聚丙烯酰胺引入的。聚丙烯酰胺作为黏合剂、增稠剂、调理剂、成膜剂、发用定性剂等广泛用于化妆品中[4]，如在洗发香波中用作稳泡剂和稳定剂，在保湿露、手霜、体露、剃须霜等中起润滑和软化作用。由于在聚合反应过程中丙烯酰胺单体实际上难以全部参与反应，因而丙烯酰胺单体可能作为杂质残留于聚丙烯酰胺制品中。研究表明，人体可通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径接触而吸收丙烯酰胺，其中，经消化道和皮肤吸收主要见于职业暴露，而消化道吸收则见于某些食物的摄入[5]。化妆品应用于人体体表，其组分的主要吸收途径为经皮吸收。丙烯酰胺进入体内后，与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致遗传物质损伤和基因突变，因此，其被认为是丙烯酰胺的主要致癌活性代谢产物[6]。此外，丙烯酰胺还具有神经毒性作用，长期接触会出现嗜睡、情绪和记忆改变、幻觉和振颤等症状[7]。我国化妆品卫生规范[8]及欧盟化妆品规程[9]中均明确规定丙烯酰胺为化妆品禁用组分，规定在非冲洗的护体化妆品中丙烯酰胺单体最大残留量0.1mg/kg，用于其他产品，丙烯酰胺单体最大残留量0.5mg/kg。美国化妆品原料评价委员会专家评审组将聚丙烯酰胺列为化妆品中限制使用成分，规定丙烯酰胺单体浓度应小于5mg/kg[10]。据国家食品药品监督管理总局网站消息，2013年国家化妆品监督抽检工作结果显示，共监督抽检产品505批，不合格产品6批，其中4批产品检出禁用物质，2批产品检出限用物质超标。其中，由某企业生产的美白保湿霜被检出丙烯酰胺含量为限值的23倍。

2 化妆品中丙烯酰胺检测方法

由于丙烯酰胺分子量较低、极性较高，且缺乏明显的发色团（共轭双键、三键、苯环）等性质使得定量分析丙烯酰胺比较困难[11]。我国食品药品监督管理局发布了化妆品中丙烯酰胺的测定方法《化妆品中丙烯酰胺检测方法》（国食药监[2011]96号）[12]，它是采用液相色谱-串联质谱法测定化妆品中丙烯酰胺单体，近年来，陆续有其他测定化妆品中丙烯酰胺的方法的报道，现就目前丙烯酰胺检测方法的原理及其应用进行综述。

2.1 样品前处理

样品预处理主要是减少干扰杂质、浓缩微量的成分和提高检测的灵敏度及选择性，通常包括提取、净化和衍生三个部分。

2.1.1 提取和净化 丙烯酰胺为极性小分子化合物，可溶于水、乙醇、乙醚、三氯甲烷，不溶于苯和庚烷，一般采用极性强的有机溶剂或者水作为提取剂。最常用的提取方法为液-液提取，分为水溶液提取和有机溶剂提取两种方式。因丙烯酰胺在酸性溶液中更为稳定，国内有文献报道用含0.1%的甲酸水溶液提取样品[13-14]。水提法的缺点在于提取同时也混入大量的水溶性物质如糖、氨基酸等，增加了纯化难度，费时费力。有机溶剂提取一般适用于高脂样品，国标方法[12]采用乙腈提取化妆品样品中的丙烯酰胺。相对于水提法，有机溶剂能使提取更完全，且便于浓缩作进一步处理。

由于化妆品中基质较为复杂，水溶性和脂溶性物质都较多，用水作为萃取剂时，提取液浑浊，无法直接上机分析，因此采用适当的净化方法对测定丙烯酰胺也非常重要，常用的净化方法主要包括：过滤、冰冻-复融-离心、高速离心和超滤等方式除去一些非极性大分子物质，以及用非极性溶剂萃取除去油脂。近年来研究人员发展了用固相萃取提取化妆品中丙烯酰胺的方法，比如SPE柱净化法，常用于净化丙烯酰胺的SPE填料包括硅胶、弗罗里硅土、活性炭、离子交换树脂以及一些混和填料[15]。郭新东等[16]采用丙酮超声提取样品中的待测物，提取液经浓缩吹干后用水溶解，经固相萃取小柱净化后用反相高效液相色谱法测定。试验中考察了3种不同填料固相萃取小柱对化妆品中丙烯酰胺的吸附情况，结果表明，LC-18固相萃取小柱对丙烯酰胺基本无吸附，而对样品液中共存物质有较好的吸附，可有效地除去样品液中干扰物质。李宏亮等[17]采用去离子水超声提取化妆品中丙烯酰胺，经高速离心过滤后用石墨化碳黑Cleanert PestiCarb-SPE固相萃取柱净化，由于丙烯酰胺的极性较强，所采用的样品提取溶剂为水，而石墨化碳黑是非极性和无孔径的吸附材料，具有很高的表面均匀性和疏水性，对极性大的分子基本上不吸附，所以收集所得的流出液净化效果较好。马强等[18]针对各类化妆品基质的不同，分别建立适宜水溶性和脂溶性化妆品样品的提取方法。试验考察不同的提取溶剂（水、甲醇、乙腈、四氢呋喃）的提取效果，对于水溶性样品结果表明，以水为提取溶剂得到的提取效率最高，提取液经高速离心处理后，上清液用Oasis HLB固相萃取柱净化。对于发蜡等脂溶性样品中含有较多的油脂、蜡等成分，直接用水提取时提取剂很难渗透至样品基质，而经正己烷-水混合溶剂液-液分配萃取有效地溶解样品基质，提取效果较理想。

近年来还发展了一些应用于复杂样品前处理的新技术，如加速溶剂萃取法（ASE）具有溶剂用量少、快速、基体影响小和萃取效率高的优点[19]，此外，固相微萃取（SPME） 是集采集、萃取、浓缩、进样于一体的样品处理新技术，可与GC-MS、HPLC-MS等联用[20]。上述二种方法已应用于检测食品中的丙烯酰胺，但是在化妆品领域尚未见到文献报道。

2.1.2 衍生 由于丙烯酰胺分子量低，且缺乏明显的发色团，因此检测前有时需要衍生化处理。常用的衍生方法有两大类，一是溴化衍生，丙烯酰胺分子中含有碳碳不饱和双键，因此所选用的丙烯酰胺衍生化方式主要通过双键与溴发生加成反应，通过增加丙烯酰胺的相对分子质量来提高检测的灵敏度，从而避免小分子的柱流失物对结果的干扰[21]。第二类衍生方法是经2-巯基苯甲酸衍生丙烯酰胺，这种衍生方法衍生效率高但衍生前需添加13C3-丙烯酰胺作内标物。目前，对丙烯酰胺采用的衍生化试剂主要有两类，一种采用饱和溴水和溴化氢作为衍生化试剂[22]，此种衍生方法不仅需要较长时间，而且饱和溴水较难制备，操作也相对危险。相对而言，另一种衍生方法所采用的溴化钾和溴酸钾[23]则在安全性方面提高很多，所需衍生时间较少，其原理为丙烯酰胺在酸性条件下，与溴化钾和溴酸钾生成的溴发生加成反应，生成2，3-二溴丙烯酰胺（2，3-DBPA）或2-溴丙烯酰胺（2-BPA）后进行测定。李宏亮等[19]将经固相萃取柱净化的样品溶液用溴化衍生后，经气相色谱电子捕获检测器检测其含量。至于经2-巯基苯甲酸衍生丙烯酰胺的方法尚未见在化妆品检测中报道。

2.2 分析方法

2.2.1 高效液相色谱法 高效液相色谱法是现代分离分析的重要手段，被广泛应用于各个分析领域中。田玉平等[24]建立了高效液相色谱法测定化妆品中的丙烯酰胺的方法，样品经甲醇提取后，用高速离心方式进行破乳，Atlantis dC18色谱柱分离，以甲醇和水为流动相梯度洗脱，紫外检测器在210nm波长检测，结果方法的检出限为0.6mg/L，该方法能满足美国化妆品成分安全委员会（CIR）制定化妆品中可接受的丙烯酰胺残留限量5μg/g的测定要求。

郭新东等[16]建立了保湿防晒系列化妆品中丙烯酰胺含量的高效液相色谱测定方法。样品经丙酮超声提取，提取液经浓缩吹干后用水溶解，经固相萃取小柱净化后用反相高效液相色谱法测定，流动相为乙腈-水（2∶98），紫外检测波长为210nm。结果平均回收率在81.3%～83.8%，方法检出限为0.05mg/kg。

2.2.2 气相色谱法 气相色谱分析要求被分析物必须具有一定的热稳定性和挥发性，而丙烯酰胺遇热不稳定，而且气相色谱检测器如电子俘获检测器（ECD）对丙烯酰胺不响应，为了改善丙烯酰胺的稳定性和挥发性，同时也为了改善丙烯酰胺的响应和色谱行为，提高检测的灵敏度，通常要对样品进行溴化衍生。目前关于化妆品中PAEs增塑剂含量检测的文献不多，李宏亮等[17]建立化妆品中丙烯酰胺残留的固相萃取-衍生化-气相色谱分析方法，对霜、水剂、面膜（胶）、粉、唇膏等不同类型的多种化妆品样品进行了测定。样品采用去离子水超声提取，经高速离心过滤后用石墨化碳黑Cleanert PestiCarb-SPE固相萃取柱净化，溴化衍生后用乙酸乙酯萃取，经气相色谱电子捕获检测器检测。结果方法的定量限为0.01mg/kg。

2.2.3 液相色谱-串联质谱法 化妆品中丙烯酰胺单体残留量的限度很低，必须选择灵敏度和选择性高的方法来满足痕量测定的需要。国标方法采用液相色谱-串联质谱法，但样品提取前处理简单，针对性不强。近年来，研究人员用液相色谱-串联质谱法对化妆品中丙烯酰胺的检测进行了研究。矫筱蔓等[13]对化妆品样品用0.1%甲酸溶液振摇提取，用石油醚除去基质，取下层清液高速离心后过滤，用液相色谱分离，采用质谱检测器对化妆品中丙烯酰胺进行检测，结果方法检出限为0.031μg/g，定量限为0.1μg/g。

金薇等[14]建立了液相色谱-串联质谱法测定化妆品中丙烯酰胺单体残留量的方法，样品用0.1%甲酸溶液提取后，以石油醚液液萃取，以Atlantis C18色谱柱，0.1%甲酸溶液-0.1%甲酸甲醇溶液为流动相进行梯度洗脱，以MRM方式监测，测定丙烯酰胺单体残留量。结果丙烯酰胺平均回收率均在80.5%～102.5%之间，最低检出浓度为0.01mg/kg，最低定量浓度为0.04mg/kg。

马强等[18]建立了化妆品中丙烯酰胺残留的同位素稀释液相色谱-串联质谱的分析方法。对水溶性化妆品样品以水为提取溶剂进行提取，提取液经高速离心处理后，上清液用Oasis HLB固相萃取柱净化；脂溶性化妆品样品以正己烷和水混合溶剂液-液分配萃取。以0.1%甲酸水溶液-甲醇（体积比为99.5∶0.5）为流动相，经Waters Atlantis T3色谱柱分离等后在多反应监测模式下进行串联质谱定性及定量分析，以13C3-丙烯酰胺为内标定量。方法的定量限为0.1mg/kg，可满足国内外法规对相关产品的限量要求。

3 展望

目前国际上对食品中的丙烯酰胺已建立了很多检测方法，除了上述的方法，还有毛细管电泳法[25]、流动注射化学发光法[26]、离子色谱柱-质谱联用法[27]等，但是对化妆品中的丙烯酰胺检测方法仍不多，在该领域内还有许多新的样品前处理方法和检测方法值得去深入研究。在已报道的检测方法中，色谱法最为成熟，灵敏度高且准确可靠，液相色谱比气相色谱应用更为广泛，且样品预处理后不需要衍生化。相对于液相色谱法和气相色谱法液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）具有高选择性，它降低了色谱的背景干扰及信噪比，使得对丙烯酰胺的检测限降低。大部分化妆品中的基质复杂多样，为样品的前处理带来一定的困难，寻找快速有效的前处理方法仍然是检测方法中的研究的重点，采用串联质谱技术的多反应监测模式（MRM）则可有效排除基质干扰，采用这一技术（如GC-MS/MS、LC-MS/MS）方法进行复杂样品中丙烯酰胺的检测是未来的发展趋势。

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（收稿日期：2014-01-26）