电化学分析法在美容化妆品中重金属离子测定方面的研究进展

李晓萍，黄艳子，顾小移，朱介法

（西安海棠职业学院，陕西 西安 710038）

以美容为目的，作用于皮肤和头发表面的化学产品，包括各种膏体、面霜、粉末、脂质体、液体、水、气溶胶等，称为美容化妆品。随着生活水平的提高，人们对美的追求越来越高，美容化妆品的应用越来越多，对它的功效要求越来越高，难免有些不法商家就通过在化妆品中添加一些特有成分来达到人们期待的效果。如通过添加铅、汞等重金属达到增强美白的效用，但这些重金属的超标会给人体健康造成危害。所以，建立一种灵敏、快速、便携的检测工具可以让人们方便得出美容化妆品中的重金属含量，是人类健康和化妆品业的发展需要。

1 美容化妆品中重金属的危害

1.1 铅的危害

铅是一种常见的重金属元素，它并不是人体生长的必需元素，而是一种累积到一定程度会对人体有一定危害的物质。研究表明，铅可与人体内一系列蛋白质、酶和氨基酸内的官能团结合，干扰机体正常的生理生化活动[1]。众所周知，铅对人体有一定的危害，但是在加入美容化妆品中的铅都是经过了细致的加工，虽然能够将其对人体的危害降低，但长期使用含铅美容化妆品也会对人体造成伤害。而在彩妆化妆品中加入铅，可以使其颜色更鲜艳、更持久。如果长期使用含铅化妆品，铅将会通过皮肤慢慢进入人体，随后会很快被吸收。人体可以通过汗液将部分铅排出体外，但进入血液的铅，将无法及时被排出，其会干扰血红素的合成过程，使血红蛋白的生物合成受阻，红细胞寿命缩短，血液合成受阻，人在短时间内可以出现头晕目眩等情况。如果人体摄入了较多的铅元素，严重时将会引起心衰，甚至危及生命。见图1。

1.2 砷的危害

在美容化妆品中，为了增加祛斑美白的功效而添加砷的化合物。长期使用此类化妆品，其对皮肤的损害主要是慢性砷中毒所致。由于As3+对体内的巯基（-SH）具有很强的亲和力，并与多种含巯基化合物蛋白质等和酶（如CoA）的巯基结合，形成稳定的螯合物，抑制这些酶的生物活性而引起代谢紊乱。As3+毒性强的另一个原因是它的水溶性非常大，很容易吸收到血液中并积累在人体组织中。由于砷在组织中的排泄非常缓慢，故可以引起蓄积性砷中毒，产生如皮肤色素发生改变，皮肤角质化和皮肤癌等。

图1 美容化妆品中重金属的危害

1.3 汞的危害

美容化妆品中较为常见的元素是汞，其在化妆品中主要是具有美白的作用，自然界中的许多物质，如维生素C、甘草、熊果苷、当归、川芎，茶多酚等，都是安全的美白成分。但这些物质更贵，效果也较差。汞的优点是廉价、有效和快速。如果它没有毒，它将是一种完美的增白剂。长期使用含汞化妆品，汞会通过皮肤进入人体，当体内汞的含量达到一定程度，会对人体中枢神经系统带来巨大的损伤，出现头痛、头晕、肢体麻木疼痛、肌肉震颤、运动障碍等。还有部分汞离子被转移到肾脏，会让人体的肾过滤功能发生障碍。另外，美白化妆品中的汞剂能与脂肪结合形成一种黑色物质，因此快速美白会出现更严重的斑点。含汞化合物有很多，最容易添加到禁用化妆品中的是氯化汞，白色无味，不会影响产品外观。

2 电化学分析法

一些非电化学分析法如光谱法等，普遍存在以下缺点，如仪器设备体积庞大、不方便携带，价格昂贵，维护费用较大，应用受限等。而电化学分析法因其具有反应灵敏、快速、高效，操作起来相对比较简单，出行便于携带以及成本低等特点，被人们广泛应用于催化、分析之中。电化学分析方法是一种基于物质的电化学性质及其变化的分析方法，是一门研究电能和化学能相互转化的科学。在这种方法中，被测样品通常被视为化学电池的一个组成部分，根据化学电池的电流、电位、电阻或电流电压曲线等特征参数与被测物质浓度的关系来测量样品。在电位扫描过程中记录电压曲线。每个金属离子对应于溶出电流峰值。通过测定离子的峰高与浓度的关系，对溶液中重金属离子进行定量分析。该方法具有灵敏度高、仪器简单、操作方便、检测限低、抗干扰等优点。

电化学检测的关键问题在于敏感电极的构建，电化学传感器的改性随即成为关键所在，一般可以通过对基底电极进行功能性的改性来实现。通常，改性电极的制备方法有两种：一种是通过物理化学的方法将改性材料提前制备好，然后将改性材料与电极通过涂覆和浸泡等方法结合起来。这种方法的缺点是，改性材料由于长时间浸泡在溶液中，易出现剥落现象，使传感器的检测性能降低。另一种是采用电化学方法，利用电化学沉积或电化学聚合，直接在电极表面制备改性材料。与其他方法相比，此种方法获得的材料具有低温、快速的优点，沉积出的材料也更加均匀，更加稳定，成膜快速高效且无污染，和电极结合也更为牢固。薄膜材料结合了材料和薄膜的优点，既具有材料自身优异性质，又具有薄膜流失率低、回收容易和方便器件化等优点[2]。

2.1 电沉积法

吴文展等采用电沉积法制备了汞膜和铋膜铂电极。采用汞膜和铋膜铂电极，通过差示脉冲溶出伏安法测定重金属铅和铬。讨论了富集时间、富集电位、改性膜性质等因素对重金属离子测定的影响[3]。结果表明，铋膜修饰微电极更适合于重金属离子的快速在线监测。刘方园等[4]通过电沉积将二氧化锰（MnO2）负载到碳纤维纸（CFP）材料上，得到了MnO2/CFP复合电极。该复合电极具有稳定的电化学性能和较高的电容。复合电极的单位质量比电容可达360f·g-1。

2.2 电化学聚合法

王玲[5]采用一步电聚合法制得聚苯胺-12-磷钨杂多酸-石墨烯修饰电极，建立了一种基于Cr（III）-PW12O4体系催化作用测定Cr（VI）的电化学方法。朱倩采用电聚合法制备了碳基有机聚合物复合材料。选择多壁碳纳米管和氧化石墨烯作为碳材料，选择聚5-氨基-2-巯基-1,3-四噻二唑（PAMT）和聚吡咯（PPY）作为有机聚合物，采用高灵敏差示脉冲溶出伏安法（DPASV）实现同时检测Cd2+和Pb2+[6]。

3 结束语

化妆品在人们生活中是必需品，在美容化妆品中添加铅、砷和汞等重金属元素，对人体的健康会带来一定伤害。而电化学分析法因其具有灵敏、快速、高效，而且操作简单、便于携带、成本较低的特点，在测定美容化妆品重金属离子检测方法具有一定的现实意义。