隨著國民經濟的持續發展和人民生活水平的不斷提升,化妝品因其清潔、修飾、健護、美化等作用,逐漸成為生活中必不可少的一部分。人們對化妝品需求量的與日俱增推動了化妝品行業的迅猛發展。我國目前已是全球第三大化妝品消費國,僅次于歐盟和美國。在化妝品市場蓬勃發展的進程中呈現了諸多典型變化:從天然提取到化學合成,原料逐漸多樣化;從護理到美化,用途逐漸多元化。化妝品安全性越來越受到廣大消費者的高度關注,這也對化妝品質量安全檢測技術提出了更高的要求。傳統的檢測技術存在前處理過程有機試劑消耗量大、檢測通量低、分析周期長等諸多弊端,隨著人們環保意識的增強和綠色化學理念的興起,開發環境友好的前處理技術和高通量快速檢測技術逐漸成為科研人員關注的研究方向,相關報道也日益增多。本文綜述了近年來在化妝品樣品前處理技術和檢測技術領域的研究進展,以期為化妝品領域的相關科研和檢驗人員等提供技術參考。

1 樣品前處理技術
傳統樣品前處理技術溶劑消耗量大,對環境危害嚴重,已不能滿足綠色化學發展的要求,如何減少甚至避免有機試劑的使用已成為樣品前處理領域研究的重點。近年來報道的基質固相分散、分散液液微萃取、固相微萃取等前處理技術具有試劑消耗量小、操作簡便、環境友好等優勢,符合綠色化學發展的趨勢,已成為科研人員關注的焦點。此外,超分子溶劑、低共熔溶劑、離子液體等新型萃取溶劑具有環境友好、萃取效率高、穩定可靠等優勢,也促進了綠色前處理技術的進一步發展。

1.1 基質固相分散技術
基質固相分散(matrix solid phase dispersion,MSPD)是將待處理樣品與分散劑研磨混勻后,轉移至注射器或者空柱管中按壓,然后采用溶劑進行洗脫,對洗脫液進樣檢測分析[1]。分散劑的選擇對于基質固相分散至關重要,典型的分散劑是反相吸附劑,如十八烷基鍵合硅膠,此外還包括非鍵合相吸附劑,如硅鎂型吸附劑、砂石、二氧化硅等。近年來還出現了一些新型分散劑,如具有優異吸附性能的碳納米管、分子印跡聚合物等?；|固相分散過程中,全部樣品實現了完全破碎并分散為很小的顆粒,為后續的洗脫步驟提供了較大的表面積,大幅提高了提取效率。此外,基質固相分散還可與其他萃取方式結合提高萃取效率,如超聲波輔助基質固相分散(ultrasonically assisted matrix solid phase dispersion,UA-MSPD)、渦旋輔助基質固相分散(vortex assisted matrix solid phase dispersion,VA-MSPD)、磁力輔助基質固相分散萃取(magnetically assisted matrix solid phase dispersion,MA-MSPD)等[2]。基質固相分散不需要復雜的儀器設備,具有簡單靈活、提取條件溫和、溶劑用量少等優勢[3],已被廣泛應用于生物樣品[4-6]、食品樣品[7,8]及環境樣品[9-11]等諸多領域,尤其在處理黏性、半固體及固體樣品方面具有較大優勢。近年來,該技術成功應用于化妝品中防腐劑、增塑劑、香料過敏原、合成麝香、著色劑等組分的檢測分析。例如,Sanchez-Prado等[12]將基質固相分散用于檢測駐留型和非駐留型化妝品中的多種防腐劑,研究人員稱取0.5 g化妝品樣品置于研缽中,然后加入1 g干燥劑(無水硫酸鈉)以及2 g作為分散劑的弗洛里硅土,用研杵輕輕研磨使其混合均勻。*終得到的均質混合物被轉移至固相萃取空柱管中,空柱管中提前放有20 μm孔徑的聚丙烯材質篩板和0.5 g弗洛里硅土(對萃取液做進一步的凈化),將另一個篩板置于混合物樣品上方,并用柱塞壓緊以排除空氣,加入5 mL正己烷-丙酮(1∶1,v/v)進行洗脫,收集洗脫液于離心管中,經過衍生化之后通過氣相色譜-質譜進行檢測。目標物質回收率為88%～110%,相對標準偏差小于10%。Llompart等[13]建立了基質固相分散與氣相色譜-質譜法結合對化妝品中的18種增塑劑和7種多環麝香化合物進行了檢測。研究人員稱取0.1 g化妝品樣品,與0.2 g無水硫酸鈉以及0.4 g弗洛里硅土研磨混合均勻,裝填在底部含有0.1 g弗洛里硅土的玻璃巴斯德吸管中,用1 mL乙酸乙酯進行洗脫,收集洗脫液,用氣相色譜-質譜進行檢測。所有目標物質加標回收率為85%～105%,相對標準偏差小于8%。

1.2 分散液液微萃取技術
分散液液微萃取(dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME)[22]是將分散劑和萃取劑通過微量進樣器快速注入樣品溶液中,在分散劑的作用下,萃取劑形成萃取微滴均勻分散在水相溶液中,基于目標分析物在樣品溶液和萃取劑之間分配平衡過程進行萃取[23],目標分析物被萃取到萃取劑微滴后離心,對沉積相進行檢測分析[24]。分散液液微萃取對目標物的萃取效率受到多種因素的影響,*主要是萃取劑的選擇。萃取劑應當密度比水大,便于萃取完成后離心分離,通常選擇氯苯、氯仿、四氯化碳、氯化苯及四氯乙烯等鹵代烴作為萃取劑。根據“相似相溶”原理,萃取劑還需與分析物性質相匹配,以提高萃取效率,萃取劑體積通常為5～100 μL。分散劑的選擇也很重要,常用的分散劑包括甲醇、乙醇、乙腈、丙酮以及四氫呋喃等,體積為0.5～1.5 mL。此外,分散液液微萃取還受萃取時間、離子強度等因素的影響[23]。分散液液微萃取集成了取樣、提取和分離等步驟,具有操作簡單、快速、富集效率高、有機溶劑用量少,前處理過程成本低等優勢,已廣泛應用于環境水樣[25-27]、生物樣品[28,29]、食品[30-34]、藥品[35,36]等領域,在化妝品檢測中也得到了較為廣泛的應用[37]。例如,Xue等[38]采用分散液液微萃取對化妝品樣品中的7種防腐劑化合物進行萃取,樣品溶液中依次加入0.5 g氯化鈉、0.5 mL異丙醇作為分散劑、50 μL氯仿作為萃取劑進行萃取,得到的液體在6 000 r/min的速度下離心5 min,移取下層溶液氮吹至干,然后用甲醇-水(20∶80,v/v)溶液復溶,*終的樣品溶液通過毛細管電泳進行檢測,測定加標回收率為71.1%～112.6%。此外,分散液液微萃取還可與其他帶有輔助功能的萃取方式相結合以提高萃取效果,如超聲霧化[39]、磁力攪拌[40]、微波輔助[41]等。

1.3 固相微萃取技術
固相微萃取(solid phase microextraction,SPME)通常是將少量聚合物材料涂覆在熔融石英纖維(或其他材料)制成的細桿上,在使用過程中,目標組分在樣品基體和纖維涂層之間進行分配,纖維涂層選擇性保留目標組分,然后將保留在纖維針涂層中的目標物脫附,用于后續分析[52]。根據不同的操作方式,固相微萃取可分為直接固相微萃取(direct solid phase microextraction,D-SPME)和頂空固相微萃取(headspace-solid phase microextraction,HS-SPME)。前者是將含有吸附涂層的基質直接浸沒于樣品中進行萃取;后者是將萃取探頭固定于樣品的上方萃取樣品中的揮發性成分,操作更為簡單,避免了復雜樣品對實驗結果的干擾。固相微萃取中的吸附涂層對萃取效果發揮著重要的作用,常見的商品化萃取涂層有聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)、二乙烯苯(divinylbenzene,DVB)、聚酰胺(polyamide,PA)等。此外,碳納米材料[53,54]和離子液體[55]等新型萃取涂層的開發及應用也日益增多。固相微萃取是真正的無溶劑萃取技術,只需要少量樣品,靈敏度卻很高,樣品制備簡單快速,可用于現場實時分析或活體分析,已廣泛應用于食品[56-59]、環境[60,61]、生物標志物的分析[62,63]、化妝品等諸多領域。Alvarez-Rivera等[19]開發了一種基于固相微萃取-氣相色譜-串聯質譜(SPME-GC-MS/MS)的方法分析化妝品中苯甲酸酯、對羥基苯甲酸酯和三氯生的光解產物。他們將6 mL質量濃度為100 μg/L的防腐劑水溶液經光輻照后,轉移至10 mL玻璃瓶中,并加入1.2 g氯化鈉,采用DVB/CAR/PDMS纖維涂層,在25 ℃水浴下直接進行固相微萃取,之后通過GC-MS/MS進行解吸及分析,方法線性良好(相關系數R2>0.996 4),回收率大于80%。Yang等[64]將超臨界流體萃取原位衍生化與在線頂空固相微萃取結合,通過氣相色譜-質譜聯用技術,開發了化妝品中常見抗氧化劑的分析測定方法,**用超臨界二氧化碳在13 840 kPa的壓強下從化妝品基質中提取抗氧化劑,然后用超臨界流體在55 ℃下靜態萃取10 min后進行15 min的動態萃取。緊接著用甲硅烷基化試劑N,O-雙(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺和0.1%(體積分數)三甲基氯硅烷原位衍生萃取劑。*后將產物吸附在頂部空間中的聚丙烯酸酯SPME纖維上,分析線性范圍為10～1 000 ng/g,RSD值低于7.8%,檢測限范圍為0.5～8.3 ng/g,此結果遠優于僅使用SPME富集化妝品中的抗氧化劑分析所獲得的結果。

1.4 新型萃取溶劑在化妝品前處理中的應用
離子液體(ionic liquids,ILs)是指在室溫或接近室溫狀態時,完全以有機陽離子和無機或有機陰離子構成的液體。離子液體是一種新型溶劑,具有很多優良的特性:通常情況下離子液體的蒸氣壓為零,并且不易揮發;有比較穩定、較寬的電化學電位窗口和較好的化學穩定性;缺點是具有較大的黏度和密度[69],因此也限制了其應用,并且其生產成本較高,價格較為昂貴。在萃取分離過程中,離子液體由于其液態范圍寬,不揮發,結構可調控,對目標物具有一定的選擇性,被認為是一種環境友好型的綠色溶劑,在化妝品樣品檢測領域得到了廣泛的應用。成敏敏等[70]利用微波輔助離子液體液液微萃取水溶性化妝品中的3種對羥基苯甲酸酯類防腐劑,檢出限為0.6～1.2 μg/L,相對標準偏差為4.9%～5.1%。
低共熔溶劑(deep eutectic solvent)通常是由一定化學計量比的季銨鹽和氫鍵給體(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)組合而成的低共熔混合物,在物理化學性質方面與離子液體*其相似[71]。但與離子液體相比,低共熔溶劑的制備過程比較簡單,且合成原料均為比較常見的化合物,有望實現大規模工業化生產。低共熔溶劑具有合成容易、價格低廉、環境友好、揮發性低、溶解能力強、可生物降解、結構可設計等優勢,被認為是一種綠色溶劑,在化妝品樣品前處理中可以作為一種優良的萃取劑。Yilmaz等[72]利用低共熔溶劑液相微萃取技術萃取化妝品中的羅丹明B,方法檢出限為2.2 μg/L,回收率為97%～110%,相對標準偏差為2.3%。
超分子溶劑(supramolecular solvent,SUPRAS)通常是由含親水基和疏水基的兩親性分子在水溶性有機溶劑作用下分散在水相中,通過疏水相互作用按照一定的順序排列形成大分子,再聚集成納米或微米級的三維聚合物,從水相中分離后得到[73]。超分子溶劑特有的物理化學性質使其在替代傳統有機提取溶劑方面具有很大的優勢,主要包括:超分子溶劑特有的囊泡結構可以阻礙大分子物質的通過,達到萃取與凈化兼顧的效果;可以通過調整超分子溶劑中兩親物質的疏水性或*性基團來調節溶劑的性質,使其適用于萃取不同*性的化合物;具有的不揮發性和不可燃性實現了更加安全的分析過程等。超分子溶劑制備簡單,可萃取*性不同的分析物,集萃取和凈化于一體,是一種綠色環保的萃取技術,特別適用于化妝品前處理過程。Yildiz等[74]將基質固相分散與超分子溶劑萃取相結合,采用高效液相色譜成功實現了乳劑類化妝品樣品中防腐劑的檢測,檢出限為0.03～0.04 μg/g,回收率為86%～102%,相對標準偏差為3.1%～5.2%。
此外,新型萃取溶劑還有雙相萃取溶劑,萃取過程可在常溫下進行,可同時實現萃取和分離。李玲等[75]采用異丙醇-硫酸銨-水雙水相體系高效提取化妝品中的苯系物,得到苯系物的回收率為81.1%～98.2%,檢出限為1.1～3.9 ng/g,相對標準偏差為1.74%～4.99%。

2 化妝品質量安全檢測技術
隨著全球經濟一體化進程的加速,各國間跨境貿易量逐年增大,化妝品產品進出口量逐年攀升。為保障化妝品產品的安全性、促進產業高質量發展,化妝品產品的檢測通量大幅增長。檢測通量的增加不斷推動檢測技術的發展,傳統的化妝品檢測技術(如毛細管電泳、液相色譜法、液相色譜-串聯三重四*桿質譜法、氣相色譜法、氣相色譜-質譜法等)[82-85]受儀器條件的制約,分辨率低,檢測通量低,檢測周期長,已不能滿足現實需求,高通量檢測技術和現場快速檢測技術的開發逐漸成為科研人員研究的重點。

2.1 高通量檢測技術
目前,化妝品高通量快速檢測中應用較多的高分辨質譜技術主要包括飛行時間質譜(time of flight mass spectrometry,TOF MS)和靜電場軌道阱質譜(Orbitrap mass spectrometry,Orbitrap MS),二者可在單次分析中同時進行定性和定量分析,是化學危害物質高通量檢測中**潛力的技術手段。

2.1.1 飛行時間質譜檢測技術
飛行時間質譜是利用動能相同而質荷比(mass-to-charge ratio,m/z)不同的離子在恒定電場中運動,經過恒定距離所需時間不同的原理對物質成分或結構進行分析的一種技術。2014年,馬強等[86]針對不同基質類型的化妝品樣品(膏霜、水劑、香波、散粉和唇膏)采用相應的前處理方法萃取和凈化后,建立了化妝品中18種香豆素類化合物的超高效液相色譜-四*桿-飛行時間質譜(UHPLC-Q-TOF MS)分析方法。謝文緘等[87]采用UHPLC-Q-TOF MS技術對育發類化妝品中的4種植物功效成分(槲皮苷、何首烏苷、蘆丁和柚皮苷)進行了分析測定,獲得的精確質量相對偏差較小,可保證鑒定的準確性。羅輝泰等[88]針對化妝品中86種糖皮質激素成分建立了一種同位素稀釋-液相色譜-飛行時間質譜分析方法。

2.1.2 靜電場軌道阱質譜檢測技術
靜電場軌道阱質譜是通過使離子圍繞一個中心電*的軌道旋轉而捕獲離子的質量分析裝置[89]。王鳳美等[90]采用超高效液相色譜-線性離子阱/靜電場軌道阱質譜技術針對化妝品中的36種抗生素(硝基咪唑類、磺胺類、喹諾酮類)進行了篩查測定。36種抗生素的精確質量相對偏差小于5×10-6,線性相關系數大于0.994,方法檢出限均≤10 μg/kg,方法的加標回收率為54.15%～117.55%,相對標準偏差為1.19%～13.25%。李兆永等[91]針對化妝品中14種鄰苯二甲酸酯類增塑劑,通過正離子模式全掃描分析,獲得了提取物中鄰苯二甲酸酯類化合物的母離子和主要碎片離子精確質量數等信息,實現了對化妝品中鄰苯二甲酸酯類塑化劑的快速篩查;Meng等[92]采用超高效液相色譜-四*桿-靜電場軌道阱質譜技術針對化妝品中非法添加的100種違禁成分,包括39種抗生素、40種糖皮質激素、9種雄激素、8種孕激素和4種抗真菌藥物建立了高通量篩查方法。

2.2 現場快速檢測技術
原位電離(ambient ionization,AI)[99]技術具有樣品需求量小、前處理簡單、溶劑消耗少、分析速度快、可現場快速檢測等諸多優勢,已成功應用于公共安全、消費品質量安全等諸多領域[100,101],原位電離技術可與便攜式質譜或離子遷移譜等設備聯用,實現現場快速檢測,是當下分析測試領域研究的焦點和發展趨勢。

2.2.1 原位電離質譜技術
在化妝品質量安全方面,已經開發了實時直接分析(direct analysis in real time,DART)[102]、紙噴霧(paper spray,PS)[103]和萃取納升噴霧(extraction nano-electrospray)等多種原位電離質譜的現場快速檢測方法。Ma[104]等采用紙噴霧技術和萃取納升噴霧技術與小型便攜式質譜儀聯用,建立了不同基質類型化妝品中危害物質的現場快速檢測方法,定量限為5～30 μg/kg。另外,中性解吸萃取電噴霧電離(neutral desorption extraction electrospray ionization,ND-EESI)[105]是一種可快速、高通量進行樣品分析的原位電離技術,*大的優勢是能夠有效減少離子抑制,避免基質干擾及額外的化學污染[106]。Ding[107]等采用中性解吸萃取電噴霧電離技術建立了牙膏中二甘醇的快檢方法,檢出限可達0.000 02%。除此之外,基于等離子體的原位電離技術以實時直接分析、介質阻擋放電電離(dielectric barrier discharge ionization,DBDI)[108]及低溫等離子體探針(low temperature plasma probe,LTP)解吸電離[109]*具代表性,其中實時直接分析離子化和低溫等離子體探針解吸電離已經應用到化妝品快速檢測中。Self[110]采用實時直接分析技術快速篩查牙膏中二甘醇和乙二醇,可達到與傳統氣相色譜法相近的靈敏度。

2.2.2 原位電離離子遷移譜技術
原位電離技術除了與質譜相結合外,也有學者[111-113]將其與離子遷移譜聯用,開發化妝品中違禁添加物質的現場快速篩查方法。離子遷移譜(ion mobility spectrometry,IMS)是一種根據大氣壓下樣品分子離子在遷移管內特征遷移時間的差別,完成對不同物質的識別與檢測的技術,具有操作簡單,快速靈敏,檢測成本低等優點,已被廣泛應用于車站、機場、海關等場所。孟憲雙等[111]、郭項雨等[112]、閆萌萌等[113]分別采用納升萃取噴霧和紙噴霧原位電離技術,結合離子遷移譜,建立了化妝品中8種抗生素、3種鹵代水楊酰苯胺類防腐劑和5種禁用香豆素類化合物的快速篩查方法,離子遷移譜分析周期不超過20 ms,單個樣品分析周期不超過30 s,*低檢出限可達1 μg/kg。

3 展望
化妝品質量安全關乎企業的發展和消費者的切身利益,開發快速、有效的化妝品質量安全檢測技術是保障化妝品質量的基石。在檢測的前處理過程中,傳統的萃取方法因消耗大量有機化學試劑,對環境污染嚴重,檢測成本高。隨著綠色化學的興起及發展,基質固相分散萃取、分散液液微萃取、固相微萃取等環境友好型的萃取技術無需或者只需少量有機試劑即可完成萃取過程,并且萃取方法穩定可靠,已成為當前科研人員研究的重點。然而,其存在的缺點也不容忽視,如基質固相分散萃取由于其樣品需求量小,洗脫過程中樣品成分與目標物不能完全分離,容易受到基質干擾,導致檢出限較高,對于痕量物質的檢測還存在一定難度;分散液液微萃取仍以有機溶劑為萃取劑,并且具有一定的毒性,選擇性較差,容易降低目標物在萃取劑中的分配系數;固相微萃取儀器價格昂貴,涂層種類有限,因此選擇性較差。盡管如此,隨著萃取理論研究的深入及應用的拓展,它們有望成為未來化妝品危害物質萃取過程常見的萃取方法。此外,隨著研究的深入,超分子溶劑、低共熔溶劑、離子液體等新型萃取溶劑的開發及應用也將進一步推動綠色化學的發展,并在化妝品萃取技術中發揮越來越重要的作用。
同時,隨著大國間貿易量的增加,檢測通量大幅提升,開發高通量檢測技術和現場快速檢測技術已成為當下化妝品檢測領域研究的熱點。與傳統低分辨串聯四*桿質譜相比,高分辨質譜儀器參數設定簡單,靈敏度更高,并且具備回溯性數據挖掘功能,實現了同時針對靶標定量分析和非靶標高通量篩查功能。另外,原位電離技術憑借其綠色、經濟、快速、可現場檢測等優勢已成為當前分析測試領域研究的熱點。與便攜式分析儀器耦合進行現場快速檢測可大大縮短分析周期,提高工作效率,在化妝品貿易通關,市場監管部門開展現場快速檢測領域將大有作為。開發基于原位電離技術的現場快速檢測方法也將成為化妝品檢測標準制定人員的研究方向。