化妆品中准用着色剂的检测方法和使用情况研究

化妆品中准用着色剂的检测方法和使用情况研究
在“颜值时代”的今天，人们越来越注重自己的外表，化妆已经作为一种礼节及形象塑造的理念，被越来越多的中国大众所接受。中国的彩妆市场已成形，并进入加速发展阶段。着色剂主要用于彩妆产品，即唇膏、胭脂、眼影、睫毛膏、指甲油等，相对于以前以口红、胭脂为主体的彩妆市场结构，现在睫毛膏、眼影和指甲油的市场占有比例都在快速增长。近年来，受互联网偶像的冲击和影响、消费升级以及社会包容度提高，男生描眉化唇不再被谴责为伤风败俗，男士彩妆类产品成为化妆品市场的又一新增长点，男士彩妆市场的发展速度不容忽视。其他诸如洗发水、护肤膏霜、牙膏等化妆品，虽然不属于彩妆，但很多也应用了着色剂，以适宜的色彩提升产品的商业价值，勾起消费者的购买欲望。鉴于此，有必要对现有化妆品中准用着色剂的检测方法和使用情况进行研究和分析。

1 准用着色剂的种类和安全风险
化妆品中着色剂是指利用吸收或反射可见光的原理，使化妆品、身体或其部分呈现颜色的物质，其在产品中的作用主要是从美容色彩学和心理学的角度来评价，对人体并没有其他益处。不少着色剂还可以作为染发剂或染眉产品使用，例如酸性染料可以通过毛发的表层部分进入到发质中而直接染发，不需要像氧化型染发剂一样通过氧化反应就可将头发染成各种不同的色泽。因此这类染发剂刺激性相对较小，不易损伤头发和引起过敏，缺点是色泽牢固度较差。
着色剂按照溶解性可分为：1）不溶于水或有机溶剂等介质的物质，其在介质中为颗粒状，可均匀分散；2）水溶性着色剂，多含有羧基或者磺酸基等亲水基团，对pH值及紫外线敏感，容易被氧化或还原，如食品红17、食品黄4、酸性橙7等；3）脂溶性着色剂，通常不含亲水基团，可用于唇膏等蜡基类化妆品中，如溶剂黄33等。按照来源方式，着色剂还可分为天然和合成两大类。有机合成着色剂由于遮盖力、着色力强而广泛应用于唇膏、胭脂、指甲油等化妆品中，但很多合成着色剂来自煤焦油产物，是偶氮类化合物，存在一定的安全风险，具有光敏反应、生殖发育毒性，甚至少数可能诱发癌症。例如颜料红3被列入世界卫生组织国际癌症研究机构2017年10月27日公布的三类致癌物清单中。
因此着色剂成分的安全性日益受到消费者和监管部门的重视，各国都对其进行了风险评估并做出了相应的规定和限制，如《欧洲议会和欧盟理事会化妆品法规(EC)1223/2009》、《美国联邦法规》第21章等。中国《化妆品安全技术规范》(2015年版)的表6中列出了准用的157种着色剂，并明确了它们的使用范围(各种化妆品、除眼部化妆品之外的其他化妆品、专用于不与黏膜接触的化妆品、专用于仅和皮肤暂时接触的化妆品)、其他限制和要求、标签标注规定等。例如，对于酸性黄73，规定其在化妆品中的限量为6%，但禁用于染发产品，且其所含的杂质间苯二酚的含量不得超过0.5%，邻苯二甲酸的含量不得超过1%，2-(2，4-二羟基苯酰基)苯甲酸的含量不得超过0.5%；又如颜料红3和溴百里酚蓝仅可以用于和皮肤暂时接触的化妆品等。如今，化妆品着色剂引起的过敏性问题比之前少，主要是因为产品所使用的着色剂纯度和安全性均有提高，而且不少化妆品生产企业为了回应消费者对着色剂安全性的疑虑，选用了准用着色剂中的食用色素，如食品黄3（日落黄）、食品红9（苋菜红）、食品黄4（柠檬黄）、食品蓝2（亮蓝）、还原蓝1（靛蓝）、颜料白6（二氧化钛）等。但是目前国家和地方对彩妆的监督抽查主要侧重于重金属指标，对着色剂的使用情况关注较少，化妆品中着色剂的监管存在一定的空白。
2 准用着色剂的检测标准和方法
鉴于部分着色剂对人体的健康有一定的危害，近年来对化妆剂中着色剂的检测方法的研究日益受到重视，标准和文献中报道的检测方法不少，主要有高效液相色谱法和液相色谱-质谱法等，其他诸如胶束电动色谱法、薄层色谱法、紫外分光光度法因检出限较高、特异性较差而基本被淘汰。国外针对染发产品的检验标准不多，主要有韩国《化妆品着色剂种类、标准和试验方法》等，但其方法大多是单独测定一两种物质，同时能检测的着色剂不多。我国先后建立了多个着色剂检测方法标准，涵盖了约1/3准用的着色剂，包括：GB/T 30938—2014《化妆品中食品橙8号的测定 高效液相色谱法》；GB/T 37545—2019《化妆品中38种准用着色剂的测定 高效液相色谱法》；SN/T 2105—2008《化妆品中柠檬黄和桔黄等水溶性色素的测定方法》；SN/T 2448—2010《唇膏中水溶性着色剂的测定 高效液相色谱法》；SN/T 4575—2016《出口化妆品中多种禁限用着色剂的测定 高效液相色谱法和液相色谱-串联质谱法》；DB44/T 961—2011《化妆品中酸性橙7的测定 高效液相色谱法》；DB35/T 1338—2013《化妆品中天然红4含量测试方法》；《化妆品安全技术规范》(2015年版)中的“碱性橙31等7种物质 高效液相色谱法”和“着色剂CI 59040等10种物质 高效液相色谱法”等。此外，可同时作为着色剂和防晒剂的二氧化钛有检测标准SN/T 1478—2004《化妆品中二氧化钛含量的检测方法 ICP-AES法》，《化妆品安全技术规范》(2015年版)中也有二氧化钛和银的测定方法。上述标准中涉及的准用的着色剂情况见表1。
表1 中国检测标准中所涉及的准用着色剂

由于标准的制定过程较为规范，测定方法都经过了多个单位的验证，特异性、精密度和重现性良好，因此检测机构、化妆品相关企业在检测产品中的着色剂时一般都会优先选择使用标准方法。对于标准上没有的，才会考虑自行建立测定方法或者参考文献报道的方法。近年文献报道的上述检测标准中所没有涉及的着色剂情况见表2，文献方法是标准方法的有效补充，也是很多标准制定的基础。
表2 文献中所涉及的准用着色剂

在标准和文献中，运用高效液相色谱法检测着色剂最普遍。前处理根据待测组分的溶解性将样品用水或有机溶剂（甲醇、四氢呋喃、三氯甲醇等）超声提取，然后离心取上清液过滤膜，采用固相萃取等净化手段的不多；对于唇膏等较难提取的样品，可以使用水浴加热(如GB/T 37545-2019)，对于部分黏性较大样品的均匀分散，则可以加入无水硫酸钠研磨。色谱条件通常是以乙酸铵-乙腈或甲醇为流动相，检测波长根据着色剂的不同一般选择240~620 nm，以保留时间和二极管阵列检测器所获得的光谱波形同时进行定性，以峰面积进行定量。此外，检测时需要考虑滤膜材质对着色剂的吸附作用，例如尼龙分子结构中的氨基和亚氨基等亲水性基团可吸附酸性染料，而聚四氟乙烯和聚丙烯等有机膜对结果的影响不大。部分酸性的着色剂在溶液中可能为离子状态，在反相色谱柱上保留较差，可采用四丁基氢氧化铵等离子对试剂改善色谱分离效果。
虽然液相色谱仪价格适中，检验机构和大型化妆品企业的实验室基本均有配备，相关测定方法的普及性较好，但由于化妆品基质普遍比较复杂，色谱峰的背景干扰较多，致使方法对于一些结构、性质相近的物质不能很好地分离，检验结果可能产生一些偏差。因此，今后的研究应着重于样品前处理净化技术，以提升方法的特异性，并降低检出限。

和液相色谱法相比，液相色谱质谱法可以克服前者特异性相对不足、容易有假阳性的缺点，而且能缩短样品分析时间，灵敏度更高，适用于痕量样品和复杂基质化妆品的定性定量分析，也是目前应用于着色剂检测方面综合效果最好的一种方法，不足之处是检测设备价格比较高，一般只有专业的检测机构才会配备，企业很少会有。液相色谱质谱法通常一次能检测的着色剂较多，结构与性质各有不同，为保证方法的回收率，可在提取溶剂中加入一定浓度的盐溶液，以减弱或消除目标化合物与基质之间的静电吸附作用。SN/T 4575—2016的前处理方法在该标准液相色谱法的基础上，采用了固相萃取的净化手段，避免了溶剂萃取法专属性差的问题，但某些化妆品中含有的特殊成分容易堵塞萃取柱，使用时需要留意。近年来，一些文献[15,17,18]采用了较为新颖的基质分散固相萃取的方式，将样品与干燥剂(如无水硫酸钠)、分散剂(如砂)混合后装入含有C18或Florisil粉末的固相萃取筒中，再用甲醇洗脱。该法与传统的有机溶剂提取-固相萃取净化的前处理方式相比，具有操作简单、耗时短、有机溶剂消耗少的优点，今后有望得到更广泛的应用。

3 市售化妆品中准用着色剂的使用情况
随着化妆的人群不断扩大，彩妆的使用以及生产规模迅速增加，产品中所用的着色剂原料丰富多样。
Chen Meng等调研了市售的69个彩妆产品，共检出多种准用着色剂，包括颜料红3、颜料红48和颜料红49，另外还有《化妆品安全技术规范》(2015年版)的禁用物质溶剂红23。
Guerra Eugenia等测定了市场上的24种化妆品和个人护理用品，涵盖了唇用、面部和眼部用彩妆、沐浴露、液体肥皂、洗发水和牙膏等多种类型。共检出食品黄3、食品黄4、食品蓝2、食品红17、食品红1等5种准用着色剂成分，含量分布在0.110~199 mg/kg之间。其中食品黄4和食品红17的检出率最高，均为11次。有超过一半的产品含有两种着色剂，其中有2种产品含有3种着色剂。Guerra Eugenia等另外检测了14种化妆品，检出的着色剂包括食品红7、酸性橙7、食品黄3、食品红17、食品黄4、食品蓝2、酸性红92，含量为0.232~575 mg/kg。其中食品蓝2的检出率最高，为6次；其次是食品黄3和食品红17，各为3次。
任国杰等对市场上101个彩妆样品进行了检测，发现在使用频率上，酸性红98、食品黄3和酸性蓝9较高，然后是颜料红49、食品红17和酸性紫9。研究发现很多产品中着色剂检出量很小，通过对部分着色剂原料的分析，发现某些原料纯度较低，因而推测这些微量的着色剂可能是由于所用原料的不纯而被带入的。着色剂原料的不纯容易导致生产厂家无意识的误用或错用，对消费者造成不必要的安全隐患，因此今后应加强着色剂原料的监管及其产品的分析检测。
张凤兰等在染眉产品中检出的准用着色剂有颜料黑11，颜料红101、102，颜料黄42、43，颜料白6，食品蓝2，颜料白20等27种，产品以添加3~5种着色剂为主，其中含4种着色剂的最多，达56.6 %；含5种着色剂的占17.3%；含3种着色剂的占15.6%。氧化铁的一系列化合物使用频率最高，颜料黑11（氧化亚铁+氧化铁）达92.2%；其次为颜料红101、102（氧化铁）和颜料黄42、43（羟基氧化铁），分别占90.5%和89.6%；然后是白色颜料中遮盖能力最强的二氧化钛。虽然总的着色剂使用种类达27种，但使用率较高的着色剂相对集中，多半着色剂的使用频率低于3.0%。
此外，有文献指出存在样品检出着色剂与产品配料表标识不一致的情况，如在某化妆品中检出了食品黄3和酸性橙7，但其配料表中仅标识其中的一个化合物，这种情况并非个例。从表面上看只是标识的问题，实质上反映出的是企业管理的不规范、不到位、质量意识不强，产品配方即使变动很小，也不能怕麻烦或是节约成本而不去更换标签和重新进行配方备案或审批。
综上所述，目前彩妆产品中使用较多的是同时可作为食用色素的着色剂，如食品黄3（日落黄）、食品红17（诱惑红）等，这有利于化妆品企业向消费者证明其产品的安全性。染眉和染发产品由于普通化妆品在使用对象和要求上存在较大差异，因此其着色剂的应用情况不同，以氧化铁化合物的使用频率最高。
4 结束语
中国化妆品市场2018年销售总额达2500亿元，年均增长率约10%。国内的彩妆行业虽然起步较晚，但随着时代的进步，国民的思想正在慢慢发生着改变，伴随着彩妆市场的普遍化、年轻化以及男性彩妆市场的开辟，使用人群越来越广泛，近几年迎来规模化发展的成熟期。因此提升彩妆类化妆品的质量有利于保障消费者的使用安全，促进行业的健康发展，但是目前标准所涵盖的准用着色剂仅占到《化妆品安全技术规范》(2015年版)的1/3，加上文献所报道的检测方法也不到一半，仍有很多着色剂的测定技术存在空白。现阶段应优先着手转化文献中的检测方法为标准，尤其是颜料红3、溶剂紫13、颜料黄3、溶剂橙1和溴百里酚蓝等有限制使用范围的着色剂，以逐步完善配套的标准体系。为了达到一定的颜色效果，化妆品中准用着色剂的添加量一般不会太低，因此所制订的标准建议同时采用液相色谱法和液相色谱-质谱法两种，液相色谱法用于常规批量测定，液相色谱-质谱法侧重于复杂基质干扰情况下样品的定性确证以及痕量的测定，这样的标准既有利于全国推广又能保证特异性和准确性。今后着色剂检测的前处理可以采用新兴的离子液体萃取法，离子液体是由相对结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子组成，具有低挥发性、热稳定性和溶解性好等独特的理化性能，与传统有机溶剂相比，具有无毒、绿色等优点。其作为萃取介质，可缩短萃取时间，提高前处理效率，具有广泛的应用前景。