Xác định hàm lượng vết một số kim loại nặng trong son môi

Trong đời sống xã hội hiện nay, việc sử dụng mỹ phẩm để làm đẹp là một điều không thể thiếu đối với chị em phụ nữ, đặc biệt là các bạn trẻ đang ở độ tuổi học sinh, sinh viên,.. Một trong những sản phẩm mỹ phẩm làm đẹp được ưa chuộng nhất cũng như cơ bản nhất chính là son môi.

Tuy nhiên, cùng với việc ngày càng có nhiều loại son môi với các màu sắc khác nhau, hãng sản xuất khác nhau, có những sản phẩm được quản lý và kiểm định chặt chẽ thì vẫn tồn tại những mặt hàng son môi kém chất lượng, không rõ nguồn gốc xuất xứ.

Trong mỹ phẩm, các nguyên tố kim loại: chì (Pb), kẽm (Zn), cadimi (Cd), canxi (Ca), magiê (Mg), sắt (Fe) có thể được sử dụng với mục đích khác nhau: Zn được bổ sung vào son môi với tác dụng là thành phần chống tia UV và diệt khuẩn.  Pb, Cd có mặt trong son môi nhằm mục đích giữ màu sắc, tăng khả năng bám dính. Các hợp chất của Fe có mặt trong mỹ phẩm vì khả năng tạo màu, trong khi đó các hợp chất của Ca và Mg làm tăng độ mịn cho làn da…

Tuy nhiên, việc sử dụng các nguyên tố trên phải nằm trong giới hạn cho phép. Việc phân tích và kiểm soát hàm lượng các nguyên tố kim loại nói chung và Pb, Zn, Cd, Fe, Mg, Ca nói riêng trong các loại mỹ phẩm son môi là hết sức cần thiết, góp phần đánh giá chất lượng các loại mỹ phẩm này.

Các mẫu son sau khi xử lý để đo bằng phương pháp AAS

Để xác định hàm lượng kim loại trong các mẫu son, phương pháp đang được ứng dụng phổ biến đó là phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác cao, xác định được nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu.

Tại Việt nam các công trình nghiên cứu xác định kim loại nặng trong mỹ phẩm nói chung và son môi nói riêng rất hữu hạn, chưa có tiêu chuẩn Việt nam về phân tích các đối tượng trên, chỉ có thường quy kỹ thuật của Viện kiểm nghiệm Trung ương xác định riêng lẻ từng kim loại Hg, Cd, Pb, sử dụng quy trình xử lý mẫu dùng lò vi sóng hệ hở.

Trên thế giới cũng có một số công trình nghiên cứu về son môi xác định kim loại nặng, chủ yếu tập trung vào phân tích Pb, Cd, chỉ có vài công trình  phân tích Hg, As. Các nghiên cứu đồng bộ xác định Zn, Cd, Pb, Fe, Ca, Mg trong son môi bằng phương pháp AAS sử dụng quy trình xử lý mẫu khô - ướt kết hợp chưa tìm thấy công trình nào.

Từ những lý do trên, nhóm sinh viên Trần Thị Quỳnh Trang - Lớp 58A SP Hóa học, Nguyễn Thanh Thùy Dương - Lớp 56K Công nghệ kỹ thuật hóa học và Bùi Thị Thúy Hằng - Lớp 54K Công nghệ kỹ thuật hóa học đã lựa chọn đề tài: "Nghiên cứu xác định hàm lượng vết một số kim loại trong mỹ phẩm son môi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)" làm đề tài nghiên cứu khoa học của mình. Công trình vinh dự đạt Giải ba “Giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học” năm 2018 do Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ, Trung ương Đoàn TNCSHCM, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức.

Với mục tiêu nghiên cứu thành công quy trình phân tích hiện đại, nhạy, chọn lọc và chính xác để xác định vết các nguyên tố kim loại trong mỹ phẩm son môi; Dựa trên kết quả nghiên cứu, đánh giá được chất lượng các loại mỹ phẩm son môi về phương diện vết kim loại; Sử dụng triệt để trang thiết bị hiện đại và quảng bá chất lượng phòng thí nghiệm Đại học Vinh tới các thế hệ sinh viên, học viên.

Các nhiệm vụ nghiên cứu đều được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm tại các phòng thí nghiệm thuộc trường Đại học Vinh. Sử dụng phương pháp phân tích: Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F- AAS). Đối tượng nguyên tố nghiên cứu: bao gồm 6 nguyên tố là kẽm, chì, cadimi, sắt, canxi, magiê; Đối tượng mẫu nghiên cứu: Các mẫu son môi có mặt trên thị trường.

Nghiên cứu đã xây dựng được quy trình phân tích hiện đại, nhạy, chọn lọc và chính xác để xác định vết các nguyên tố kim loại trong mỹ phẩm son môi, mở ra khả năng ứng dụng để xác định vết kim loại trong các đối tượng mỹ phẩm nói riêng và các loại mẫu khác nói chung, bao gồm các kết quả:

Đã nghiên cứu các thông số đo tối ưu để định lượng các kim loại: Các phép phân tích kim loại đều được thực hiện trên máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 240FS - kỹ thuật nguyên tử dùng ngọn lửa (F - AAS). Một số thông số đo như công suất đèn, thời gian nguyên tử hóa, độ rỗng khe đo sử dụng theo khuyến cáo của nhà sản xuất máy, một số thông số đo khác phải được tối ưu hóa bằng thực nghiệm như: tốc độ dẫn khí oxi hóa, tốc độ dẫn khí nhiên liệu, bước sóng hấp thụ. Trong đó tốc độ dẫn khí oxi hóa ( không khí) đều được lựa chọn 13,5 lit/ phút đối với phép đo 6 nguyên tố nghiên cứu Pb, Zn, Cd, Fe, Ca, Mg. Tốc độ dẫn khí nhiên liệu (C₂H₂) được lựa chọn 1,8 lit/phút đối với phép đo Mg; và 2,0 lit/ phút đối với 5 nguyên tố còn lại; Bước sóng hấp thụ quang tối ưu được lựa chọn cho Pb, Zn, Cd, Fe, Ca, Mg lần lượt là: 217; 213,9; 288,4; 533; 442,7; 285,2  (nm).

Đã xây dựng các đường chuẩn xác định các nguyên tố vết kim loại Pb, Cd, Zn, Fe, Ca, Mg: Các đường chuẩn xây dựng được đều có hệ số tương quan R₂ > 0,99, thể hiện mối quan hệ tuyến tính cao giữa độ hấp thụ (Abs) với nồng độ chất phân tích (C), đáp ứng điều kiện định lượng các nguyên tố nghiên cứu.

Đã lựa chọn được quy trình xử lý mẫu phù hợp: Nhiều phương pháp xử lý mẫu đã được nghiên cứu như: Phương pháp phân hủy khô, phương pháp phân hủy ướt - hệ hở; phương pháp phân hủy khô - ướt kết hợp, phương pháp phân hủy dùng lò vi sóng. Chúng tôi đã lựa chọn phương pháp phân hủy mẫu khô - ướt kết hợp cho các đối tượng nghiên cứu:

Cân khoảng 3 gram son cho vào chén sứ, đặt vào lò nung và tăng nhiệt độ từ từ tới 550^oC trong vòng 2 giờ, một số mẫu có thể sử dụng tới 650^oC mới phân hủy hoàn toàn. Mẫu lấy ra cho thêm 5 ml hỗn hợp HNO₃ đậm đặc và HClO₄ đặc theo tỉ lệ 4:1, đun nóng chậm trong vòng 3 giờ đến gần cạn. Có thể lặp lại quá trình bằng cách thêm hỗn hợp axit 2 - 3 lần đến khi thu được dung dịch trong suốt. Để nguội, lọc, định mức bằng nước cất deion tới 50 ml.

Mẫu thêm chuẩn: Ở đây chúng tôi chọn mẫu MS3 (Maybeline) làm mẫu thêm chuẩn, cân khoảng 3 gam mẫu son cho vào chén sứ sau đó cho thêm vào 40 μl dung dịch chuẩn Pb²⁺ 1000 ppm, 60 μl dung dịch chuẩn Zn²⁺ 1000 ppm và 50 μl dung dịch chuẩn Cd²⁺ 1000 ppm, 50 μl Fe²⁺ 1000 ppm,  50 μl Ca²⁺ 1000 ppm,  50 μl Mg²⁺ 1000 ppm, rồi tiến hành tương tự như mẫu phân tích.

Mẫu trắng: Là mẫu được tiến hành tương tự như mẫu phân tích nhưng không chứa mẫu son phân tích.

Đã xác định hàm lượng kim loại trong các mẫu son sử dụng các đường chuẩn xây dựng được: Đã tiến hành định lượng vết 6 nguyên tố kim loại trên trong 4 loại son môi khác nhau đại diện cho 4 nhãn hàng khác nhau, đặc biệt trong đó có 01 loại Son gấc (hand made) do các sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học - Đại học Vinh sản xuất.

Hàm lượng Pb trong mỹ phẩm không được vượt quá 20 ppm (0,02 mg/g) (theo thông tư số 06/2011, thông tư Quy định về quản lý mỹ phẩm của Bộ y tế).

Hàm lượng Zn trong mỹ phẩm không được vượt quá 1% (10 mg/g) (theo phụ lục III, hiệp định ASEAN về mỹ phẩm).

Cd không được phép có trong sản phẩm mỹ phẩm (theo công văn số 3716/QLD của cục quản lý dược Việt nam, Bộ y tế).

Hàm lượng Ca, Mg trong mỹ phẩm không được vượt quá lần lượt 10 mg/g, 0,8 mg/g (theo phụ lục III, hiệp định ASEAN về mỹ phẩm).

Fe có trong mỹ phẩm chủ yếu được bổ sung trong việc tạo màu sắc dưới dạng ôxit sắt. Tuy nhiên trong tất cả các tài liệu viện dẫn không có hạn chế nào về hàm lượng của sắt trong mỹ phẩm nói chung và son môi nói riêng ở tại Châu Âu, Nhật, ASEAN, Trung Quốc, Brazil, Mỹ.

Với kết quả phân tích, nhận thấy có hàm lượng Pb, Ca, Mg  trong mẫu son Nars là vượt ngưỡng cho phép, với mẫu son Nars có hàm lượng tất cả các kim loại vượt trội so với các mẫu son khác.

Đã tiến hành đánh giá kết quả và phương pháp phân tích: Đã xác định được giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) để đánh giá độ nhạy của phương pháp; đã đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi để đánh giá độ chính xác của các kết quả và phương pháp nghiên cứu; Độ lặp lại của phép đo thể hiện qua việc tính toán xác định độ lệch chuẩn tương đối (RSD%) của các phép xác định song song, RSD% ở vùng nồng độ thấp và vùng nồng độ cao đều trong ngưỡng cho phép (<10%); Giới hạn phát hiện thấp phản ánh độ nhạy cao của phương pháp sử dụng phù hợp cho phân tích lượng vết (LOD) của 6 nguyên tố là: LODPb= 0,022 ppm; LODZn=0,0131 ppm; LODCd= 0,032 ppm; LODFe = 0,020 ppm; LODCa= 0,008ppm;  LODMg = 0,0037ppm; Giới hạn định lượng (LOQ) của 6 nguyên tố là: LOQPb= 0,075 ppm; LOQZn=0,043 ppm; LOQCd = 0,107 ppm;  LOQFe= 0,069;  LOQCa = 0,260; LOQMg= 0,012. 

Hiệu suất thu hồi cao (H%) phản ánh độ đúng tốt của quy trình và kết quả phân tích đối với phép xác định hàm lượng vết các nguyên tố Pb, Zn, Cd, Fe, Ca, Mg lần lượt là 91,02%; 97,67%; 91,00%; 97,38%; 95,92%; 87,24%.

Kết quả của công trình có thể ứng dụng quy trình phân tích định lượng nghiên cứu được để kiểm nghiệm chất lượng mỹ phẩm tại tất cả các trung tâm hay đơn vị kiểm nghiệm mỹ phẩm và có thể triển khai kết quả nghiên cứu trên tại bất kỳ phòng thí nghiệm nào khi đã có sẵn máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Công trình này nghiên cứu đồng bộ việc xác định hàm lượng vết các kim loại trong mỹ phẩm son môi, khác với các công trình trong nước và trên thế giới chỉ xác định đơn lẻ 1,2 hoặc 3 nguyên tố. Vì vậy đây là công trình mở ra khả năng xác định đồng thời 6 nguyên tố trên không chỉ áp dụng với các đối tượng mẫu là son môi mà có thể áp dụng cho các đối tượng mỹ phẩm khác với mức chi phí cho hóa chất tiết kiệm nhất, thời gian phân tích tiết kiệm nhất. Với những kết quả nghiên cứu phân tích hàm lượng kim loại trong các loại son môi sẽ giúp khách hàng đánh giá được chất lượng của loại mỹ phẩm và có định hướng lựa chọn sử dụng mỹ phẩm phù hợp. Công trình đã đóng góp vào việc đào tạo 01 học viên cao học; 03 kỹ sư ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học; 01 cử nhân sư phạm.

Thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu mở rộng các đối tượng mẫu son khác có mặt trên thị trường, đồng thời sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại khác để phân tích các mỹ phẩm son môi này. Trên cơ sở đó, mở rộng nghiên cứu áp dụng quy trình phân tích các mẫu mỹ phẩm son môi trong công trình nghiên cứu này tới các đối tượng mẫu thực phẩm, y học, môi trường.

Nguồn: ngheandost.gov.vn