Cosmetics - Analytical methods - Determination of Arsenic (As), Cadmium (Cd), Lead
(Pb) and Mercury (Hg) by Atomic Absorption Spectroscopy
Lời nói đầu
TCVN 13646:2023 được xây dựng trên cơ sở tham khảo ACM 005 - Determination of heavy metals (Arsenic, Cadmium, Lead and Mercury) in cosmetic products
TCVN 13646:2023 do Viện Kiểm nghiệm Thuốc thành phố Hồ Chí Minh biên soạn, Bộ Y tế đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Lời giới thiệu
Kim loại nặng trong mỹ phẩm gây độc hại với môi trường và sức khỏe con người khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép do đó được kiểm tra nghiêm ngặt từ nguồn nguyên liệu đến thành phẩm.
Những kim loại nặng như chì, asen, thủy ngân, cadmin không được xem như thành phần của mỹ phẩm, chúng chỉ được coi như là tạp chất có thể bị nhiễm từ nguyên liệu đầu vào hoặc từ môi trường sản xuất; giới hạn cho phép theo Asean được quy định trong Phụ lục VIII.
Một số phương pháp xác định hàm lượng các kim loại nặng trong thuốc, thực phẩm như phương pháp so màu, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, ICP-OES, ICP-MS theo dược điển trong và ngoài nước hay TCVN.
Phương pháp phân tích này sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định giới hạn As, Cd, Pb và Hg trong sản phẩm mỹ phẩm.
MỸ PHẨM - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ARSEN (AS), CADIMI (CD), CHÌ (PB) VÀ THỦY NGÂN (HG) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS)
Cosmetics - Analytical methods - Determination of Arsenic (As), Cadmium (Cd), Lead
(Pb) and Mercury (Hg) by Atomic Absorption Spectroscopy
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượng các kim loại nặng As, Cd, Pb và Hg trong sản phẩm mỹ phẩm.
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử
Sau khi phá hủy các hợp chất hữu cơ bằng phương pháp vi sóng cao áp hoặc phương pháp khô, các kim loại nặng được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử dùng lò graphit (GF-AAS), hóa hơi lạnh (MV-AAS) hoặc hóa hơi hydride (HG-AAS).
Tất cả thuốc thử được sử dụng phải là loại tinh khiết phân tích, dùng cho dùng cho quang phổ hấp thu nguyên tử.
CẢNH BÁO: Công việc phân tích phải được tiến hành trong môi trường phòng thử nghiệm phù hợp, được trang bị bảo hộ cá nhân (ví dụ: kính bảo hộ, quần áo bảo hộ lao động, găng tay).
4.1 Acid nitric đậm đặc
4.2 Acid hydrocloric 37 % (kl/kl)
4.3 Hydrogen peroxid 30 % (tt/tt)
4.4 Nước (điện trở suất ≥ 18,2 MΩ.cm)
4.5 Dung dịch acid nitric (HNO3) 0,5 % (tt/tt)
4.6 Dung dịch acid sulfuric (H2SO4) 1 N
4.7 Dung dịch thiếc (II) clorid (SnCI2) 10 %: Hòa tan 20 g thiếc (II) clorid dihydrat trong 40 mL acid hydrocloric bằng cách đun nóng, để nguội, thêm nước để được 200 mL dung dịch
4.8 Dung dịch natri borohydrid (NaBH4) 0,5 %: Hòa tan 2,5 g natri hydroxyd và 2 g natri borohydrid trong nước để được 500 mL dung dịch
4.9 Dung dịch hấp phụ Hg:Dung dịch KMnO4 0,5 % trong acid sulfuric 5 %
4.10 Dung dịch acid hydrocloric (HCI) 5 N
4.11 Dung dịch kali iod (KI) 20 % (kl/tt)
Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và cụ thể như sau:
5.1 Thiết bị phá hủy mẫu bằng vi sóng
Bảng 1-Ví dụ điều kiện phân hủy đối với lò vi sóng Ethos UP; dạng mẫu: kem, bột (phấn), son
Pha | Thời gian giữ (min) | Công suất (W) | Nhiệt độ (°C) | Tốc độ gió |
1 | 25 | 1800 | 210 | 3 |
2 | 15 | 1800 | 210 | 3 |
Làm lạnh | 30 | 0 | 0 | 3 |
Đối với các thiết bị phá mẫu bằng vi sóng khác, nên tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất.
5.2 Cốc thạch anh hoặc tetraflouromethan (TFM), dung tích 50-100 mL
5.3 Quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng lò graphite (Cd và Pb)
5.3.1 Điều kiện
Bảng 2-Ví dụ điều kiện đối với thiết bị lò graphite (GF) - Shimadzu AA6300
Nguyêntố | Bước sóng (nm) | Nhiệt độ phân hủy (°C) | Nhiệt độ nguyên tử hóa (°C) | Dung dịch điều chỉnh (μL) | Thể tích tiêm các dung dịch (ML) |
Cd | 228,8 | 500 | 2200 | 5 | 20 |
Pb | 283,3 | 800 | 2400 | 5 | 20 |
Bảng 3- Ví dụ điều kiện đối với Thiết bị lò graphite (GF) - AAS Thermo Scientific IEc 3500
Nguyên tố | Bước sóng (nm) | Nhiệt độ trohóa (°C) | Nhiệt độ nguyêntử hóa (°C) | Thể tích dung dịch nền (μL) | Thể tích mẫu (μL) |
Pb | 283,3 | 800 | 1700 | 10 | 20 |
Cd | 228,8 | 600 | 1500 | 10 | 20 |
Đối với các thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng lò graphite khác, nên tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất
5.4 Quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hóa hơi hydrid
Điều kiện hóa hơi hydrid cho thiết bị HG-AAS:
Bảng 4- Ví dụ điều kiện HVG - Shimadzu AA6300 và VP100 - AAS Thermo Scientific iEc 3500
Nguyên tố | Bước sóng (nm) | Tác nhân khử | Chất mang | Ngọn lừa |
As | 193,7 | NaBH4 0,5 % | HCI 5 N (tt/tt) | Không khí - C2H2 |
Đối với các thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hóa hơi hydrid khác, nên tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất
5.5 Quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hóa hơi lạnh
Bảng 5- Ví dụ điều kiện bộ NIVU - Shimadzu AA6300
Nguyên tố | Bước sóng (nm) | Tác nhân khử | Môi trường |
Hg | 253,7 | SnCl210% | H2SO4 1N |
Bảng 6- Ví dụ điều kiện bộ VP100 - AAS Thermo Scientific iEc 3500
Nguyên tố | Bước sóng (nm) | Tác nhân khử | Chất mang |
Hg | 253,7 | NaBH4 0,5 % | HCI 5 N (tt/tt) |
Đối với các thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hóa hơi lạnh khác, nên tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất.
5.6 Nguồn bức xạ: Đèn phóng điện không điện cực hoặc đèn cathode rỗng: As, Cd, Pb và Hg
5.7 Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,1 mg
5.8 Bình định mức, loại A, với các dung tích khác nhau
5.9 Pipet thủy tinh, loại A, với các dung tích khác nhau
5.10 Ống đong chia vạch, với các dung tích khác nhau
Sử dụng các dung dịch chuẩn gốc As, Cd, Pb và Hg có nồng độ 1000 μg/mL để pha chế
6.1.1 As: Chuẩn bị dung dịch có nồng độ 200 ng/mL trong acid nitric 0,5 % (4.5)
6.1.2 Cd: Chuẩn bị các dung dịch nồng độ từ 0,1 đến 0,7 ng/mL trong acid nitric 0,5 % (4.5)
6.1.3 Pb: Chuẩn bị các dung dịch có nồng độ từ 4 đến 40 ng/mL trong acid nitric 0,5 % (4.5)
6.1.4 Hg: Chuẩn bị các dung dịch có nồng độ 50, 100, 200 ng/mL trong acid nitric 0,5 % (4.5)
Đối với các thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử khác, nên tham khảo khoảng nồng độ theo hướng dẫn của nhà sản xuất
6.2 Dung dịch điều chỉnh cho GF- AAS
Đối với Pb, Cd: Trộn đồng thể tích dung dịch Mg(NO3)2.6H2O 0,2 % (kl/tt) trong acid nitric 0,5 % và dung dịch NH4H2PO4 0,2 % (kl/tt) trong acid nitric 0,5 %.
Trước khi tiến hành phân tích, mẫu được trộn đều hoặc đồng nhất kỹ bằng máy đồng nhất mẫu
Xử lý mẫu trắng song song với xử lý mẫu thử nhưng không có mẫu thử
Mẫu thử được xử lý như sau:
6.3.1 Phá hủy vi sóng (As, Cd, Pb và Hg)
6.3.1.1 Cân khoảng 200 mg mẫu thử, chính xác đến 0,1 mg vào cốc thạch anh hoặc cốc TFM (5.2). Tránh sự dính mẫu vào thành cốc. Thêm 8 mL acid nitric (4.1) và 2 mL hydrogen peroxide 30 % (4.3) bằng pipet thủy tinh (5.9). (Thể tích các acid có thể thay đổi phù hợp với thể tích bình TFM theo hướng dẫn của nhà sản xuất)
6.3.1.2 Đóng nắp cốc thạch anh hoặc cốc TFM. Để yên 15 min để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phá mẫu trong lò vi sóng với chương trình được chỉ định
6.3.1.3 Làm nguội về nhiệt độ phòng, thêm 20 mL nước khử khoáng đồng thời tráng thành và nắp của cốc thạch anh hay cốc TFM. Lọc qua giấy lọc vào binh định mức 50 mL (5.8) và pha loãng và định mức bằng nước khử khoáng (4.4)
Chú thích: Nếu mẫu không được phá hủy hoàn toàn, thực hiện lại quá trình phá mẫu với lò vi sóng.
6.3.2 Chuẩn bị mẫu thêm chuẩn để xác định tỷ lệ thu hồi
Phần trăm thu hồi của nguyên tố trong mẫu nên được thực hiện cho ít nhất một mẫu thử trong quá trình phân tích
6.3.2.1 Cân khoảng 200 mg mẫu thử, chính xác đến 0,1 mg, vào cốc thạch anh hoặc cốc TFM (5.2). Hút các dung dịch chuẩn vào các cốc như sau:
Bảng 7- Nồng độ dung dịch chuẩn thêm vào (tham khảo)
Nguyên tố | Nồng độ dung dịch chuẩn (μg/mL) | Thể tích lấy (μL) |
As | 10 | 100 |
Cd | 10 | 100 |
Pb | 40 | 100 |
Hg | 1 | 200 |
Chú thích: Nồng độ các dung dịch chuẩn có thể thay đổi cho các thiết bị AAS của các nhà sản xuất khác.
6.3.2.2 Thực hiện tiếp như mục 6.1.1.1 đến 6.1.1.3.
6.3.3 Tiền xử lý As (cho phương pháp HG-AAS)
Từ dung dịch chuẩn arsen 200 ng/mL pha trong HNO3 0,5 % (4.5), dung dịch thử và mẫu trắng tiến hành chuẩn bị các dung dịch theo như bảng sau:
Bảng 8- Dung dịch thử và dung dịch chuẩn
Mẫu | Thể tích dung dịch chuẩn/ thử/trắng (mL) | Dung dịch HCI 37 % (mL) | Dung dịch Kl 20 % (mL) | Thêm nước vừa đủ (mL) | Nồng độ dung dịch chuẩn arsen (ng/mL) |
Chuẩn | 1 | 10 | 10 | 100 | 2 |
1 | 5 | 5 | 50 | 4 | |
5 | 10 | 10 | 100 | 10 | |
15 | 20 | 20 | 200 | 15 | |
20 | 20 | 20 | 200 | 20 | |
25 | 20 | 20 | 200 | 25 | |
Thử | 10 | 2 | 2 | 20 | - |
Trắng | 10 | 2 | 2 | 20 | - |
Các dung dịch chuẩn bị trên sau khi trộn đều, để yên ít nhất 15 min.
Các dung dịch này được dùng cho phân tích HG-AAS
Tiêm hoặc hút lần lượt dung dịch mẫu trắng, chuẩn và thử vào thiết bị GF-AAS hoặc CV-AAS hoặc HG-AAS với điều kiện được chỉ định từ mục 4.3 đến 4.6 như sau:
- Dung dịch HNO3 0,5 % (tt/tt) hoặc dung dịch HCI 3 % (tt/tt), lặp lại hai lần.
- Các dung dịch chuẩn để xây dựng đường hồi quy (3.13), (thông thường 5 mức, tối thiểu 3 mức)
- Dung dịch mẫu thử, lặp lại hai lần.
- Dung dịch mẫu thử thêm chuẩn, lặp lại hai lần.
- Dung dịch chuẩn kiểm tra (tối thiểu 1 mức)
(vd. As 20 hoặc 6 μg/L, Cd 2 μg/L, Pb 20 μg/L và Hg 2 μg/L)
(Chú thích: Sự khác biệt tìm lại từ đường chuẩn không nên lớn hơn 10 %.)
Độ hấp thu hoặc chiều cao pic hoặc diện tích pic của các dung dịch chuẩn được vẽ dựa trên nồng độ các dung dịch chuẩn bởi thiết bị.
Nồng độ của As, Cd, Pb và Hg trong các dung dịch thử được tính toán và ghi lại.
7.1 Tính toán kết quả
Tính toán nồng độ (μg/g) của As, Cd, Pb và Hg trong mẫu:
7.2 Báo cáo kết quả
Nếu kết quả nhỏ hơn LOD thì báo cáo “không phát hiện As, Cd, Pb và Hg”
Nếu kết quả lớn hơn LOD nhưng nhỏ hơn LOQ thì báo cáo "Nồng độ của As, Cd, Pb và Hg dưới LOQ.
Nếu kết quả lớn hơn LOQ, nồng độ của As, Cd, Pb và Hg trong mẫu được báo cáo. Yêu cầu các kết quả được thể hiện với 2 số lẻ thập phân.
7.3 Khi nồng độ cao, mẫu cần được pha loãng đến nồng độ nằm trong khoảng tuyến tính của đường hồi quy.
Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm:
a) Tất cả thông tin cần thiết để nhận biết mẫu;
b) Tất cả thông tin cần thiết để nhận biết phòng thí nghiệm thực hiện thử nghiệm;
c) Viện dẫn tiêu chuẩn này;
d) Ngày và quy trình lấy mẫu (nếu biết);
e) Ngày nhận mẫu phòng thí nghiệm;
f) Ngày kết thúc thử nghiệm;
g) Kết quả thu được và đơn vị biểu thị kết quả;
h) Bất kỳ thao tác nào không được quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc được xem là tùy chọn, cùng với mọi tình huống bất thường có thểảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.
i) Nhận dạng và chữ ký của người chịu trách nhiệm đối với báo cáo thử nghiệm.
Thông tin thẩm định phương pháp
A.1 Độ chụm
Bảng A.1-Độ lặp
Nguyên tố | Kem | |
Hàm lượng (μg/g) | RSD (%) | |
As | 1,7 | 2 |
Cd | 1 | 3,8 |
Pb | 40 | 2,9 |
Hg | 0,1 | 4,4 |
Bảng A.2- Độ chụm trung gian
Nguyên tố | Kem | |
Hàm lượng (μg/g) | p-value (n=5, α = 0,05) | |
As | 1,7 | 2 |
Cd | 1 | 3,8 |
Pb | 40 | 2,9 |
Hg | 0,1 | 4,4 |
A.2 Độ thu hồi
Bảng A.3- Độ thu hồi
Nguyên tố | Độ thu hồi (%) |
As | 97÷ 115 |
Cd | 86÷ 105 |
Pb | 88÷ 110 |
Hg | 88÷ 111 |
A.3 Khoảng tuyến tính
Bảng A.4- Khoảng tuyến tính
Nguyên tố | Khoảng nồng độ | Hệ số tương quan r |
As | 5,0÷ 50 (μg/L) | 0,99921 |
Cd | 0,5÷ 5(μg/L) | 0,99997 |
Pb | 5,0÷ 50 (μg/L) | 0,99925 |
Hg | 0,5÷ 5,0 (μg/L) | 0,99815 |
A.4 Giới hạn định lượng (LOQ)
Bảng A.5- Giới hạn định lượng
Nguyên tố | Giới hạn định lượng LOQ (μg/g) | Giới hạn định lượng LOD (μg/g) |
As | 2,5 | 0,5 |
Cd | 0,5 | 0,1 |
Pb | 5,0 | 1,0 |
Hg | 0,5 | 0,1 |