使用高效液相色谱（HPLC）和液质联用质谱（LC-MS/MS）技术，通过筛选天然深共晶溶剂萃取法来分析化妆品中非法的美白成分

《Journal of Chromatography B》：Screening natural deep eutectic solvent-based extraction to analyze illegal skin-whitening ingredients in cosmetics using HPLC and LC-MS/MS

化妆品非法添加剂检测方法研究：比较超声辅助提取（UAE）、QuEChERS、固相萃取（SPE）和天然深共熔溶剂（NaDES）的检测效能，发现NaDES（胆碱盐与1,3-丙二醇，1:4摩尔比）结合HPLC-DAD和LC-MS/MS实现最高回收率（83.96%-105.45%），同时减少有机溶剂使用，符合ICH指南要求。

　　

朴彩敬|金有京|金贤京|金亨秀|韩京文

韩国食品药品安全行政部国家食品药品安全评价研究院高级分析部门，忠清北道清州市兴德克区奥斯松上明2路187号奥斯松健康技术行政综合楼

摘要

尽管对氢醌、糖皮质激素和维甲酸等有害物质实施了监管禁令，但这些化合物仍会在化妆品中被检测到，这凸显了开发可靠分析方法的必要性。本研究评估了四种用于检测禁用成分的样品制备方法：超声辅助萃取（UAE）、“快速、简便、经济、高效、耐用、安全”（QuEChERS）、固相萃取（SPE）和天然深共晶溶剂（NaDESs）。高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）结果显示，QuEChERS和SPE的回收率较低。相比之下，使用氯化胆碱（ChCl）或甜菜碱作为氢键受体（HBA）以及1,3-丙二醇作为氢键供体（HBD）制备的NaDESs获得了显著更高的回收率。特别是ChCl–1,3-丙二醇（1:4摩尔比）的NaDESs，其回收率为83.96–105.45%。使用甲醇的UAE也获得了类似的回收率（91.29–106.81%），但由于减少了有机溶剂的使用，NaDESs方法更具环境可持续性。根据国际协调会议（ICH）指南进行的方法验证确认了其良好的灵敏度（检测限：0.27–1.59 μg/mL；定量限：0.81–4.81 μg/mL）、回收率、线性、精确度和准确性。目标分析物还通过液相色谱-串联质谱进行了进一步验证。这些结果表明，在化妆品分析中应用绿色溶剂是可行的，并为检测禁用的美白成分提供了一种可持续且有效的方法。

引言

近年来，人们对皮肤美观的关注日益增加，导致全球对化妆品的需求不断增长，尤其是美白产品[1][2]。然而，为了满足消费者对快速和明显效果的需求，某些化妆品中添加了药物成分和禁用成分，从而引发了严重的安全问题[3]。例如，氢醌是一种广泛用于黄褐斑治疗的化合物，它通过抑制酪氨酸酶来抑制黑色素的生成。尽管具有临床疗效，但长期或高浓度接触氢醌会导致不良影响，如外源性黑变病和过敏性接触性皮炎[4][5][6][7]。特别是4-苯氧基酚（又称单苯酮），作为一种氢醌衍生物，通过抑制黑色素合成或诱导黑色素细胞破坏来发挥美白作用。然而，长期使用单苯酮可能导致不可逆的色素脱失，包括白癜风[9][10]。此外，糖皮质激素如倍他米松戊酸酯和氯倍他索丙酸酯通过抑制促进黑色素细胞生成的激素和炎症间接促进皮肤美白。虽然它们在美白方面有效，但长期局部使用可能会引起严重的皮肤和系统副作用，包括皮肤萎缩、痤疮和库欣综合征[4][8][11]。在维甲酸类中，异维A酸、三氟拉酮和阿达帕林主要用于治疗痤疮，并通过加速表皮更新来改善色素沉着。然而，将其用于化妆品会带来显著的健康风险，包括致畸性和肝毒性，尤其是在高浓度或长期使用时[12][13][14][15]。由于这些健康风险，许多国家（包括韩国、欧盟、加拿大和台湾）严格禁止或严格监管这些化合物在化妆品中的使用。

尽管有这些规定，禁用的美白成分仍被添加到化妆品中。这一问题凸显了改进分析方法以支持检测和监管监测的必要性。此外，为了准确分析含有多种成分的复杂化妆品基质，需要进行样品制备。传统的样品制备方法如固相萃取（SPE）和“快速、简便、经济、高效、耐用、安全”（QuEChERS）技术被广泛使用。然而，当应用于化妆品时，这些方法的回收率通常较低或选择性较差。由于化妆品包括乳霜、乳液和乳状液等不同类型，SPE或QuEChERS过程中基质干扰和目标分析物可能会同时被吸附在吸附剂上，因此需要额外的纯化步骤以实现适当的洗脱，从而增加了溶剂消耗。此外，洗脱液的稀释可能需要进一步的浓缩步骤，降低了整体效率[16][17][18]。因此，使用这些传统方法同时提取和检测分析物仍然具有挑战性。

天然深共晶溶剂（NaDESs）是一种环保的样品制备替代品。它们通过氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）之间的氢键相互作用形成液相共晶混合物。由于其低挥发性、低毒性和高生物降解性，NaDESs在绿色分析化学领域受到了越来越多的关注[19][20][21][22]。在分子水平上，NaDESs的萃取能力主要归因于多种非共价相互作用，包括氢键、偶极-偶极相互作用和溶剂组分与目标分析物之间的范德华力[20][23][24]。这些相互作用使NaDESs能够有效溶解具有不同官能团的化合物，如酚羟基、芳香环和极性基团，这些基团通常存在于美白成分中。先前的研究表明，酚类化合物和皮质类固醇可以通过氢键和极性匹配与NaDES系统强烈相互作用，从而提高萃取效率，优于传统有机溶剂[23][25]。特别是氯化胆碱（ChCl）、甜菜碱和1,3-丙二醇受到了广泛关注。ChCl是一种在食物中普遍存在的必需营养素，由多种微生物和动物合成，也可以工业规模生产[26]。甜菜碱是一种天然存在的化合物，通常从甜菜中提取[27]，而1,3-丙二醇则通过玉米发酵获得[28]。这些特性使它们成为合适的绿色萃取溶剂候选者[29][30]。除了溶剂开发外，绿色分析化学领域还强调通过减少有害试剂、能源消耗和废物产生来最小化分析程序对环境的影响[21][31]。为了客观评估可持续性，已经开发了诸如Analytical GREEnness Metric Approach（AGREE）等工具，基于绿色分析化学的12项原则提供了全面评估[21][32]。这样的评估允许直接比较不同的样品制备策略，并突出新兴替代品（如NaDESs）的环境效益。尽管已研究了NaDESs在制药、食品和环境应用中的使用，但针对化妆品中非法成分的研究仍较为有限[19]。

在这项研究中，我们提出了一种同时检测化妆品中十种禁用美白成分的样品预处理方法。分析采用了高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）。为了优化预处理效率，比较和评估了四种预处理方法：超声辅助萃取（UAE）、QuEChERS技术、SPE和基于NaDES的方法。通过将ChCl或甜菜碱作为HBA与1,3-丙二醇作为HBD结合来制备NaDESs，并将其性能与现有方法进行了比较。基于NaDES的预处理方法是同时分析非法美白成分的有效且环保的替代方法。

化学物质和试剂

为了开发所提出的检测方法，选择了十种禁止使用的美白成分：阿达帕林、4-氨基苯甲酸、4-苯氧基酚、倍他米松戊酸酯、氯倍他索丙酸酯、4-乙氧基酚、氢醌和4-甲氧基酚，这些试剂从TCI（日本东京）购买；异维A酸从Dr. Ehrenstorfer（德国奥格斯堡）购买；三氟拉酮从StandardPharm（中国黄石）购买。纯度...

色谱分离

使用HPLC-DAD比较和优化了样品制备方法，并对目标成分进行了色谱分离。对于HPLC-DAD分析，使用了10 μg/mL（阿达帕林、4-氨基苯甲酸、4-苯氧基酚、倍他米松戊酸酯、氯倍他索丙酸酯、4-乙氧基酚、氢醌、4-甲氧基酚或三氟拉酮）和20 μg/mL（异维A酸）的加标浓度。为了建立同时分析这十种成分的最佳色谱条件...

结论

本研究开发了一种样品预处理和分析方法，能够同时检测与化妆品中美白声明相关的十种禁用成分。样品预处理过程使用了NaDESs，并将其性能与UAE、QuEChERS方法和SPE等传统方法进行了比较。含有ChCl和1,3-丙二醇（摩尔比为1:4）的NaDES方法的预处理效果显著...

CRediT作者贡献声明

朴彩敬：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、方法学、研究、正式分析、数据管理。金有京：验证、资源获取、研究。金贤京：监督、项目管理、资金获取。金亨秀：监督、项目管理。韩京文：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、概念化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了韩国食品药品安全行政部的财政支持[24211MFDS245, 25211MFDS002]。

术语表

ACN

乙腈

CEN

欧洲标准化委员会

EtOH

乙醇

HBA

氢键受体

HBD

氢键供体

HPLC-DAD

高效液相色谱-二极管阵列检测

LC-MS/MS 液相色谱-串联质谱

LOD 检测限 LOQ 定量限 MeOH 甲醇 MRM 多反应监测 NaDES 天然深共晶溶剂 PA 磷酸 PTFE 聚四氟乙烯 QuEChERS 快速、简便、经济、高效、耐用、安全 RSD 相对标准偏差 SPE