XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PARABENS TRONG THỰC PHẨM VÀ MỸ PHẨM BẰNG SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG (UPLC)

Lê Thị Xuân ¹, Đinh Viết Chiến², Nguyễn Thị Ánh Hường¹, Lê Thị Hồng Hảo², Phạm Thị Ngọc Mai¹
1: Khoa Hóa – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội;
2: Viện Kiểm nghiệm An toàn vệ sinh thực phẩm

Determination of Parabens in food and cosmetics by UPLC

Summary

Since the uncontrolled abuse of artificial sweeteners and preservatives in food has raised a big concern to consumers in Vietnam recently, Ministry of Health (MoH) has issued regulations on the allowed concentration of artificial sweeteners and preservatives in 15 food groups to protect the consumer’s health and implement the national food control. In this article, an analytical procedure for the simultaneous determination of 2 common preservatives, benzoic acid and sorbic acid, and 3 common artificial sweeteners, Saccharin, acesulfame K, aspartame using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was developed. The limits of detections (LODs) were 2mg/l (mg/kg) for benzoic acid and sorbic acid and 5mg/l (mg/kg) for aspartam, acesulfam K and saccharine. The reproducibility and recovery values of 5 analytes all satisfy AOAC requirement. The optimized procedure was applied to determine sodium benzoate and saccharine concentrations in several food samples with high confidence. Results show that the concentrations of sodium benzoate and saccharine in several analyzed samples are 1.6 to 17 times higher than allowance level regulated by MoH.

1. MỞ ĐẦU

Parabens là tên gọi chung của nhóm chất bảo quản hóa học, bao gồm một loạt các este của axit parahydroxy benzoic hay còn được gọi là acid 4-hydroxybenzoic. Do có tính chất kháng khuẩn và kháng nấm nên nhóm chất này được dùng làm chất bảo quản để ngăn ngừa sự nhiễm khuẩn (do nấm hoặc vi khuẩn) và hạn chế sự phân hủy của các hoạt chất dẫn đến giảm hiệu quả của dược phẩm, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm. Gần đây có nhiều nghiên cứu cho thấy, các hợp chất parabens có thể gây tác hại đến sức khỏe người sử dụng như gây nên bệnh ung thư vú, gây dị ứng da, làm thúc đẩy quá trình lão hóa da dưới tác động của ánh nắng mặt trời [3]. Trước những bằng chứng về tác hại của parabens đối với sức khỏe con người, Cục Quản lý Dược đã ban hành công văn số 6577/QLD-MP quy định về việc sử dụng một số chất trong mỹ phẩm. Theo đó, có 5 parabens đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam từ ngày 30/7/2015là: isopropyl par-aben, isobutyl paraben, phenyl paraben, benzyl paraben và pentyl paraben. Cũng theo công văn này, propyl paraben và các muối được phép dùng riêng lẻ với nồng độ tối đa 0,14% (tính theo acid), và dạng hỗn hợp các parabens khác với tổng nồng độ tối đa là 0,8% (tính theo acid) [2].

Với yêu cầu thực tế hiện nay, việc kiểm soát các chất bảo quản parabens là rất cần thiết. Cho đến nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để định lượng các đường hóa học và chất bảo quản như phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) [1], sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [4,5], điện di mao quản (CE) [6,7]…., trong đó phương pháp sắc ký lỏng siêu hiệu năng (UPLC) là phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội. Trong bài báo này, chúng tôi đã tiến hành khảo sát các điều kiện UPLC thích hợp để định tính, định lượng 7 chất parabens, bao gồm: methyl paraben, propyl paraben, isopropyl paraben, isobutyl paraben, phenyl paraben, benzyl paraben, pentyl paraben và áp dụng qui trình phân tích để xác định hàm lượng các parabens này trong một số mẫu mỹ phẩm và thực phẩm chức năng.

2. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT

2.1. Thiết bị

Hệ thống máy sắc ký lỏng siêu hiệu năng ACQUITY UPLC I-Class, được trang bị nguồn ion hóa tia điện ESI (Waters, Hoa Kỳ). Cột sắc ký Waters XBridge TM C18 (150mm × 2,1mm × 1,8µm) (Waters, Hoa Kỳ).

2.2. Hóa chất

Tất cả các hóa chất sử dụng đều có độ tinh khiết phân tích (p.a).

• Chất chuẩn methyl paraben, propyl parabencủa hãng Sigma-Aldrich (Hoa Kỳ), isopropyl paraben, isobutyl paraben, phenyl paraben của hãng TCI (Nhật Bản), độ tinh khiết >99,0%, benzyl paraben, pentyl paraben của hãng TCI (Nhật Bản), độ tinh
  khiết >98,0%.
• Methanol (Merck, 99,9%); amoniacetat (Merck, ≥98,0 %); acid formic (Merck 99,8-100%); MeOH (>95%, Trung Quốc); EtOH (>95%, Trung Quốc).
• Nước cất hai lần.

2.3 Qui trình xử lí mẫu

Các mẫu mỹ phẩm và thực phẩm chức năng được lấy trên địa bàn Hà Nội, và được xử lí theo qui trình cho trong Sơ đồ sau:

Hình1: Qui trình xử lí mẫu mỹ phẩm và thực phẩm chức năng

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

3.1. Khảo sát, tối ưu điều kiện tách và định lượng các chất phân tích

3.1.1 Xác định các điều kiện tối ưu của detector khối phổ

Quá trình tối ưu detector khối phổ được thực hiện tự động bằng phần mềm IntelliStart. Các chất phân tích được tối ưu hóa với nguồn ESI, ở chế độ ion âm. Điều kiện khối phổ được cố định như sau: điện thế mao quản: 4kV; nhiệt độ mao quản: 3500C; khí va chạm là N2; tốc độ khí: 12 lít/phút; điện thế Cone trong khoảng từ 16-44V và năng lượng va chạm trong khoảng từ 4-30V (tùy thuộc vào từng paraben).

Trong số 7 hợp chất cần phân tích, 5 chất là: MeP, Iso-BuP, PeP, PheP, BeP có giá trị m/z của ion mẹ và ion con đặc trưng. Tuy nhiên, propyl paraben và isopropyl paraben có khối lượng phân tử giống nhau, đồng thời có các ion mẹ, ion con thu được giống nhau, nên không thể phân biệt được 2 chất này nếu chỉ dựa vào tín hiệu phổ khối. Do vậy, cần phải tối ưu hóa các điều kiện đo trên máy sắc ký để tách 2 chất này dựa vào sự khác nhau của thời gian lưu.

3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của chương trình rửa giải

Các dung môi để khảo sát thành phần pha động bao gồm, kênh A: dung dịch hỗn hợp CH3COONH4 5mM
và HCOOH 0,1%; kênh B:ACN. Tốc độ dòng được cố định ở mức 0,25 mL/phút. Thay đổi 6 chương trình gradient để đạt được độ phân giải tốt nhất giữa hai chất isopropyl paraben và propyl paraben và tín hiệu cao nhất với 5 chất còn lại

Kết quả cho thấy chương trình chạy cho kết quả độ phân giải của 2 chất (PrP và Iso-PrP) tốt nhất là chương trình gradient 1 (xem Bảng 1). Cường độ tín hiệu của các chất Iso-PrP, Iso-BuP, BeP, PeP không khác nhau nhiều giữa các chương trình rửa giải (cường độ tín hiệu dao động trong khoảng 2,4%). Riêng cường độ tín hiệu của PheP có sự khác biệt giữa các chương trình gradient, và lớn nhất là ở gradient 1. Do vậy, chúng tôi lựa chọn gradient 1 là chương trình rửa giải để phân tích 7 parabens trong các thí nghiệm tiếp theo.

Bảng 1. Điều kiện chương trình gradient 1

Hình 2: Sắc đồ khảo sát chương trình rửa giải 1

3.1.3. Khảo sát nồng độ dung dịch đệm

Thành phần dung dịch đệm là một trong các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách chất của pha động.

Nồng độ HCOOH trong dung dịch đệm được giữ cố định 0,1%, thay đổi nồng độ của CH3COONH4 từ 0mM, 5mM, 10mM, đến 20 mM. Thành phần dung dịch đệm được chọn sao cho độ phân giải 2 pic sắc ký của Iso-PrP và PrP tốt nhất. Độ phân giải của 2 pic sắc ký của Iso-PrP và PrP ở nồng độ CH3COONH4 0mM, 5mM, 10mM, 20mM lần lượt là 0,890; 0,870; 0,945; 0,924. Do đó, dung dịch đệm được lựa chọn để phân tích các parabens là CH3COONH410mM có chứa HCOOH 0,1%.

3.2. Đánh giá phương pháp phân tích

3.2.1. Xây dựng đường chuẩn

Trước khi tiến hành phân tích với các đối tượng mỹ phẩm và thực phẩm chức năng, chúng tôi đã tiến
hành lập đường chuẩn cho 7 paraben với các điều kiện phân tích tối ưu đã khảo sát ở trên. Kết quả đường chuẩn được trình bày trong Bảng 2 cùng với các giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng:

Bảng 2 : Đường chuẩn, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) cho Saccharin, acesulfame K, aspartame, axit benzoic và axit sorbic

Kết quả cho thấy đường chuẩn được xây dựng có hệ số tương quan R2 ≤ 0,9970, các giá trị LOD nằm trong khoảng từ 0,075 µg/mL đến 1,039 µg/mL đáp ứng yêu cầu phân tích của AOAC.

3.2.2.Đánh giá độ lặp lại và độ thu hồi

Độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp được đánh giá trên nền các mẫu thực là mẫu sữa tắm, mẫu
sữa rửa mặt, mẫu thực phẩm chức năng dạng siro, mẫu thực phẩm chức năng dạng viên nang. Kết quả được cho trong Bảng 3.

Bảng 3: Độ lặp lại và độ thu hồi của các paraben trên một số nền mẫu thực

Theo AOAC, RSD% cho phép tại cấp độ 1-100 µg/ml là 11 – 5,3; độ thu hồi cho phép tại cấp độ từ 1-100 µg/ml là 80-110%. Từ bảng số liệu ta thấy tại các cấp độ khảo sát, RSD% của phương pháp nằm trong khoảng 0,6% – 5,3%; độ thu hồi nằm trong khoảng 92,3% – 104,3 % là phù hợp với yêu cầu của AOAC.

3.3. Phân tích parabens trong các mẫu mỹ phẩm và thực phẩm chức năng

Chúng tôi áp dụng quy trình đã xây dựng được để định lượng 7 parabens (bao gồm MeP, PrP, Iso-PrP, Iso-BuP, BeP, PeP, PheP) trong 11 mẫu thực phẩm chức năng và 22 mẫu mỹ phẩm đang có mặt trên thị trường Hà Nội.

3.3.1. Phân tích parabens trong các mẫu thực phẩm chức năng

Kết quả phân tích 11 mẫu thực phẩm chức năng được tổng hợp trong Bảng 4.

Bảng 4: Hàm lượng các parabens trong các mẫu TPCN “-“ là không phát hiện chất phân tích

Trong số 11 mẫu mỹ phẩm phân tích, có 6 sản phẩm chứa đồng thời methyl paraben và propyl paraben, 1 sản phẩm chỉ chứa methyl paraben với hàm lượng 0,22 % (2291,6 mg/kg), có 1 sản phẩm có chứa chất cấm là isopropyl paraben với hàm lượng 0,01% (tương đương với 110,2 mg/kg). Số sản phẩm có parabens chiếm 64% trong số 11 sản phẩm nghiên cứu.

3.3.2. Phân tích parabens trong các mẫu mỹ phẩm

Kết quả phân tích 21 mẫu mỹ phẩm được tổng hợp trong Bảng 3.19.

Trong số 21 mẫu mỹ phẩm khảo sát, có 3 sản phẩm chứa methyl paraben, 2 sản phẩm chứa propyl paraben, 1 sản phẩm chứa đồng thời methyl paraben và propyl paraben (trong đó có 1 sản phẩm chứa hàm lượng methyl paraben vượt ngưỡng cho phép, là sữa tắm gội Pigeon, với hàm lượng 0,2 %). Có 1 sản phẩm chứa chất cấm isobutyl paraben với hàm lượng 1,0 mg/kg. Số sản phẩm có paraben chiếm 29% trên tổng số 21 sản phẩm nghiên cứu.

4.KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã khảo sát điều kiện tối ưu xác định đồng thời 7 parabens bằng phương pháp UPLC sử dụng detector MS cho giới hạn phát hiện (LOD) từ 0,017 đến 1,039 mg/kg; RSD % từ 0,6 đến 5,3 %, độ thu hồi từ 91,2 đến 104,3 %, phù hợp với yêu cầu phân tích thực tế. Đã ứng dụng phương pháp để phân tích hàm lượng các parabens natribenzoat, saccarin trong trong 21 mẫu mỹ phẩm và 11 mẫu thực phẩm chức năng đang lưu hành trên thị trường. Kết quả phân tích cho thấy trong số 11 mẫu thực phẩm chức năng có 7 sản phẩm chứa methyl paraben và propyl paraben, 1 sản phảm chứa chất cấm là isopropyl paraben; trong 21 mẫu mỹ phẩm có 6 sản phẩm chứa methyl paraben và propyl paraben, và 1 sản phẩm chứa chất cấm isobutyl paraben. Từ các kết quả thu được chúng tôi nhận thấy phương pháp UPLC/MS phù hợp cho việc xác định các parabens trong mỹ phẩm và thực phẩm chức năng, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Agata Zygler, Andrzej Wasik, Jacek Namies´nik, 2009, “Analytical methodologies for determination of artificial sweeteners in foodstuffs”, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 28, No. 9, pp 1082-1102.
2. Công văn 6577/QLD-MP (2015), Cục quản lý Dược và thông cáo báo chí.
3. Dorota B., Jolanta G., Wojciech W, 2014, “Review Parabens. From environmental studies to human health”, Environment International, 67, pp. 27-42.
4. Nieto A., Borrull F., Marce R.M., Pocurull E, 2009, “Determination of personal care products in sewage sludge by pressurized liquidextraction and ultra high performance liquid chromatography–tandem massspec-trometry”, Journal of Chromatography A, 1216, pp. 5619–5625.
5. Nunez L., Turiel E., Martin Esteban A., Tadeo J.L, 2010, “Molecularly imprinted polymer for the extraction of parabens fromenvironmental solid samples prior to their determination by highperformance liquid chromatography–ultraviolet detection”, Talanta, 80, pp. 1782-1788.
6. Shu Ping W., Ching Li C, 1998, “Determination of parabens in cosmetic products by supercritical fuid extraction and capillary zone electrophoresis”, Analytica Chimica Acta, 377, pp. 85-93
7. Usama A., Nusret E., Nilgun G.G, 2015, “Determination of parabens in human milk and
other food 1 samples by capillary 2 electrophoresis after dispersive liquid-liquid microextraction with back-extraction”, Food Chemistry, 181, pp.1-8