镉在自然界中主要以硫化物状态存在,但没有单独矿床,常与锌、铜、铝共生,镉在很早就知道可用作颜料,并广泛用作氯乙稀树脂的稳定剂及金属表面的电镀等。镉为有毒金属(1)。它可在人体内蓄积,其生物半减期为19年,被吸收的19镉难于排出体外,因此,我国化妆品卫生标准中规定镉为禁用物质。
化妆品中镉的测定主要有比色法,极谱法和原子吸收法。
比色法中应用最广的是双硫腙法。由于方法繁琐,操作技术要求高,近来多为仪器法所代替。极谱法是具有较高灵敏度,特别是脉冲极谱法和阳极溶出极谱法。但该法再现性较差,准确度也不及原子吸收分光光度法。原子吸收法测金属元素已是一种成熟的方法具,有抗干扰性强、灵敏、准确、快速、操作简便等优点。
1 应用范围
本方法适用于化妆品中镉的测定。
2 原理
样品经预处理,使镉以离子状态存在于溶液中,试液中镉离子被原子化后,基态原子吸收来自镉空心阴极灯的共振线,其吸收量与样品中镉的含量成正比。在其它条件不变的情况下,根据测定被吸收后谱线强度,与标准系列比较,进行定量。
3 试剂
3.1 镉标准溶液(2)
3.1.1 称取纯度为99.99%的金属镉1.000g加入20ml(1+1)硝酸,加热溶解,转移到1000ml容量瓶中,用水稀释至刻度。此标准溶液1.00mg镉。
3.1.2 吸取镉标准溶液(3.1.1)10.0ml至100ml容量瓶中,加2ml(1+1)硝酸,用水稀释至刻度,此标准溶液1.00ml含100.0?g。
3.1.3 吸取镉标准溶液(3.1.2)1.00ml于100ml容量瓶中,加2ml(1+1)硝酸,用水稀释至刻度,此标准溶液1.00ml含1.00?g镉。
其他试剂同铅的标准检验方法(GB7917.3-87)中1.3.1~1.3.6和1.3.8~1.3.16。
4 仪器(3)
4.1 原子吸收分光光度计及其配件。
4.2 离心机。
4.3 硬质玻璃消解管或高型烧杯。
4.4 比色管:10ml及25ml。
4.5 分液漏斗:100ml。
5 分析步骤
5.1样品预处理(4)
5.1.1 湿式消解法(5):同铅的标准检验方法(GB7917.3-87)中1.5.1.1。
5.1.2快速浸提法(本法不适用于含蜡质样品)(6):同铅的标准检验方法(GB7919.3一87)中1.5.1.3。
5.2 测定(7)(8)
5.2.1移取0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00ml镉标准溶液(3.1.3)分别置于数支10m1比色管中,加水至刻度。按仪器规定的程序,分别测定标准、空白和样品溶液。但如样品液含有大量离子如铁、秘、铝、钙等干扰测定时,应预先按5.2.2进行萃取处理。
绘制浓度一吸光度曲线,并计算其样品含量。
5.2.2 见铅的标准检验方法(GB7917.3一87)中1.5.2.2~1.5.2.5。
6 计算
按下式计算镉浓度:
C=(A-A0)×V/m
式中:
c-一样品中镉的含量,mg/kg;
A一一从标准曲线查得样品溶液镉的含量,µg;
A0-一从标准曲线查得试剂空白镉的含量,µg;
m――样品质量,g;
V-一样液总体积,ml。
7 方法的精密度和准确度
本法经三个实验室验证,其湿消化预处理法的回收率范围为93.6~101.9%,平均回收率为98.1%,相对标准差范围为1.0~5.9%。快速浸提预处理法的回收率范围为92.5%~101.O%,平均回收率为97.0%,相对标准差范围为1.0~5.9%。
注解:
(l)镉被吸收后即与体内低分子量的蛋白质结合而成为金属蛋白,并蓄积在肾、肝、及生殖器官中。吸收少量的镉会引起呕吐、腹泻和结肠炎,长期接触当体内蓄积过量时会引起高血压、心脏扩张和早产儿死亡。经动物实验证实。镉会诱发染色体异常并对肺有致癌作用。
化妆品中常用的氧化锌、过氧化锌、炉干石(碳酸锌)等锌化合物,其原料闪锌矿常含有镉,为此,难免在化妆品中混入微量镉。
(2)10-6mol/L镉溶液保存在8<pH<11时可被玻璃吸附,9<pH<11时达到最大,吸附的化学形态是Cd(OH)+。PH为10时,吸附达到平衡之后,加浓硝酸至pH为2时,能迅速引起镉的解吸,如果调节pH在6以下,微量Cd标准溶液在玻璃或塑料容器中至少可以稳定的保存一个月,pH9的10-4mol/L的Cd溶液和EDTA共存能稳定更长时间,并不影响原子吸收分光光度法测定镉。
(3)由于原子吸收法的灵敏度高,易受到污染的影响,分析所用的塑料、玻璃器皿在使用前要用10%硝酸浸泡处理,以降低测定背景值。
(4)样品品预处理中的注意事项:①含有乙酵的样品应先行加温蒸去乙醇,以防止在加酸时产生爆沸损失。②在湿消化法中必须加表面皿或者小漏斗,防止消化酸大量挥发损失,以提高试剂的利用率,缩短消化时间,减少因补加过量试剂带来空白值增高。③粉质样品往往含有大量的碳酸盐,加酸后产生大量二氧化碳泡沫;洗发、护发类化妆品因含有大量表面活性物质,易产生大量泡沫,应在加酸之前加2~3滴乳化硅油或者正辛醇消泡剂,防止样品损失。④经预处理的粉质样品若混浊时,待定容后可用快速定量滤纸过滤,同时做试剂空白。
(5)湿消化法对含镉化妆品样品的处理有良好效果,本法实际测定结果见表2-3一6。
表 2一3一6 湿消化法的精密度与回收率
样品种类 | 加入量(µg) | 测定次数 | 回收率(%) | 相对标准差%(RSD) |
膏类 | 0.25,0.50,1.00 | 各6次 | 98.5~99.0 | 1.3~9.3 |
粉类 | 0.25,0.50,1.00 | 各6次 | 97.0~99.5 | 1.6~5.8 |
水剂类 | 0.25,0.50,1.00 | 各6次 | 98.0~98.5 | 1.2~3.7 |
(6)硝酸-过氧化氢热浸提法能氧化分解有机质如:蛋白质、多元醇及胶体物质,甚至在室温下也可被缓慢地氧化分解,在100℃沸水中可加速其反应过程。浸提法简便快速、安全,用酸量小,空白值稳定。但这一反应只能部分分解有机物,对高岭土(A12O3·2SiO2·2H2O),滑石粉(Mg3Si4O11·H2O)等含硅化合物的粉质化妆品不能很好地溶解,氧化锌和碳酸盐能被氧化分解。由于浸提法的酸用量有限,温度较低,其氧化能力尚不能分解样品中的蜡质。本法实验结果见表2一3一7。
表 2一3一7 浸提法的精密度与回收率
样品种类 | 加入量(µg) | 测定次数 | 回收率(%) | 相对标准差%(RSD) |
膏霜类 | 0.25,0.50,1.00 | 各6次 | 98.5~99.6 | 1.9~3.8 |
粉类 | 0.25,0.50,1.00 | 各6次 | 98.3~101.0 | 1.3~3.5 |
水剂类 | 0.25,0.50,1.00 | 各6次 | 97.2~98.3 | 1.1~2.6 |
(7)试样经络合萃取后,按直接测定条件点燃火焰,先用MIBK喷雾降低乙炔/空气比(因为MIBK也是有机燃料),使火焰颜色和水溶液喷雾时大致相同;适当调节燃烧器的上下位置和提升量,使仪器响应处于最佳位置。
(8)含有Fe、Al、Ca的样品,在pH7左右可生成氢氧化物沉淀,其Cd也能生成沉淀,萃取时其pH应调节到3左右,因Cd与APDC在pH3~6时生成螫合物。APDC一金属络合物的稳定性较差,萃取后必须在5小时内测定完毕。
化妆品中镉的测定 双硫腙比色法
1 应用范围
本方法适用于化妆品中镉的测定。
2 原理
在碱性溶液中,镉离子与双硫腙产生红色络合物,用氯仿提取后比色定量。
3 试剂
3.1 所有试剂均需用无镉水配制。将蒸馏水用全玻璃蒸馏器蒸馏制成,或使水通过强酸性阳离子交换树脂去除镉离子。
3.2 镉标准溶液:见(一)原子吸收法中3.1。
3.3 0.1%双硫腙氯仿贮备溶液(1):称取0.1g双硫腙(C13H12N4S,又名二苯基硫代卡巴腙,铅试剂等),溶于氯仿中,并稀释至100ml,贮存于棕色瓶中,置冰箱内保存。
3.4 吸光度0.82(透光率5%)双硫腙氯仿溶液:临用前将0.1%双硫腙氯仿贮备溶液用氯仿稀释(约10倍)成吸光度为0.82(波长50Onm,1cm比色皿)。
3.5 吸光度0.40(透光率40%)双硫腙氯仿溶液:临用时将0.1%双硫腙氯仿贮备溶液用氯仿稀释(约50倍)成吸光度为0.40(波长500mn,1cm比色皿)。
3.6 1%氰化钾,氢氧化钠溶液;称取40g氢氧化钠和1.0g氰化钾溶于水中,并稀释至100ml,贮于聚乙烯瓶中,可稳定1~2个月。注意!此溶液有剧毒。
3.7 0.05%氰化钾-氢氧化钠溶液:称取40g氢氧化钠和0.5g氰化钾溶于水中,并稀释至100ml,贮于聚乙烯瓶中,可稳定1~2个月,注意!此液有剧毒。
3.8 20%盐酸羟胺溶液:称取20g盐酸羟胺(NH2OH·HCl),溶于水中并稀释至100ml。
3.9 25%酒石酸钾钠溶液:称取25g酒石酸钾钠(KNaC4H4O6·4H2O),溶于纯水中,并稀释至100ml。
3.10 2%酒石酸溶液:称取2g酒石酸(C4H6O6)溶于水中,并稀释至100ml。贮于冰箱中。
4 仪器
4.l 125m1分液漏斗。
4.2 10ml具塞比色管。
4.3 电热板。
4.4 分光光度计。
5 分析步骤
5.1 样品的预处理
5.1.1 能溶于酸的样品可以用以下方法配制:称取5.0g样品,于125ml三角瓶中,加5ml水,加5ml 1+1硝酸,加热溶解,冷却后加水到100ml作为待溶液。
5.1.2 难溶于酸的样品可用湿式消化法:取5g样品于125ml三角烧瓶中,同时做试剂空白.如样品中含有乙醇等有机溶剂,应先放在水浴或电热板上使样品中有机溶剂挥发,若为固体样品,可适量加5~10ml左右的水,然后加10ml硝酸和数粒玻璃珠,由低温到高温缓缓加热,如发泡剧烈可加2~3滴正丁醇,待激烈反应平息后。放冷,加5ml硫酸,断续加热,待样品变为暗棕色时,可补加2~3ml硝酸,加热至冒三氧化硫白烟,消解液呈微黄色或无色溶液。放冷,加5ml水和5ml饱和草酸铵溶液,加热至再次产生三氧化硫白烟为止。
消解液加5ml25%酒石酸钾的溶液(3)及2滴甲基橙指示剂,以氨水中和后,加水至100ml作为待测溶液。
5.2标准曲线
取分液漏8只。分加入镉标准溶液0.0,0.25,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00ml,各加纯水至25ml加5m125%酒石酸钾钠溶液, 5m1 1%氰化钾,氢氧化钠溶液(4),1ml 20%盐酸羟胺(5)及15ml吸光度0.82双硫腙溶液,振摇1min。迅速将氯仿层放人已盛有25ml酒石酸溶液的第二只分液漏斗中(6)(注意!切勿使水相进入第二只分液漏斗中,以免:发生剧毒的氰化氢气体)。再用10ml氯仿洗涤第一只分液漏斗,合并氯仿于第二只分液漏斗中,将第二只分液漏头振摇2min,此时镉已被提至酒石酸中,弃去氯仿层,再加5ml氯仿,振摇30s,静置分层,弃去氯仿层。
水层加0.25ml盐酸羟胺溶液,15ml吸光度0.40双硫腙氯仿溶液(7)及5m10.05%氰化钾-氢氧化钠溶液(8),立即振摇lmin。擦干分液漏斗颈管内壁,塞入少许脱脂棉,将氯仿层放入干燥的10ml比色管中。于520m1波长,用3cm比色皿,以氯仿为参比,测定吸光度。绘制标准曲线。
5.3 测定
取待测溶液25ml,置于分液漏斗中,以下按标准溶液(5.2)同样操作。测其吸光度,从标准曲线读其镉的含量。
6 计算
c=(A-A0)×V1/(M×V2)
式中:
A-一从标准曲线查得样品溶液的含量,µg;
A0-一从标准曲线查得试剂空白的含量,µg;
V1-―样品预处理后的总体积,m1;
V2-一分析时取待测溶液的体积,m1;
m-一样品质量,g;
c一一样品中镉的含量,mg/kg。
注解:
(1)参见砷的注解16、19和20。
(2)双硫腙纯化方法如下:称取0.20g双硫腙,溶于100ml氯仿,以脱指棉过滤于250ml分液漏斗中,每次用20ml(3+97)稀氨水连续反萃取数次,直至氯仿层几乎无绿色为止,合并水相至另一分液漏斗,每次用氯仿10ml振荡洗涤水相两次,弃去氯仿层,水相用1+1盐酸酸化至有双硫腙析出,用100ml氯仿分数次萃取,合并氯仿溶液于棕色瓶中,置于冰箱内保存。
(3)酒石酸钾钠是含有两个羟基的二元羟酸。在强碱介质中,能有效的络合钙、镁、铁、铝等金属离子,以避免产生沉淀物而造成镉的损失。
(4)镉与双硫腙结合能力很弱,在有氰化钾的溶液中,只能在高pH时才能被提取,而且双硫腙溶液要有足够的浓度,否则提取不完全。
(5)盐酸羟胺作为还原剂,可消除三价铁和其它高价金属的氧化能力,以保护双硫腙不被氧化。
(6)形成的双硫腙镉在被氯钫饱和的强碱性溶液中容易分解,要迅速将氯仿层放入事先已准备好的第二只分液漏斗中。
(7)第二次用双硫腙提取时,因氰化钾浓度降低约20倍,因此双硫腙溶液的浓度也应降低,若浓度过大,特别是双硫腙不纯时将使空白值增高,灵敏度下降。
(8)强碱性介质是萃取镉的适宜条件,而铅、锌、锡等两性元素则生成相应的含氧酸阴离子而不被双硫腙萃取。
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