Chia sẻ bài viết
Các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm có mặt khắp nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Một số ví dụ về các mặt hàng này được sử dụng thường xuyên bao gồm xà phòng, kem dưỡng da, sơn móng tay, kem che khuyết điểm, thuốc nhuộm tóc, nước hoa, chất hấp thụ tia cực tím (UV) và chất chống oxy hóa. Các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm chủ yếu được bôi bên ngoài (ví dụ: trên tóc, da và móng tay) cũng như qua đường miệng (ví dụ: trên răng, nướu và lưỡi) nhằm mục đích vệ sinh, để thay đổi diện mạo hoặc để chăm sóc cơ thể nói chung. Với nhu cầu sử dụng những sản phẩm trên ngày càng gia tăng, việc kiểm soát chất lượng và sàng lọc những sản phẩm này là những bước rất quan trọng. Bài viết này sẽ giới thiệu ứng dụng công nghệ Quang phổ cận hồng ngoại (NIRS) trong bước quản lý chất lượng mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân.
Bài viết bao gồm những chủ đề sau:
1. Tầm quan trọng của kiểm soát chất lượng mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân
Tăng trưởng của ngành mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân
Các sản phẩm chăm sóc cá nhân thường được sử dụng cho mục đích vệ sinh và được rửa sạch ngay sau khi sử dụng (ví dụ: kem đánh răng hoặc xà phòng), mặc dù một số sản phẩm được dùng để thoa lên cơ thể, như kem chống nắng hoặc nước rửa tay. Ngược lại, mỹ phẩm thường được thoa trên da, tối thiểu trong vài giờ (ví dụ: kem dưỡng da, trang điểm, chất chống mồ hôi/khử mùi và các loại nước hoa khác). Do được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu, những loại sản phẩm này được thải ra môi trường với số lượng lớn sau khi giặt hoặc xả sạch, có thể gây hại nghiêm trọng cho các sinh vật khác.
Tầm quan trọng của kiểm soát chất lượng
Xem xét mức độ phổ biến của các loại mặt hàng này trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, lượng thời gian chúng sử dụng trên da của chúng ta—cơ quan lớn nhất của cơ thể và tác động của chúng đối với môi trường sau khi sử dụng, việc kiểm soát chất lượng (QC) phù hợp của các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm là vô cùng quan trọng.
Quang phổ cận hồng ngoại (NIRS) là một phương pháp phân tích đặc biệt phù hợp cho kiểm soát chất lượng của sản phẩm thành phẩm hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn. Trong phần còn lại của bài viết này, một tổng quan ngắn về phương pháp cận hồng ngoại NIRS được trình bày, tiếp theo là một số ứng dụng phù hợp cho ngành này. Phần tổng quan này kết thúc bằng một số ví dụ về cách các nhà sản xuất mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân có thể hưởng lợi khi sử dụng phương pháp cận hồng ngoại NIRS trong phòng thí nghiệm.
2. Tổng quan ngắn về công nghệ Quang phổ cận hồng ngoại NIRS
Sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất là một quá trình được nhiều người biết đến. Ánh sáng được sử dụng trong các phương pháp quang phổ thường không được mô tả bằng năng lượng ứng dụng mà trong nhiều trường hợp được mô tả bằng bước sóng hoặc số sóng.
Máy quang phổ NIR (chẳng hạn như Metrohm DS2500 Liquid Analyzer hoặc DS2500 Solid Analyzer) đo tương tác này để tạo ra quang phổ như được hiển thị trong Hình 2. NIRS đặc biệt nhạy với sự có mặt của một số nhóm chức (ví dụ: CH, NH, OH và SH ). Do đó, quang phổ cận hồng ngoại NIR là một phương pháp lý tưởng để định lượng các thông số hóa học như hàm lượng nước (độ ẩm), hàm lượng alcohol, giá trị iốt, tổng chất béo và các thành phần hoạt tính. Hơn nữa, tương tác vật chất ánh sáng cũng phụ thuộc vào nền của mẫu. Điều này cho phép phát hiện các thông số vật lý và lưu biến như tỷ trọng và độ nhớt.
Tất cả thông tin này được chứa trong một phổ duy nhất, làm cho phương pháp này phù hợp để phân tích đa thông số nhanh chóng.
Chế độ đo phụ thuộc vào loại mẫu. Chế độ truyền quang nói chung là một quy trình thích hợp để phân tích chất lỏng. Trong quá trình truyền quang (Hình 3b), ánh sáng cận hồng ngoại NIR truyền qua mẫu trong khi được hấp thụ. Bất kỳ ánh sáng cận hồng ngoại NIR nào không được hấp thụ đều phản xạ tới đầu dò.
Chế độ truyền phản xạ nói chung là một quy trình thích hợp để phân tích các loại mẫu dạng kem. Đối với truyền phản xạ (Hình 4b), ánh sáng cận hồng ngoại NIR đi qua mẫu, sau đó được phản xạ bởi gương phản xạ khuếch tán và truyền lại qua mẫu trong khi được hấp thụ. Sau đó, ánh sáng cận hồng ngoại NIR không được hấp thụ sẽ được phát hiện khi kết thúc quá trình phân tích.
Chế độ phản xạ khuếch tán nhìn chung là một quy trình thích hợp để phân tích các mẫu rắn như chất tẩy rửa. Đối với phản xạ khuếch tán (Hình 5b), ánh sáng cận hồng ngoại NIR chiếu qua mẫu và mọi ánh sáng cận hồng ngoại NIR không được hấp thụ sẽ phản xạ tới đầu dò.
Quy trình để thu được phổ như trong Hình 2 đã làm nổi bật hai ưu điểm chính của quang phổ cận hồng ngoại NIR: tính đơn giản liên quang đến việc đo mẫu và tốc độ đo mẫu:
- Kỹ thuật nhanh chóng có kết quả trong vòng chưa đầy một phút.
- Không cần chuẩn bị mẫu – đo mẫu nguyên trạng.
- Chi phí thấp cho mỗi mẫu – không cần hóa chất hoặc dung môi.
- Kỹ thuật thân thiện với môi trường – không tạo ra chất thải.
- Không phá hủy – các mẫu quý giá có thể được tái sử dụng sau khi phân tích.
- Dễ vận hành – người dùng chưa có kinh nghiệm có thể thành công ngay lập tức.
Để biết thêm thông tin chi tiết về phương pháp cận hồng ngoại NIRS như một phương pháp thứ hai, vui lòng đọc các bài đăng trên blog trước đây của chúng tôi.
3. Quy định đối với mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân
Nhìn chung, các quy định đối với các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm không nghiêm ngặt như đối với dược phẩm, nhưng có một số xu hướng tương tự. NIRS là một kỹ thuật khá phù hợp trong các thị trường được quy định như vậy. Metrohm NIRS analyzer tuân thủ USP <856> và gói phàn mềm Vision Vision air complete tuân thủ 21 CFR Phần 11.
Đọc thêm về cận hồng ngoại tuân thủ 21 CFR Phần 11 trong bài đăng blog liên quan của chúng tôi dưới đây.
NIR spectroscopy: a 21 CFR Part 11 compliant tool for QC and product screening
4. Công cụ tuân thủ, ứng dụng và thông số cho kiểm soát chất lượng
Phương pháp thử nghiệm ASTM cho cận hồng ngoại (NIRS) trở thành công cụ tuân thủ kiểm soát chất lượng
ASTM E1655 (Standard Practices for Infrared Multivariate Quantitative Analysis - Thực hành tiêu chuẩn cho phân tích định lượng đa biến hồng ngoại) là hướng dẫn hiệu chuẩn đa biến của máy quang phổ hồng ngoại được sử dụng để xác định các đặc tính vật lý hoặc hóa học của vật liệu. Các phương pháp này có thể áp dụng cho các phân tích được tiến hành trong vùng phổ cận hồng ngoại (NIR) (khoảng 780 đến 2500 nm) qua vùng phổ giữa hồng ngoại (MIR) (khoảng 4000 đến 400 cm-1).
Thông số cho kiểm soát chất lượng sử dụng cận hồng ngoại NIRS
Các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm phải tuân theo các phương pháp thử nghiệm được tiêu chuẩn hóa để xác định các đặc tính hóa học, vật lý và ma sát của chúng. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm là một phần không thể thiếu của R&D và QC. Các thông số thử nghiệm sau đây thường quan trọng đối với nhiều thành phẩm trong ngành này và có thể được đo bằng cận hồng ngoại NIRS (Bảng 1).
Bảng 1. Các ví dụ về ứng dụng sử dụng Cận hồng ngoại NIRS cho kiểm soát chất lượng của các sản phẩm mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân
Sản phẩm |
Tham số |
Phương pháp thông thường |
Ứng dụng liên quan đến NIRS |
| Kính áp tròng | Độ ẩm | Chuẩn độ KF | AN-NIR-020 |
Sản phẩm chăm sóc tóc |
Hình thái giọt, Hoạt chất, Chất hoạt động bề mặt |
Máy phân tích kích thuốc hạt, LC-MS, HPLC |
|
Sản phẩm dưỡng da và xà phòng |
Độ ẩm, Bảo về chống nắng, Tổng chất béo, giá trị Iodine, C8–C14 |
Chuẩn độ KF, GC, Chuẩn độ |
|
Sản phẩm chăm sóc răng |
Hoạt chất |
HPLC |
|
Nước rửa tay |
Alyphatic alcohols, thành phần Alcohol |
GC |
|
Chất tẩy rửa |
TEAD, PCS, Enzyme |
HPLC, Chuẩn độ |
|
Xanthan Gum |
Thành phần hoạt tính, Glucose, Mật độ quang |
GC, Đo mật độ, Đo Brix |
Tài liệu tham khảo
[1] Cosmetics Business; Euromonitor. Global Major Beauty and Personal Care Market 2020.
Your knowledge take-aways
Tăng cường hiệu quả trong phòng thí nghiệm QC: NIRS giúp giảm chi phí tới 90% như thế nào
Đánh giá thấp các quy trình QC là một trong những yếu tố chính dẫn đến lỗi sản phẩm bên trong và bên ngoài, được báo cáo là gây ra tổn thất doanh thu từ 10–30%. Do đó, nhiều định mức khác nhau được đưa ra để hỗ trợ các nhà sản xuất trong việc này. Tuy nhiên, thời gian cho kết quả và chi phí liên quan cho hóa chất có thể khá cao, khiến nhiều công ty triển khai quang phổ cận hồng ngoại trong quy trình QC của họ. White Paper sau đây minh họa tiềm năng của NIRS và cho thấy tiềm năng tiết kiệm chi phí lên tới 90%.
