Implementation of Headspace-SMPE Arrow and GC/MS techniques for the identification of volatile organic compounds harmful to health in cosmetic products

Dynamiczny rozwój przemysłu kosmetycznego wiąże się z rosnącymi wymaganiami konsumentów dotyczącymi jakości oraz bezpieczeństwa stosowanych produktów, niosąc ze sobą konieczność dopasowywania odpowiednich badań eliminując potencjalne zagrożenia, co stanowi ogólny cel przeprowadzonych badań. Rozkładając problem na czynniki opracowano oraz zastosowano analizę jakościową i ilościową charakterystykę lotnych związków organicznych (LZO) występujących w wybranych produktach kosmetycznych wykorzystując technikę Headspace – SPME Arrow w połączeniu z chromatografią gazową sprzężoną ze spektrometrią mas (GC–MS) w celu określenia ich bezpieczeństwa zgodnie z rozporządzeniem (WE) nr 1223/2009.Dla uzyskania najwyższej efektywności analizy przeprowadzono proces optymalizacji jej warunków, gdzie ustalono poszczególne parametry (masa próbki 0,01 g, czas ekstrakcji 25 min, temperatura ekstrakcji 50 °C, szybkość grzania kolumny 8 °C/min). Wykonując analizę jakościową piętnastu wybranych kosmetyków zidentyfikowano 390 LZO klasyfikując je w poszczególne grupy m.in węglowodory, alkohole, aldehydy, ketony, estry oraz etery. Biorąc pod uwagę dwie metody przy tworzeniu krzywych kalibracyjnych, wykazano, że tylko metoda dodatku wzorca umożliwia ilościową analizę substancji. Otrzymane wyniki nie tylko potwierdzają wysoką skuteczność techniki HS–SPME Arrow–GC/MS w ocenie składu lotnych składników produktów kosmetycznych, ale również kwestionują bezpieczeństwo niektórych kosmetyków dostępnych na rynku.

Constant development of cosmetic industry influence the pursuit of consuments requirements concerning quality and safety of the products. Hence, the need of proper research to eliminate potential dangers increases. Approaching the problem from multiple angles developed and implemented qualitative and quantitative analysis of volatile organic compounds (VOCs) present in selected cosmetic products using the Headspace – SPME Arrow technique in combination with gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC–MS) to determine their safety in accordance with Regulation (EC) No. 1223/2009.In order to achieve the highest efficiency of the analysis, its parameters were optimized establishing specific condintions: sample weight (0.01 g), extraction time (25 min), extraction temperature (50 °C), column heating rate (8 °C/min). The qualitative analysis of fifteen selected cosmetics identified 390 VOCs, classifying them into specific groups, including hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, esters, and ethers. Taking into account the two methods used to create calibration curves, it was shown that only the standard addition method allows for quantitative analysis of substances. The results obtained not only confirm the high effectiveness of the HS–SPME Arrow–GC/MS technique in assessing the composition of volatile components of cosmetic products, but also question the safety of some cosmetics available on the market.