面膜基材定性鉴别方法的建立
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摘要
随着经济水平的飞速发展和生活水平的日益提高，人们对于化妆品的需求持续增长。作为一种使用方便的护肤产品，面膜已经成为我国化妆品行业销量快速增长的品类之一[
随着经济水平的飞速发展和生活水平的日益提高，人们对于化妆品的需求持续增长。作为一种使用方便的护肤产品，面膜已经成为我国化妆品行业销量快速增长的品类之一[1]。QB/T 2872—2017《面膜》将面膜定义为“涂或敷于人体皮肤表面，经一段时间后揭离、擦洗或保留，起到集中护理或清洁作用的产品。”面膜的种类丰富多样，其中，面贴膜因保质期长、携带方便、使用简单而广受欢迎，占据了面膜消费市场的主导地位[2]。
作为面贴膜的重要组成部分，市场上面膜基材种类众多，不同材质的面膜基材会对皮肤安全性及功效产生不同的影响[3],但目前仍缺乏有效的鉴别方法对面膜基材产品的状况进行分析。面贴膜基材按原料和制作工艺可分为天然纤维和化学纤维两大类，天然纤维又分为植物纤维和动物纤维，化学纤维可分为用含天然纤维素或蛋白质的物质、经过化学加工后制成的再生纤维素纤维，以及从本身不含纤维素或蛋白质的物质中合成单体，再经化学合成高聚物仿制的合成纤维。各种材质的面膜基材厚度、载液量、柔软性、透气性、断裂强度等各不相同，品质和价格也参差不齐[4]。面膜领域检测和监管重点集中在面膜精华液的功能性和安全性，而对面膜基材的标准制定和安全监管处于欠缺的状态[5][6],因此有必要建立面膜基材的鉴别方法。
本文结合面膜基材特征，建立了红外光谱法-显微镜观察法-化学溶解法3种方法联用的面膜基材定性鉴别方法，针对性开展面膜基材的分析与鉴别，并对方法的有效性和适用性进行探讨，以期为面膜基材相关产品的检测提供依据。
1 试验部分
1.1 主要材料、试剂与仪器
主要材料：面膜基材样品，线上线下采购；纤维对照品
试剂：硫酸、盐酸、甲酸、氯化锌，均为分析纯，由国药集团化学试剂有限公司提供。
仪器：Spotlight 200型傅里叶红外光谱仪，Perkin Elmer; eclipse 50i型电子显微镜，Nikon。
1.2 试验方法
1.2.1 红外光谱法
采用单点衰减全反射(ATR) 红外光谱法，对面膜基材样品与纤维对照样进行直接测定。金刚石晶片，扫描范围为4 000～650 cm-1,分辨率为4.00 cm-1,样品扫描次数为50次，背景采集方式为每次采集样品前均采集背景。
1.2.2 显微镜观察法
测试时，将面膜基材样品剪成非常小的絮状物，均匀平铺于载玻片上，滴上一滴透明介质(超纯水)。盖上盖玻片，放在载物台上，在100倍电子显微镜下观察面膜纤维的纵向形态。
1.2.3 化学溶解法
盐酸/硫酸溶解法：测试时，将少量面膜基材置于小烧杯中，加入适量溶剂(35%盐酸或60%硫酸),使纤维浸入溶剂中；在指定温度下放置5 min, 观察面膜基材的溶解情况。
甲酸/氯化锌溶解法：测试时，先配制甲酸/氯化锌溶液，然后在具塞三角瓶中加入适量的甲酸/氯化锌溶液和面膜基材样品，于恒温水浴振荡器中振荡；按照选择的溶解时间，取出具塞三角瓶，将溶液倒入不锈钢筛网中过滤，观察再生纤维素类面膜基材的溶解性能。
2 结果与讨论
2.1 红外光谱法
不同物质有不同的红外光谱，红外光谱法是将未知试样的红外光谱与已知标准物的红外光谱进行比较，从而对纤维进行鉴别的方法。红外光谱法是一种非破坏性的检测方法，是纺织品无损检测的重要支撑[7]。取纤维对照样和面膜基材样品，按照1.2.1红外光谱法进行测定。
棉纤维是由β-(1,4)-葡萄糖苷键构成的直链分子，主要官能团是羟基(—OH)、醛基(—CHO)、醚键(—O—)和纤维素酯基(—OCOCH3)。蚕丝纤维的主要成分是蛋白质，组成元素为碳、氢、氧、氮，主要官能团包括氨基(—NH2)、羧基(—COOH)和肽键(—CONH—),其红外光谱图符合蛋白质分子的特征。涤纶由聚酯分子通过酯键连接而成，主要官能团是碳氧双键(C＝O)和苯环骨架。根据红外光谱法的试验结果，纯棉、蚕丝和化学合成聚合物类面膜纤维都具有各自的特征峰，可以很直观地辨别，所以红外光谱法对于这些面膜纤维的区分度较高。
而对于结构、性质相似的再生纤维素类面膜纤维，如天丝纤维、铜氨纤维和黏胶纤维，它们的主要官能团都是羟基(—OH)和醛基(—CHO),红外光谱图基本相同，峰形、峰位一致，只是吸收强弱略有差异，因此无法直接通过观察红外特征峰进行区分。同时，对于多组分混合的面膜样品，各个纤维组分的红外特征基团会受到其他基团的干扰影响，从而导致原有的红外特征峰出现波动，这也给多组分面膜纤维的鉴别带来了一定困难[8]。所以后续需要结合显微镜观察法和化学溶解法进行分析鉴别。
2.2 显微镜观察法
显微镜观察法是指用显微镜观察未知纤维的横截面和纵向形态，对照纤维的标准照片和形态描述来鉴别未知纤维的种类，是一种简便有效的鉴别纤维素纤维的试验方法。取纤维对照样和面膜基材样品，按照1.2.2显微镜观察法进行测定。面膜基材纤维显微镜纵向形态见图1。
图1 面膜基材纤维显微镜纵向形态
显微镜法不但能够验证红外光谱法对于纯棉、蚕丝、涤纶等面膜基材的判断，而且能够对再生纤维素面膜进行进一步区分。由图1可以看出，在单一纤维成分的面膜中，纯棉、涤纶、黏胶纤维、莫代尔纤维等都具有特殊的纵向形态，但莱赛尔纤维和铜氨纤维、黑色黏胶纤维和竹炭黏胶纤维因形态相似而难以分辨。
通过显微镜法观察纤维的纵向形态，能够区分大部分天然纤维和合成纤维[9][10][11]。根据显微镜纵向形态图，将常见面膜基材纤维的纵向形态特征总结如下：纯棉纤维稍有天然转曲，为扁平带状，内部有转曲条纹；涤纶表面光滑，呈管状，有的内部有小黑点；黏胶纤维表面光滑，内部有清晰条纹和小黑点；莫代尔纤维表面光滑，呈管状，内部有条纹凹槽；莱赛尔纤维表面光滑，空心圆管，有光泽；铜氨纤维表面光滑，空心圆管，有光泽；黑色黏胶纤维表面光滑，黑色管状，有清晰条纹和小黑点；竹炭黏胶纤维表面光滑，黑色管状，有清晰条纹和小黑点。而对于红外光谱法和显微镜法都无法准确分辨的莱赛尔纤维和铜氨纤维、黑色黏胶纤维和竹炭黏胶纤维，需要采用化学溶解法进行进一步判断。
2.3 化学溶解法
化学溶解法利用纤维在不同温度下的不同化学试剂中的溶解特性不同来鉴别纤维。取纤维对照样和面膜基材样品，按照1.2.3化学溶解法进行测定。
2.3.1 盐酸/硫酸溶解法
由盐酸/硫酸溶解试验结果可知：纯棉和涤纶在常温下既不溶于35%的盐酸，也不溶于60%的硫酸；蚕丝在35%盐酸中部分溶解，但是不溶于60%硫酸；莫代尔纤维在两种溶液中均能很好地溶解；黏胶纤维在35%的盐酸中会逐渐溶解，而竹炭黏胶纤维只有部分溶解[12][13];莱赛尔纤维能够在常温下溶解于35%的盐酸，而铜氨纤维不溶解[14][15]。
因此，盐酸/硫酸溶解法的结果不仅能够验证纯棉、涤纶、莫代尔纤维等红外光谱法和显微镜观察法的结果，并且可以通过观察面膜纤维在35%盐酸中的溶解性能，区分黑色黏胶纤维与竹炭黏胶纤维、莱赛尔纤维和铜氨纤维。
2.3.2 甲酸/氯化锌溶解法
不同再生纤维素纤维面膜的溶解性能详见表1。
表1 不同再生纤维素面膜基材纤维溶解性能
甲酸/氯化锌法的溶解结果能够验证莫代尔纤维、铜氨纤维、黏胶纤维与莱赛尔纤维面膜的材质，充分肯定了之前的试验结果，对于再生纤维素纤维面膜基材的鉴别具有重要的辅助作用。
2.4 实际样品测试
通过本文建立的方法对市售50批样品进行测试，发现市售面膜基材主要为莱赛尔纤维、黏胶纤维、莫代尔纤维，还有少量纯棉、涤纶和蚕丝材质。供采集莱赛尔纤维19批次、黏胶纤维12批次、莫代尔纤维11批次、纯棉5批次、涤纶2批次、蚕丝1批次。其中，有9批次样品的标识材质与实际材质不一致，蚕丝面膜基材不一致情况最为严重。
样品测试的试验结果证明：该方法能够准确分辨出面膜基材主体纤维的材质，具有较高的准确度和重复性，操作便捷简易，可行性强。
3 结 语
本文着眼于我国面膜市场的现状，结合面膜产品的实际特征，聚焦面膜基材的关键质量属性，建立了红外光谱法-显微镜观察法-化学溶解法面膜基材快速定性鉴别方法，并对常见的面膜基材进行了鉴别。除了本研究建立的3种方法，常用的纺织纤维定性鉴别方法还有燃烧法、着色法、熔点法等。龚婕等[16]采用燃烧法等方法鉴别聚酰胺酯纤维；吴佩云[17]采用燃烧法和药品着色法等方法鉴别圣麻纤维；郭光振等[18]采用燃烧法和熔点法等方法对聚芳酯纤维进行定性鉴别。这几种方法对于特定纤维具有一定的区分度，但由于面膜基材纤维性质、结构较为相似，所以采用传统的鉴别方法很难区分。本文在国内外均没有面膜基材领域质量标准框架体系的前提下，聚焦面膜产品的质量安全，通过方法建立与实际样品验证，建立了可推广使用的面膜基材定性鉴别方法。
基于本文建立的方法对试验结果的验证，发现面膜基材标识材质存在一定不一致性。在调研时也发现，存在回收面膜边角料用边角料重新加工或混纺的现象，这可能会给化妆品管理带来一定的风险。因此有必要进一步开展面膜基材鉴别及安全性评价研究课题，完善面膜基材检测及安全性评价研究方法；不断健全面膜基材标准体系，提高科学监管能力；持续开展安全性评价及科普宣传，促进面膜基材质量安全、有效、可控。