化妆品中对羟基苯甲酸酯类测定液相色谱方法的多维基准评价：面向绿色、实用与创新的可持续分析

《Molecules》：Multi-Dimensional Benchmarking of Liquid Chromatographic Methods for Parabens Determination in Cosmetic Products: Toward Sustainable Analysis

　　

背景/目标：化妆品和个人护理产品使用中的消费者安全是重要考量，尤其是个体可能同时暴露于多种产品，增加其对对羟基苯甲酸酯类（parabens）等防腐剂的潜在暴露。因此，可靠的分析方法对于监测化妆品中对羟基苯甲酸酯类至关重要。依据绿色分析化学（Green Analytical Chemistry, GAC）原则，分析方法开发与选择还应考虑环境影响、资源消耗、废物产生和职业安全。该研究旨在采用多指标方法对化妆品中对羟基苯甲酸酯类测定的液相色谱方法进行基准评价，重点关注绿色性、实用性和创新性，以支持更可持续的分析方法选择。方法：经筛选检索记录后，研究人员选取16种测定化妆品中对羟基苯甲酸酯类的色谱方法，并使用互补评估工具进行评价，包括改良绿色分析程序指数（Modified Green Analytical Procedure Index, MoGAPI）、蓝色适用性等级指数（Blue Applicability Grade Index, BAGI）和创新方法橙色梯度指数（Innovative Method Orange Gradient Index, IMOGI），分别涵盖绿色性、实际适用性和分析创新性。结果：所选方法的MoGAPI评分为62–74，BAGI评分为55–80，IMOGI评分为10–50，表明各评价维度存在显著差异。这些方法在绿色性、实际适用性和创新性方面呈现不同特征，某一维度的良好结果不一定对应其他维度的良好结果。多指标评估揭示了单一评估工具评价方法时可能未被识别的这三个维度之间的差异和潜在权衡。结论：基准评价突出了影响所评价方法绿色性、实际适用性和创新性特征的关键驱动因素。多指标评估为情境依赖的分析方法选择提供了更广泛基础，并促进更可持续的分析实践，推动负责任的资源使用并与联合国可持续发展目标（United Nations Sustainable Development Goals, SDGs）保持一致。

研究背景：化妆品和个人护理产品广泛使用，含有多种化学物质，包括对羟基苯甲酸酯类（parabens，化妆品中常用抗菌防腐剂）、邻苯二甲酸酯类增塑剂及重金属等潜在关注物质。parabens因抗菌有效性、化学稳定性和配方相容性而被广泛使用，但其潜在内分泌干扰作用及对生殖过程、脂肪生成、皮肤反应等生物效应受到关注，持续或重复暴露成为研究重点。因此，可靠测定化妆品中parabens不仅服务于质量控制，也支持消费者暴露评估。化妆品基质复杂、成分多样且parabens浓度水平不同，需合适分离和样品制备；高效液相色谱（high-performance liquid chromatography, HPLC）因可有效分离和定量多种parabens而被广泛采用。样品制备和色谱方法已有进展，包括固相萃取（solid-phase extraction, SPE）、磁性固相萃取、分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers, MIPs）、填充吸附剂微萃取（microextraction by packed sorbent, MEPS）、分散液液微萃取（dispersive liquid–liquid microextraction, DLLME）、低共熔溶剂（deep eutectic solvents, DES）、天然低共熔溶剂（natural deep eutectic solvents, NADES）、离子液体和工程化吸附剂等。但方法学进步不一定降低环境负担，一些程序仍消耗较多有机溶剂、产生化学废物或样品制备复杂，故需将环境考量纳入方法开发。绿色分析化学（GAC）强调减少有害物质、废物、能耗和资源使用；MoGAPI（改良绿色分析程序指数，用于评价分析流程绿色性）、BAGI（蓝色适用性等级指数，用于评价常规实验室可实施性）和IMOGI（创新方法橙色梯度指数，用于评价创新与现代化程度）可提供互补评价。仅依据灵敏度、准确度、精密度或线性等常规分析性能，不能完整反映可持续性和方法学特征；两个分析性能相近的方法可能在环境影响、操作要求或技术先进性上差异显著。因此，研究人员开展多维基准评价，以识别环境负担来源及可促进可持续分析流程的实用或技术特征。

研究开展与结论意义：研究人员对已报道的化妆品中parabens测定的液相色谱方法进行多维基准评价，采用MoGAPI、BAGI和IMOGI分别评价环境可持续性、实际适用性和分析创新性，以刻画现有方法的方法学多样性、识别主要环境/实用/技术优势与局限，并确定通过更绿色萃取、资源高效样品制备、实际实施和适当技术创新推进可持续液相色谱流程的机会。结论表明，多数方法环境可持续性较有利，实际适用性变异更大，创新性呈多维来源；三维为互补特征，单一指标评价不足，方法选择应结合预期分析目的进行情境依赖判断，并支持负责任资源使用和SDGs。

关键技术方法（不超过250字）：研究人员开展系统文献检索，检索Scopus和Web of Science，时间范围2020—2026年，检索日期为2026年5月5日，检索词包括paraben、cosmetic和liquid chromatography并按数据库语法调整；仅纳入英文文献。检索获得50条记录（Scopus 22条、Web of Science 28条），去除12条重复后余38条；题摘筛查排除8条不相关文献，余30条进行资格评估；9条因全文无法获取而排除，5条因信息不足而排除，最终纳入16种色谱方法。研究人员按MoGAPI、BAGI和IMOGI既定标准对每种方法评分，分数以0—100表示，评分越高分别表示环境特征、实际适用性或创新现代化程度越有利；并以Spearman秩相关（Spearman rank correlation）进行探索性两两相关分析。本研究未涉及临床或人群样本队列来源。

研究结果：
2.1 所选色谱方法概述（Overview of the Selected Chromatographic Methods）：通过文献筛选获得16种化妆品中parabens测定的色谱方法，涵盖不同色谱平台和样品制备策略，从常规溶剂萃取到微萃取、DES、磁性和MIPs吸附剂等，部分研究还引入色谱分离进展；这些方法在化妆品基质、目标分析物、样品量、样品制备程序和色谱条件等方面差异明显，并报告了定量限（limit of quantification, LOQ）、回收率、精密度和线性范围等分析性能。方法学多样性为从可持续性导向的互补视角评价parabens分析提供了基础，故研究人员分别用MoGAPI、BAGI和IMOGI评价环境可持续性、实际适用性和分析创新性。

2.2 基于MoGAPI的环境可持续性评估（Environmental Sustainability Assessment Using MoGAPI）：通过MoGAPI评价得出，多数所选方法环境特征相对有利，评分为62—74。方法4和方法7最高（74），方法5、8、10和13为72；有利表现主要与降低溶剂消耗、使用替代萃取介质和减少废物产生有关。方法4和方法7分别采用DES和NADES萃取，反映替代萃取介质较常规有机溶剂环境负担更低；方法5、10和13因萃取溶剂体积相对较低（<10 ml）而降低溶剂消耗和废物产生，其中方法5结合离子液体辅助液液微萃取与磁性固相萃取，方法10采用DES微萃取，方法13采用MEPS；方法8因使用乙醇为萃取溶剂、样品制备相对简单且体积低（<10 ml）亦获72分。方法4和方法7在获得有利环境表现的同时，其报告的低检出限（limit of detection, LOD）、LOQ、决定系数（R²）和回收率显示满意分析性能，提示环境可持续性可在不必然牺牲分析性能的情况下整合进常规化妆品分析。总体上，溶剂选择、溶剂消耗、替代萃取介质和废物产生是影响环境特征的重要因素。

2.3 基于BAGI的实际适用性评估（Practical Applicability Assessment Using BAGI）：通过BAGI评价得出，所选方法实际适用性差异较环境可持续性更明显，评分为55—80。方法15最高（80），归因于极小的样品需求（40 μL）、极短分析时间（90 s）、相对简单的样品制备以及使用商业可得溶剂和试剂，利于常规和高通量分析；方法16为72.5，归因于样品量小、采用核壳柱快速色谱分离及使用商业可得溶剂和试剂，便于无需特殊化学材料即可实施。方法3最低（55），与其基于MIP的较苛刻样品制备、使用多种试剂及相对较大的样品量（1 g）有关；MIPs虽可增强选择性，但专用材料并非所有实验室常规可得，其制备可增加操作要求。方法4、5、9、10和11为中间分数（57.5—60），反映样品制备和其他操作要求差异。总体上，样品量、分析时间、样品制备简便性、材料可及性、溶剂和试剂可得性及操作要求是影响实际适用性的重要因素；使用易得材料、较小样品量和更简单快速程序的方法通常更适于常规实验室实施。

2.4 基于IMOGI的创新与现代化评估（Innovation and Modernization Assessment Using IMOGI）：通过IMOGI评价得出，所选方法创新与现代化程度差异明显，评分为10—50。方法7最高（50），反映NADES-DLLME、微型化样品制备和UHPLC-DAD（ultra-high-performance liquid chromatography-diode array detection，超高效液相色谱-二极管阵列检测）的组合，体现样品制备和色谱分析进展；方法12和方法13为45，方法12采用先进纳米结构吸附剂和分散微固相萃取，方法13将MEPS与系统实验设计结合用于方法优化，方法4引入DES微萃取策略而具较高创新评分。创新也体现在现代色谱分离或检测策略中，如方法15采用可编程低压色谱、整体C₁₈柱和柱后化学发光检测，实现少于2 min的极快速分析；方法16采用核壳柱实现快速色谱分离。上述例子表明分析创新可来自样品制备、吸附剂设计、色谱分离、检测、微型化和方法优化等不同环节。部分方法还更明确整合GAC原则，采用替代溶剂、溶剂最小化、废物减少和微型化；创新不应限于新材料或仪器，也可包括按当代GAC原则重构既有分析流程。方法2和方法6最低（10），方法11、14和16为15，反映IMOGI标准所捕获的创新与现代化程度，而非方法总体有用性或分析质量；这些方法主要依赖既有色谱和样品制备配置。总体上，parabens分析创新具有多维性，可通过新萃取方法、先进吸附材料、微型化、现代色谱技术、快速分离、替代检测策略和GAC原则整合实现；当创新同时降低资源需求或环境负担并提高流程效率时更具价值，也说明创新性需独立评估。

2.5 多维评估与未来展望（Multidimensional Assessment and Future Perspectives）：通过三维评估得出，环境可持续性、实际适用性和分析创新性是化妆品中parabens测定色谱方法的互补特征；所研究方法呈现不同剖面，某一维度改善不一定带来其他维度相当表现，故方法选择应超越单一评价标准，结合预期分析应用权衡可持续性、实用性和创新性。方法7兼具较高环境可持续性（MoGAPI=74）、最高创新性（IMOGI=50）和中等实际适用性（BAGI=60），其NADES微萃取、微型化样品制备和UHPLC-DAD体现环境考量与技术进展可在同一流程中整合；方法13具MoGAPI=72、BAGI=60、IMOGI=45的有利组合；方法4具较强可持续性—创新性剖面（MoGAPI=74；IMOGI=40），但实际适用性相对较低。方法15以极低样品需求、短分析时间和可及流程获得最高实际适用性（BAGI=80）；方法12以先进纳米结构吸附剂和分散微固相萃取显示较高技术创新性（IMOGI=45），但其剖面也提示后续可改善相对较弱维度。探索性Spearman秩相关分析未发现MoGAPI、BAGI和IMOGI之间存在统计学显著关联（样本量n=16），提示三种工具捕获不同且可能互补的方法学维度，不一定平行变化，但因样本量有限应视为探索性模式。方法选择取决于预期应用：高通量筛查可能重视分析速度、样品处理能力和操作简便性；法规质量控制重视验证的分析性能、可靠性、重现性和合规性并兼顾可持续性；研究导向方法开发可能更重视创新萃取策略、方法学进展和分析性能改进机会。未来方法应超越萃取、分离或检测的孤立改进，转向整合和可持续导向的工作流程重构；先进微型化样品制备、新吸附剂和替代溶剂系统可进一步降低样品和溶剂需求并维持分析性能；数字化和人工智能（artificial intelligence, AI）可纳入实验设计与优化、色谱数据处理、方法选择和性能预测等适当阶段，以改善效率并降低实验负担和资源消耗，但取决于实施方式和计算需求。未来创新应在方法设计初始阶段即由GAC原则引导，而非方法开发后再评价绿色性，并需重新考虑从样品采集和制备、溶剂和试剂选择、样品和溶剂体积、废物产生、色谱条件、能耗到微型化和自动化的完整分析流程。该研究指出，排除9篇全文不可及文章可能带来选择偏倚，其资格无法按预设标准确认，故结果应结合此局限解释。

讨论部分总结：讨论强调环境可持续性、实际适用性和创新性是互补而非可相互替代的维度；三维评价可识别现有方法优势、局限及改进方向，并支持依据分析情境选择方法。未来应把绿色性、实用性和创新性整合到方法设计初始阶段，通过微型化、环境友好溶剂和吸附剂、快速分离、数字化/AI及GAC导向流程设计推进下一代parabens分析；同时需注意全文不可及文献排除可能导致的选择偏倚。

研究结论翻译：本研究使用MoGAPI、BAGI和IMOGI分别评价环境可持续性、实际适用性以及创新与现代化程度，对16种化妆品中parabens测定的色谱方法进行了多维评估。大多数方法表现出相对有利的环境可持续性，主要由于降低溶剂消耗、使用替代萃取介质和废物最小化。实际适用性变异更大，样品量、分析时间、样品制备简便性和材料可及性是重要因素。创新性通过微型化萃取、先进吸附剂、替代溶剂系统以及现代色谱和检测策略体现。联合评估强调，环境可持续性、实际适用性和创新性是互补特征，在开发分析方法时应共同考虑；未来开发应从初始方法设计阶段整合可持续性、实用性和创新性。尤其，微型化、环境友好溶剂和吸附剂、快速分离以及面向GAC的工作流程设计，是推进下一代parabens分析方法的重要方向。总体而言，MoGAPI、BAGI和IMOGI的联合使用为基准评价现有方法、识别方法学优势和改进机会，以及支持开发更可持续、实用和创新的化妆品分析色谱方法提供了结构化框架。