Fragrance analysis can cover a wide range of topics, from the qualitative and semi-quantitative evaluation of the chemical fingerprint of the fragrance to the quantitative determination of target substances regulated by global organizations. The identification of possible allergens, impurities and contaminants in perfumes and the determination of their volatile profiles play a crucial role in determining the overall quality of fragrances. In general, sample preparation is not required for perfumes analysis, as the high ethanol content ensures complete solubilization of the fragrance concentrate (mixture of fragrance raw materials) in the final product, allowing direct injection into the gas chromatography system coupled with mass spectrometry (GC-MS) and/or with flame ionization detector (GC-FID). However, many cosmetic companies are now developing and producing fragrances with reduced alcohol content to prevent skin dryness and irritation. These new products are becoming increasingly popular, but they require additional additives to increase the solubility of all fragrance components. The analysis of this perfumes can require complex procedures or large amounts of material due to their higher water content. Direct injection of this products can lead to instrumental problems related to the direct injection of high amount of water and the incomplete volatility of the cosmetic additives. In addition, direct injection into gas chromatography can cause interferences and requires more frequent maintenance of the chromatographic system, while traditional extraction methods (e.g. SPE) involve multiple steps, large sample volume and the use of toxic solvents. In this study, following the principles of Green Analytical Chemistry (GAC), several new approaches have been developed, mainly based on miniaturization, automation and the use of renewable resources, to reduce the environmental impact of analysis and sample preparation. Pipette-tip micro-solid-phase extraction (PT-µSPE) was used and optimized as an innovative, versatile, sustainable and time-saving approach. It requires only 10 mg Celite, 10 mg sample while elution is carried out with 100 mg heptane/ethyl acetate (70/30, p/p). Extraction is coupled to GC analysis with both FID and MS detection (GC-MS/FID), providing qualitative, semi-quantitative and quantitative purposes. The performance of the PT-µSPE method was validated and successfully applied to commercial samples and, after slight modifications, applied for the determination of fragrance components in more complex cosmetic sample, such as creams. In addition, the performance of the developed method was compared with traditional approaches, focusing mainly on the overall impact of analysis in accordance with the principles of White Analytical Chemistry. The results indicate that the PT-µSPE method offers a more balanced than the conventional methods in terms of analytical performance, environmental impact and practical efficiency, making it a promising alternative for routine use in the fragrance industry.
L'analisi dei profumi copre diversi ambiti, dalla valutazione qualitativa e semiquantitativa dell'impronta chimica della fragranza alla determinazione quantitativa delle sostanze target regolamentate da organizzazioni globali. L'identificazione di possibili allergeni, impurità e contaminanti nei profumi e la determinazione del profilo volatile svolgono un ruolo cruciale nel determinare la qualità complessiva delle fragranze. Normalmente, la preparazione del campione non è necessaria per l'analisi dei profumi classici, poiché l'elevato contenuto di etanolo assicura la completa solubilizzazione del concentrato della fragranza (miscela di materie prime che compongono le fragranze) nel prodotto finale, consentendo l'iniezione diretta nel sistema gascromatografico accoppiato alla spettrometria di massa (GC-MS) e/o con rivelatore a ionizzazione di fiamma (GC-FID). Tuttavia, molte aziende cosmetiche stanno sviluppando e producendo fragranze a ridotto contenuto alcolico per evitare secchezza e irritazione della pelle. Questi nuovi prodotti stanno diventando sempre più popolari, ma richiedono l’aggiunta di additivi per aumentare la solubilità di tutti i componenti del profumo. L'analisi di questi profumi può richiedere procedure complesse o grandi quantità di materiale, anche a causa del loro elevato contenuto di acqua. L'iniezione diretta di questi prodotti può inoltre comportare problemi strumentali legati all'iniezione diretta degli additivi cosmetici solo parzialmente volatili, causando interferenze e richiedendo una manutenzione più frequente del sistema cromatografico. Allo stesso tempo, i metodi di estrazione tradizionali (es. SPE) comportano diversi step, l’utilizzo di grandi volumi di campione e l'uso di solventi tossici. In questo studio, seguendo i principi della Green Analytical Chemistry (GAC), sono stati sviluppati approcci innovativi, basati principalmente sulla miniaturizzazione, sull'automazione e sull'uso di risorse rinnovabili, per ridurre l'impatto ambientale delle analisi e della preparazione dei campioni. La micro-estrazione in fase solida effettuata utilizzando il puntale della pipetta (PT-µSPE) è stata utilizzata e ottimizzata come approccio innovativo, versatile, sostenibile e che consente di ridurre il tempo. Richiede solo 10 mg di Celite e 10 mg di campione, mentre l'eluizione viene effettuata con 100 mg di eptano/etil acetato (70/30, p/p). L'estrazione è accoppiata all'analisi GC con rivelazione FID e MS (GC-MS/FID), che fornisce finalità qualitative, semi-quantitative e quantitative. Le performance del metodo PT-µSPE sono state convalidate e applicate con successo a campioni commerciali e, apportando alcune modifiche, anche alla determinazione dei componenti delle fragranze in campioni cosmetici più complessi, come le creme. Inoltre, le prestazioni del metodo sviluppato sono state confrontate con gli approcci tradizionali, concentrandosi principalmente sull'impatto complessivo dell'analisi in conformità con i principi della White Analytical Chemistry. I risultati indicano che il metodo PT-µSPE offre un equilibrio maggiore rispetto ai metodi convenzionali in termini di prestazioni analitiche, impatto ambientale ed efficienza pratica, rendendolo un'alternativa promettente nell'industria dei profumi per le analisi di routine.
Improving Fragrance Quality Control: Development and Validation of a Sustainable Method for Analysing Perfumed Cosmetics Using Micro-Solid Phase Extraction Coupled with Dual Detection Gas Chromatography
QUARANTA, GIULIA
2023/2024
Abstract
L'analisi dei profumi copre diversi ambiti, dalla valutazione qualitativa e semiquantitativa dell'impronta chimica della fragranza alla determinazione quantitativa delle sostanze target regolamentate da organizzazioni globali. L'identificazione di possibili allergeni, impurità e contaminanti nei profumi e la determinazione del profilo volatile svolgono un ruolo cruciale nel determinare la qualità complessiva delle fragranze. Normalmente, la preparazione del campione non è necessaria per l'analisi dei profumi classici, poiché l'elevato contenuto di etanolo assicura la completa solubilizzazione del concentrato della fragranza (miscela di materie prime che compongono le fragranze) nel prodotto finale, consentendo l'iniezione diretta nel sistema gascromatografico accoppiato alla spettrometria di massa (GC-MS) e/o con rivelatore a ionizzazione di fiamma (GC-FID). Tuttavia, molte aziende cosmetiche stanno sviluppando e producendo fragranze a ridotto contenuto alcolico per evitare secchezza e irritazione della pelle. Questi nuovi prodotti stanno diventando sempre più popolari, ma richiedono l’aggiunta di additivi per aumentare la solubilità di tutti i componenti del profumo. L'analisi di questi profumi può richiedere procedure complesse o grandi quantità di materiale, anche a causa del loro elevato contenuto di acqua. L'iniezione diretta di questi prodotti può inoltre comportare problemi strumentali legati all'iniezione diretta degli additivi cosmetici solo parzialmente volatili, causando interferenze e richiedendo una manutenzione più frequente del sistema cromatografico. Allo stesso tempo, i metodi di estrazione tradizionali (es. SPE) comportano diversi step, l’utilizzo di grandi volumi di campione e l'uso di solventi tossici. In questo studio, seguendo i principi della Green Analytical Chemistry (GAC), sono stati sviluppati approcci innovativi, basati principalmente sulla miniaturizzazione, sull'automazione e sull'uso di risorse rinnovabili, per ridurre l'impatto ambientale delle analisi e della preparazione dei campioni. La micro-estrazione in fase solida effettuata utilizzando il puntale della pipetta (PT-µSPE) è stata utilizzata e ottimizzata come approccio innovativo, versatile, sostenibile e che consente di ridurre il tempo. Richiede solo 10 mg di Celite e 10 mg di campione, mentre l'eluizione viene effettuata con 100 mg di eptano/etil acetato (70/30, p/p). L'estrazione è accoppiata all'analisi GC con rivelazione FID e MS (GC-MS/FID), che fornisce finalità qualitative, semi-quantitative e quantitative. Le performance del metodo PT-µSPE sono state convalidate e applicate con successo a campioni commerciali e, apportando alcune modifiche, anche alla determinazione dei componenti delle fragranze in campioni cosmetici più complessi, come le creme. Inoltre, le prestazioni del metodo sviluppato sono state confrontate con gli approcci tradizionali, concentrandosi principalmente sull'impatto complessivo dell'analisi in conformità con i principi della White Analytical Chemistry. I risultati indicano che il metodo PT-µSPE offre un equilibrio maggiore rispetto ai metodi convenzionali in termini di prestazioni analitiche, impatto ambientale ed efficienza pratica, rendendolo un'alternativa promettente nell'industria dei profumi per le analisi di routine.| File | Dimensione | Formato | |
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