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许多清洁剂会与我们的皮肤接触，一般通过冲洗或干燥的方式进行处理。因此，为了安全起见，须对清洁剂进行检测，确保其关键成分的含量正确，从而达到质量控制的目的。本文阐述了洗涤剂和免洗洗手液的用途，以及如何使用近红外光谱对这些产品进行质量控制。
什么是洗涤剂？
通常，洗涤剂和肥皂这两个词可以互换使用，尽管这是两种不同的产品。洗涤剂的定义是：“许多合成的水溶性或液体有机制剂中的任何一种，其化学性质与肥皂不同，但可以乳化油类，将污垢悬浮在悬浮液中，并起到润湿剂的作用”[1]。肥皂的不同之处在于，它们是由碱和脂肪组分形成脂肪酸的钠盐（或钾盐）制备而来。
正如定义所述，洗涤剂是将油类和污垢乳化的清洁剂。市场上有多种可用于各种用途的产品：液体洗涤剂、粉末、浓缩的一次性凝珠。这些洗涤剂通常不是都可以做到的，而是专用于洗碗、洗衣或处理顽固污渍和异味的高效混合物。
洗涤剂是由什么制成的？
洗涤剂的配方十分复杂，主要由各种表面活性剂（离子型、非离子型和两性型）、酶、防腐剂、螯合剂、漂白剂、染料和香料组成。并非所有这些组分都存在于每种洗涤剂中，但表面活性剂是乳化油类、污垢和其他引起污渍和异味的化合物的关键要求。酶对于难分解化合物的分解也是必需的，如：宠物尿液中的一些化合物。这些不同化合物的结合产生了清洁的表面和其他材料。
低致敏洗涤剂是一种专为敏感皮肤人群而设计的产品，这类产品通常采用无香型（无香料）配方，也不含染料。其活性成分保持相似，但去除了香料和其他化合物，以规避产生荨麻疹或皮疹的风险。低致敏洗涤剂在上市前须经过从头到尾的测试。皮肤敏感的人应该考虑使用这种特殊配方的洗衣粉/液，因为衣服每次都会与皮肤密切接触数小时，干净的衣服不能伴随着刺激皮肤的风险。
什么是免洗洗手液？
自2020年初的疫情爆发以来，免洗洗手液已成为几乎每家每户的标配。免洗洗手液是一种液体（通常是凝胶、泡沫或喷雾），使用后可快速干燥，从而消除了对肥皂、水和毛巾的需求。这类产品涂抹在手上并进行揉搓后，可通过灭活病毒和细菌等病原微生物来防止有害细菌的传播。使用免洗洗手液无法去除有害化学物质或灭掉某些耐药细菌，因此不能全替代洗手。
免洗洗手液中含有哪些成分？
根据所使用的活性成分，免洗洗手液可分为两种类型：含酒精型和不含酒精型。含酒精型免洗洗手液通常含有60-95%的酒精作为活性成分，通常以乙醇、异丙醇或正丙醇的形式存在 [2]. 。在这样的浓度下，酒精会立即使蛋白质变性，有效地抑制某些类型的微生物。甘油、其他皮肤保湿剂和少量的水构成了非活性成分。世界卫生组织同样建议采用类似的成分组成[3]。含酒精型免洗洗手液已成为抗击新冠肺炎的重要工具，高度便利性和便携性促使其从2020年开始广泛使用。
不含酒精型免洗洗手液含有活性成分苯扎氯铵，通常浓度约为0.1%。苯扎氯胺是一种杀菌剂，可以抵御细菌、病毒和真菌 [4].。含酒精型和不含酒精型免洗洗手液还会含有过氧化氢（浓度高达3%）、染料和香料。
近红外光谱（NIRS）——评估洗涤剂和免洗洗手液质量的理想工具
30多年来，近红外光谱（NIRS）已成为个人护理产品和化妆品行业快速可靠的质量控制方法。然而，许多公司仍未考虑在QA或QC实验室中使用近红外光谱，原因可能是：应用经验有限，或是对使用新方法的普遍犹豫。
与其他传统分析技术相比，近红外光谱拥有多种优势。首先，近红外光谱可在30秒内同时测量多个参数，且无需任何样品前处理！近红外光谱所使用的无损性光与物质间的相互作用会受到样品物理和化学性质的影响，使其成为测定这两种性质的理想方法。
在本文的剩余部分，将介绍根据ASTM E1655中的近红外光谱使用指南而开发的洗涤剂和免洗洗手液的质量控制解决方案。ASTM E1655（红外多变量定量分析标准规程）是红外光谱仪确定材料物理或化学特性的多变量校准指南，适用于近红外（NIR）光谱区（约780-2500nm）至中红外（MIR）光谱区（约4000-400cm-1）。
哪些参数和应用可以使用近红外光谱进行分析？
通常，洗涤剂和免洗洗手液质量控制的关键参数{如，酒精含量、表面活性剂、TAED（四乙酰乙二胺，一种漂白活化剂）、酶}是在实验室通过化学和物理方法测定的。这些方法不仅运行成本高，而且十分耗时。相比之下，近红外光谱既不需要化学品，也不需要样品前处理，可节省相关的消耗品和劳动力成本；而且，操作十分简单，即使是非专业人员也可轻松操作，一分钟内即可获得结果；此外，还可同时测量多种化学和物理参数。近红外光谱技术的综合优势使其成为日常QA/QC测量或旁线分析的理想解决方案。
在以下章节中，将使用瑞士万通DS2500近红外光谱液体分析仪（图1）测定洗衣液和含酒精型免洗洗手液质量控制的关键参数。使用获得的可见-近红外光谱分别建立表面活性剂和乙醇含量的预测模型，预测模型的优劣可使用相关图进行评估，相关图显示了可见-近红外光谱预测值和实验室方法值之间的相关性，模型参数则显示了日常分析期间预测值的预期精度。
使用近红外光谱仪测定洗衣液中表面活性剂的含量
洗衣液中含有织物柔软剂、漂白剂、表面活性剂以及酶。其中，表面活性剂是起到清洁效果的非常重要因素，因为它会破坏极性和非极性化合物之间的界面，使得洗衣液能够有效地对抗油类和其他油脂以及来自土壤或饮料的污渍。
对于洗衣液中表面活性剂含量的测定，非常常用的方法是两相电位滴定法。这种方法的缺点是：手动样品前处理步骤（如，稀释和调节pH）及测定本身都很耗时。相比之下，可见-近红外光谱法可在一分钟内提供高质量的结果，而且不需要任何样品前处理或化学品。图2显示了各种洗衣液样品的近红外光谱，图3显示了预测表面活性剂含量的相关图和模型参数。
| 模型参数 | 值 |
|---|---|
| R2（决定系数） | 0.97 |
| SEC（校准标准偏差） | 2.20 mmol/100 g |
| SECV（交叉验证标准偏差） | 2.38 mmol/100 g |
使用近红外光谱测定含酒精型免洗洗手液中乙醇的含量
过氧化氢），以非常大限度地减少微生物污染。其中，酒精含量须大于60%（v/v）才能成为有效的杀菌剂，因此须对其酒精含量进行测定，以达到质量控制的目的。
对免洗洗手液进行近红外光谱分析是一个十分简单的过程-——只需在一次性样品瓶中加入少量样品（图4），开始分析，几秒钟即可获得样品的近红外光谱（图5）。
通过近红外光谱预测乙醇含量的相关图和模型参数如图6所示。
| 模型参数 | 值 |
|---|---|
| R2 （决定系数） | 0.9977 |
| SEC（校准标准偏差） | 0.41 v/v% |
| SECV（交叉验证标准偏差） | 0.56 v/v% |
总结
洗涤剂在很多情况下被用来清洁我们的厨具，去除衣服上的顽固污渍，或消除异味。对这些产品进行质量控制是十分必要的，由此来确保其对消费者的安全性和有效性。
在没有肥皂和水的环境中，免洗洗手液喷雾、凝胶或泡沫是保持卫生的好方法。不过，其消毒能力取决于活性成分的浓度（无论是含酒精型，还是含苯扎氯铵的无酒精型配方）。
本文介绍的应用实例表明，近红外光谱非常适用于分析洗涤剂和免洗洗手液中的多种成分，一分钟内即可快速提供结果，而且无需样品前处理。此外，还无需任何化学试剂，这意味着产生的废弃物会更少，从而降低了每次分析的成本。
参考资料
[1] 洗涤剂的定义。 https://www.merriam-webster.com/dictionary/detergent (accessed 2023-03-14).
[2] Saha, T.; Khadka, P.; Das, S. C. 含酒精型免洗洗手液——成分、正确使用和注意事项。Germs 2021, 11 (3), 408–417. DOI:10.18683/germs.2021.1278
[3] 世界卫生组织。生产指南：世界卫生组织推荐的免洗洗手液配方，2010年。https://www.who.int/publications/i/item/WHO-IER-PSP-2010.5
[4] Kovač, B.; Piletić, K.; Kovačević Ganić, N.; et al. 活性化合物苯扎氯铵对特定食源性病原体生物膜的有效性。Hygiene 2022, 2 (4), 226–235. DOI:10.3390/hygiene2040020
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