Les métaux lourds sont présents dans l’environnement de manière ubiquitaire et bioaccumulables. Ils peuvent donc être retrouvés comme impuretés inévitables dans différentes matières premières, notamment cosmétiques (pigments, matières minérales (synthétiques ou naturelles) …). Les métaux lourds ne sont pas utilisés en tant qu’ingrédient principal ou majeur dans les formulations cosmétiques, mais les origines de ces métaux dans les formules cosmétiques peuvent être très diverses :
- Constituants de la matrice cosmétique (constituant mineur) en raison des propriétés physiques, optiques ou sensorielles ;
- Le procédé de fabrication ;
- La synthèse chimique ou l’interaction contenu/contenant sous des conditions normales de stockage ;
- Potentielle migration depuis le packaging final ;
- Potentielles évolutions chimiques dues à l’instabilité du produit en contact avec le packaging.
Que dit la réglementation ?
Les principaux métaux lourds sont l’arsenic (As), le plomb (Pb), le cadmium (Cd), le mercure (Hg), le nickel (Ni), le chrome (Cr) et l’antimoine (Sb). Mais cette liste peut être élargie d’avantages pour le fer (Fe) par exemple, le cuivre (Cu) etc. Certains de ces métaux lourds sont interdits par les réglementations internationales en vigueur [2] mais la présence de quantités très faibles ou traces de métaux lourds est toutefois tolérée dans les produits cosmétiques dans la mesure où elles ne nuisent pas à la santé humaine.
En termes de seuils tolérés dans les produits ou les matières premières cosmétiques, en France, rien n’est défini à propos des métaux lourds, même si l’Union européenne (Règlement CE n°1223/2009 du Parlement Européen et du Conseil du 30 novembre 2009) autorise leur présence à l’état de trace contrairement à d’autres pays, comme le Canada[3] ou la Chine[4], qui ont défini des limites claires et acceptables de métaux lourds.
Et c’est bien là la difficulté pour les metteurs sur le marché : le croisement entre les besoins réglementaires non clairement définis (par exemple pour la France) et les méthodes analytiques disponibles pour vérifier les concentrations de métaux lourds (non encore harmonisées, nous y reviendrons juste après) qui permettent aujourd’hui de descendre à des limites de quantification très basses…
Comment détecter et quantifier les métaux lourds dans les cosmétiques ?
La norme ISO/TR 17276:2014[5] présente les approches analytiques les plus courantes et les plus classiques pour détecter et quantifier les métaux lourds d’intérêt général à la fois dans les matières premières et les produits finis cosmétiques.
L’analyse des métaux lourds (et leurs validations analytiques associées) dans les produits cosmétiques comprend deux étapes distinctes, qui ont chacune leur importance dans le résultat d’analyse obtenu :
Etape 1 : Préparation des échantillons (=étape clé)
Deux méthodologies peuvent être envisagées :
- Préparation par lixiviation (ou leaching) : Cette préparation consiste à mettre en contact le produit cosmétique avec une base aqueuse afin d’extraire certains métaux lourds.
- Préparation par minéralisation totale ou quasi-totale : Cette préparation consiste à « digérer » le produit cosmétique avec des acides afin mettre en solution les éléments minéraux dont les métaux lourds.
Etape 2 : Détection et quantification
Selon la norme ISO/TR 17276:2014, quatre techniques peuvent être employées :
- Essai colorimétrique
- Fluorescence X (XRF)
- Spectrométrie d’absorption atomique (AAS)
- Spectroscopie par torche à plasma couplée (émission atomique)
- à la spectrométrie d’émission optique (ICP-AES ou ICP-OES),
- à la spectrométrie de masse (ICP-MS)
Ces approches ne détectent aucune différence entre les structures des éléments.
Nous parlons d’analyse de l’élément total : nous ne pourrons par exemple pas distinguer l’oxyde de Fer I (FeO) de l’oxyde de Fer II (Fe2O3), nous doserons le fer total. D’autres techniques analytiques existent pour cela.
Attardons-nous sur une des quatre techniques analytiques présentées : l’ICP.
La Spectrométrie d’Emission Optique ou la spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-AES ou ICP-MS) est une méthode d’analyse multi-élémentaire dont le principe est le suivant : la solution issue de la lixiviation (leaching) ou de la minéralisation contenant toutes deux les éléments minéraux et métaux lourds, est injectée dans un plasma. Les atomes sont alors ionisés ce qui les rend détectables par l’ICP.
Deux modes de détection existent : la détection optique AES basée sur la mesure d’une énergie lumineuse (photon) émise par les atomes et la détection par masse MS, qui est un détecteur rapide et sensible basée sur le numéro de masse de l’atome. La détection MS par ICP-MS est la plus communément utilisé pour la quantification d’éléments-traces métalliques.
La technique analytique par ICP-AES et MS est une méthode d’analyse spécifique dédiée au dosage des minéraux, ce qui fait d’elle la meilleure option pour le dosage des métaux lourds comme l’arsenic (As), le plomb (Pb), le cadmium (Cd), le nickel (Ni), le chrome (Cr) et l’antimoine (Sb). Grâce à ces deux techniques, les limites de Quantification sont de l’ordre de 0,01 à 1 mg/kg en fonction des matrices.
Quid du mercure ?
L’analyse du mercure par ICP (AES ou MS) est possible mais l’inconvénient réside dans l’étape de minéralisation. En effet le Mercure est très volatile ce qui rend difficile sa stabilité lors de l’ajout des acides et de la montée en température. Heureusement, il existe des techniques analytiques spécifiques pour le mercure comme l’analyseur spécifique de mercure AMA (Advanced Mercury Analyzer), technique très sensible et qui ne nécessite pas de préparation d’échantillon. Ainsi l’échantillon brut est disposé directement dans une nacelle qui sera elle-même disposée dans un tube à combustion où le mercure sera piégé par un amalgame d’Or lors de la calcination de l’échantillon.
Comment FILAB vous accompagne ?
Grâce à son parc analytique composé de 10 ICP (ICP-AES et ICP-MS), 3 amalgameurs à mercure, et d’un four Micro-ondes, FILAB vous propose des services d’analyses de métaux lourds à forte valeur ajoutée, dont certains sont accrédités COFRAC ISO 17025, adaptés à vos volumes et vos urgences (24h/48h).
Références :
[2] REPORT FOR INTERNATIONAL COOPERATION ON COSMETIC REGULATION (ICCR) : Principles for the handling of traces of impurities and/or contaminants in cosmetic products, 23 JUIN 2011
[3] Canada : Directive sur les impuretés des métaux lourds contenues dans les cosmétiques, 2012
[4] Chine : SFDA Saftey and technical standard for cosmetics 2015
[5] Norme AFNOR ISO 17216 :2014 : Cosmétiques – Approche analytique des méthodes pour l’évaluation et la quantification des métaux lourds dans les cosmétiques
[6] Présentation de Mme Laurence Garnier L’OREAL, Congrès Parfums et Cosmétiques 2017 – Traces de Métaux Lourds
[7] ISO/AWI 21392 – Cosmetics — Analytical methods — Measurement of traces of heavy metals in cosmetic finished products using ICP/MS technique (Current status : Under development)
