Quantification of active ingredients in shampoo using near-infrared spectroscopy (NIR)

Význam tématu

NIR spektroskopie nabízí rychlou, neinvazivní a bez nutnosti použití rozpouštědel metodu kvantifikace více složek současně. U šamponů, jako komplexních směsí detergentů, konzervantů a aktivních látek, je přesné sledování obsahu klíčové pro kvalitu i bezpečnost výrobků.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit použitelnost NIR spektroskopie pro simultánní měření jednoho konzervantu (A) a dvou aktivních látek (B, C) v tekutém šamponu. Příprava zahrnovala 48 vzorků s různými koncentracemi analyzovaných složek.

Použitá metodika a instrumentace

• Spektrometrie v oblasti viditelného a krátkých NIR vlnových délek.
• Metrohm NIRS XDS RapidLiquid Analyzer.
• NIRS quartzové kyvety Open Top 0,5 mm a vůči NIRS Spacer pro quartzové kyvety 0,5 mm.
• Software Vision Air 2.0 Complete pro sběr dat a vývoj kvantifikačních modelů.
• PLS regrese s předzpracováním signálu pomocí 2. derivace.

Hlavní výsledky a diskuse

• Konzervant A: model se 4 faktory dosáhl standardní chyby kalibrace (SEC) 0,111 % v rozsahu 0–4 %.
• Aktivní látka B: model se 4 faktory vykázal SEC 0,147 % v rozsahu 0–4 %.
• Aktivní látka C: model se 2 faktory ukázal SEC 0,026 % v rozsahu 0–1 %.
• Korelace předpovězených a laboratorních hodnot potvrzuje vysokou přesnost metodiky.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza (méně než 1 minuta) bez zbytečné spotřeby chemikálií.
• Možnost paralelního sledování více složek v jedné měřené fázi.
• Ekonomická efektivita díky nulovým nákladům na chromatografické kolony a minimum provozních odpadů.
• Vhodné pro on-line nebo provozní kontrolu kvality v kosmetickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace NIR spektroskopie do výrobních linek pro monitorování procesů v reálném čase.
• Rozšíření kalibračních modelů o další konzervanty, povrchově aktivní látky a parfémy.
• Pokročilé algoritmy strojového učení ke zlepšení robustnosti modelů vůči složitějším matricím.
• Miniaturizace senzorů pro uživatelsky dostupné měření v terénu či menších laboratořích.

Závěr

Studie demonstrovala, že NIR spektroskopie poskytuje spolehlivou, rychlou a šetrnou alternativu k HPLC pro kvantifikaci konzervantů a aktivních látek ve šamponech. Díky nízkým chybám kalibrace a schopnosti multitarget analýzy nachází metoda uplatnění v rutinní kontrole kvality.

Reference

• NIR Application Note NIR–050, Version 1, October 2017