Mission 14b : Vrai ou Faux : Cosmétique Honnête ?

 

Déterminer si un produit cosmétique étiqueté comme sans surfactants anioniques ne contient pas de tensioactifs sulfatés.

Contexte :

Vous travaillez dans un laboratoire de contrôle qualité pour une association de consommateurs. Votre mission est d'analyser la composition d'un produit cosmétique qui prétend être sans surfactants anioniques sulfatés. Votre analyse permettra de vérifier la véracité de l'étiquetage et de protéger les consommateurs contre les allégations trompeuses.

Objectif :

Détecter la présence éventuelle de tensioactifs sulfatés (un type de surfactant anionique) dans un échantillon de produit cosmétique.

Stratégie d'analyse :

La détection de tensioactifs sulfatés potentiellement présents dans une matrice cosmétique complexe nécessite une méthode d'analyse sensible et spécifique. La chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (MS) est donc la technique idéale . Un mode d’acquisition MS adapté doit permettre de visualiser les molécules qui possèdent des fonctions sulfates pour identifier sans ambiguïté la présence ou non de tensioactifs sulfatés.

Choix du mode d'introduction :

La chromatographie liquide (LC) (Carte I2) est choisie comme méthode d'introduction. Elle permet de séparer les différents composés potentiellement présents dans l'extrait cosmétique et est particulièrement bien adaptée à l'analyse de surfactants, qui peuvent avoir des polarités variées mais sont souvent peu volatils, rendant la chromatographie gazeuse moins appropriée.

Choix de la source d'ionisation :

L'Electrospray (ESI) est une méthode d'ionisation douce, particulièrement adaptée aux composés polaires et peu volatils. Pour rappel, pour l’ionisation Electrospray, les molécules doivent d’abord être ionisées en solution contrairement à l’ionisation APCI où l’ionisation se fait en phase gazeuse après volatilisation de la phase mobile et des analytes en chauffant à plusieurs centaines de degrés. Pour cette mission, ces deux sources (S4 et S6) que l’on retrouve fréquemment pour le couplage avec la chromatographie liquide sont possibles. Le choix idéal est malgré tout la carte S6 ionisation électrospray, car le pKa des fonctions sulfates est tel que les surfactants sulfatés sont déjà ionisés en solution. L'APCI (carte S4) n'était pas impossible, mais elle est considérée comme moins idéale dans ce contexte précis car l'étape de vaporisation n'était pas forcément nécessaire et potentiellement moins adaptée car un risque une dégradation thermique. La carte S7 aurait pu être un choix intéressant mais impossible à sélectionner par rapport aux crédits disponibles La source d’ionisation APPI que l’on retrouve également pour le couplage LC/MS n’a pas été sélectionnée car elle s’adresse particulièrement à des composés très peu polaires, ce qui n’est pas notre cas dans cette mission.

 

 

Choix de l'analyseur et du mode de balayage :

Pour identifier rapidement et spécifiquement les molécules possédant une fonction sulfate, caractéristique des tensioactifs recherchés, le mode de balayage d'ions précurseurs (Carte B3) est idéal. Comme l’illustre le spectre de masse de la mission, les molécules qui possèdent des fonctions sulfates donnent des ions fragments caractéristiques (par exemple à m/z 80 et/ou 97). Ce mode MS/MS permet de détecter tous les ions précurseurs (molécules entières ionisées) qui produisent ces fragments spécifiques après fragmentation. Cela permet de "filtrer" le signal pour ne voir que les composés sulfatés potentiels. Le balayage d’ions précurseurs est réalisé avec un analyseur triple quadripôle (Carte A6) ou certains types de trappes d'ions pouvant fonctionner en mode MS/MS équivalent, comme les Q-Ion Traps à éjection axiale (Carte A8).   L’enchaînement de deux modes de balayages pourrait apporter cette information structurale (« Full Scan » puis « spectre d’ions produits »). Il n’y avait qu’une carte mode de balayage à choisir pour cette mission. Les modes de balayages » acquisition dépendante des données (DDA) » ou « acquisition indépendante des données » permettent de faire cet enchaînement mais ce n'est pas jouable du fait du nombre de crédit disponible. Ces cartes nécessitent non seulement un nombre de crédit plus important mais également des instruments hybrides qui sont plus coûteux.

 

Choix des paramètres expérimentaux :

Trois paramètres clés doivent être définis :

  1. Polarité d'ionisation : Les tensioactifs sulfatés possèdent une fonction sulfate qui se déprotone facilement. L'ionisation en mode négatif (Carte P2) est donc la plus adaptée pour détecter les ions [M-H]- correspondants.
  2. Tension d'interface : Pour assurer un bon transfert des ions formés dans la source vers l'analyseur sans les fragmenter prématurément dans l'interface, une tension d'interface par défaut (Carte P6) est choisie. L'objectif est d'optimiser la sensibilité tout en évitant la fragmentation en source non désirée.  
  3. Énergie de fragmentation : Puisqu'on recherche potentiellement différents tensioactifs sulfatés inconnus, une énergie de fragmentation moyenne ou un gradient d'énergie (Carte P8) est le choix le plus pertinent. Cela maximise les chances d'obtenir une fragmentation suffisante pour générer les ions fragments caractéristiques (m/z 80/97) pour une variété de précurseurs sulfatés.  

Choix du traitement des données :

L'analyse LC-MS/MS en mode précurseur ionique génère un chromatogramme montrant des pics pour toutes les molécules détectées qui ont produit l'ion fragment sulfate caractéristique. Pour obtenir les spectres de masse de ces molécules (et donc leur masse moléculaire), il faut extraire le spectre de masse correspondant à chaque pic chromatographique d'intérêt en utilisant la fonction appropriée du logiciel (Carte D5).  

Conclusion :

La combinaison de la LC (I2), d'une source ESI (S6) ou APCI (S4), d'un analyseur Triple Quadripôle (A6) ou Q-Trap (A8) opérant en mode de balayage d'ions précurseurs (B3) ciblant les fragments de sulfate, avec une ionisation négative (P2), une tension d'interface par défaut (P6), une énergie de fragmentation moyenne/gradient (P8) et un traitement de données adéquat (D5), constitue une méthode très spécifique et sensible pour vérifier la présence ou l'absence de tensioactifs sulfatés dans le produit cosmétique et ainsi contrôler l'allégation "sans surfactants anioniques sulfatés".

Choix des cartes :

·       Mode d'introduction : Carte I2 (LC)

·       Source d'ionisation : Carte S6 (Electrospray) ou S4 (APCI)

·       Analyseur : Carte A6 (Triple Quadripôle) ou A8 (Q-ion Trappes d'ions à éjection axiale)

·       Mode de balayage : Carte B3 (Ions Précurseurs)

·       Paramètres expérimentaux : Cartes P2 (ionisation négative), P6 (tension d’interface par défaut) et carte P8 (Énergie de fragmentation moyenne ou gradient)

·       Traitement de données : Carte D5 (Du TIC au spectre MS)