Cosmetics -- Analytical methods -- Measurement of traces of heavy metals in cosmetic finished products using ICP/MS technique

This document provides a method for quantification of trace levels of heavy metals in cosmetic products. This document refers only to chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimony and lead. The methodology can apply to other elements, however, it is the responsibility of the analyst to demonstrate that it fits that purpose.

Cosmétiques -- Méthodes d’analyse -- Mesurage des éléments traces métalliques par ICP-MS dans les produits cosmétiques finis

Le présent document fournit une méthode de quantification des teneurs en éléments traces métalliques dans les produits cosmétiques. Le présent document ne traite que du chrome, du cobalt, du nickel, de l’arsenic, du cadmium, de l’antimoine et du plomb. La méthode peut s’appliquer à d’autres éléments, cependant, il incombe à l’analyste de démontrer qu’elle est adaptée aux fins recherchées.

General Information

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Published
Publication Date
16-Aug-2021
Technical Committee
Current Stage
5060 - Close of voting Proof returned by Secretariat
Start Date
02-Jul-2021
Completion Date
01-Jul-2021
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ISO 21392:2021 - Cosmetics -- Analytical methods -- Measurement of traces of heavy metals in cosmetic finished products using ICP/MS technique
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ISO 21392:2021 - Cosmétiques -- Méthodes d’analyse -- Mesurage des éléments traces métalliques par ICP-MS dans les produits cosmétiques finis
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21392
First edition
2021-08
Cosmetics — Analytical methods
— Measurement of traces of heavy
metals in cosmetic finished products
using ICP/MS technique
Cosmétiques — Méthodes d’analyse — Mesurage des éléments traces
métalliques par ICP-MS dans les produits cosmétiques finis
Reference number
ISO 21392:2021(E)
ISO 2021
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 21392:2021(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2021

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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

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Published in Switzerland
ii © ISO 2021 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 21392:2021(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 1

5 Reagents ........................................................................................................................................................................................................................ 2

6 Apparatus and equipment .......................................................................................................................................................................... 2

7 Preparation of standards solutions .................................................................................................................................................. 3

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

7.2 Diluted nitric acid ................................................................................................................................................................................. 3

7.3 Diluting solution .................................................................................................................................................................................... 4

7.4 Internal standard solutions.......................................................................................................................................................... 4

7.4.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

7.4.2 Rhodium standard solution, 1 mg/l ................................................................................................................ 4

7.4.3 Lutetium standard solution, 1 mg/l ................................................................................................................ 4

7.5 Standard solutions ............................................................................................................................................................................... 4

7.5.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

7.5.2 High concentration mixed standard solution, 10 mg/l ................................................................... 5

7.5.3 Low concentration mixed standard solution, 0,1 mg/l .................................................................. 5

7.6 Calibration blank solution ............................................................................................................................................................. 5

7.7 Calibration solutions .......................................................................................................................................................................... 5

8 Procedure..................................................................................................................................................................................................................... 6

8.1 Preparation of samples .................................................................................................................................................................... 6

8.2 Pressure assisted digestion .......................................................................................................................................................... 6

8.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 6

8.2.2 Preparation of sample by digestion — General case ........................................................................ 6

8.2.3 Preparation of sample by digestion — Specific cases ...................................................................... 7

8.2.4 Microwave digestion procedure ......................................................................................................................... 7

8.2.5 Preparation of measurement solutions ....................................................................................................... 8

8.3 Inductively coupled plasma mass spectrometry ....................................................................................................... 8

8.3.1 ICP-MS operating conditions ................................................................................................................................. 8

8.3.2 Quantification of the analytes by ICP-MS .................................................................................................... 8

8.4 Quality control of the analysis ................................................................................................................................................... 9

8.4.1 General...................................................................................................................................................................................... 9

8.4.2 During digestion ............................................................................................................................................................10

8.4.3 During analysis ...............................................................................................................................................................11

8.4.4 Example of ICP-MS sequence .............................................................................................................................11

9 Calculation ...............................................................................................................................................................................................................12

10 Method performance ....................................................................................................................................................................................12

11 Test report ................................................................................................................................................................................................................13

Annex A (informative) Performance of the method determined by the accuracy profile

methodology ..........................................................................................................................................................................................................14

Annex B (informative) Evaluation of the method via ISO 5725 statistical approach ......................................22

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................30

© ISO 2021 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 21392:2021(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 217, Cosmetics, in collaboration with

the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 392, Cosmetics, in

accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO 21392:2021(E)
Introduction

This document specifies an analytical procedure for the determination of trace levels of heavy metals

(e.g. chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimony and lead) in finished cosmetic products by

inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after pressure digestion of the sample. This

[9][10][11] [9][10]

type of analytical procedure is widely described in other areas such as environment , food

[11] [12][13][14][15]

and pharmaceutical industry . While it maximizes the detection of trace levels present

in cosmetic products, it does not provide any methodology to directly evaluate systemic exposure of

the consumers.
© ISO 2021 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 21392:2021(E)
Cosmetics — Analytical methods — Measurement of traces
of heavy metals in cosmetic finished products using ICP/
MS technique
1 Scope

This document provides a method for quantification of trace levels of heavy metals in cosmetic products.

This document refers only to chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimony and lead. The

methodology can apply to other elements, however, it is the responsibility of the analyst to demonstrate

that it fits that purpose.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
validation range

range from the upper to the lower concentration of samples used for the method evaluation

3.2
validated range

range of concentrations between the upper and lower levels that the method performance has been

demonstrated to be compliant with the method requirements
4 Principle

Trace levels of heavy metals in cosmetic products are quantified by ICP-MS measurement of the solutions

following digestion of the cosmetic products. Digestion takes place with mineral acids in sealed vessels

heated to 200 °C by microwaves, producing high pressures.

In the sample preparation procedure, cosmetic ingredients are digested by using a nitric acid/

hydrochloric acid mixture allowing the trace levels of heavy metal to be solubilized for measurement.

It is possible that some cosmetic inorganic ingredients, such as silica or titanium dioxide, are not

completely digested under the conditions of this document and that heavy metal confined in such

ingredients are not fully extracted. However, the level of heavy metal trapped in these inorganic

materials is not considered to significantly contribute to the exposure level of consumers to these

heavy metals. The use of ICP-MS ensures reliable measurement of trace levels of heavy metals due to its

proven high sensitivity and selectivity.
© ISO 2021 – All rights reserved 1
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ISO 21392:2021(E)

In order to obtain comparable results, it is absolutely mandatory to follow all the conditions linked to

the digestion of the samples.
5 Reagents

Care shall be taken to assure that the analyte background in the reagents and the water used is

negligible and will not interfere analysis. Unless specified otherwise, solutions are understood to be

aqueous solutions.
-1 [16]

5.1 Water, conforming to Grade 1 of ISO 3696 (conductivity below 0,1 µS.cm at 25 °C ).

5.2 Nitric acid, minimum mass fraction w = 60 %, density = 1,38 g/ml, suitable for ICP-MS analysis.

5.3 Hydrochloric acid, minimum w = 30 %, density = 1,15 g/ml, suitable for ICP-MS analysis.

5.4 Internal standard stock solutions

For storage and stability conditions of the internal standard stock solutions, follow the specifications

of the suppliers. The internal standard solution should contain a certified, or traceable to a certified

reference material (CRM) content.
5.4.1 Rhodium stock solution, 1 000 mg/l.
5.4.2 Lutetium stock solution, 1 000 mg/l.

5.5 Analytes stock solutions [chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), arsenic (As), cadmium

(Cd), antimony (Sb) and lead (Pb)] 1 000 mg/l for each element.

Commercially available single element or mixed stock solutions with a known certified, or traceable

to a CRM content can be used. The used stock solutions shall not contain other elements that could

interfere with the analytes to be quantified.

5.6 ICP-MS tune solution, containing, for example, Ce, Co, Li, Mg, Tl and Y (1 µg/l) according to

instrument manufacturer’s recommendations.
6 Apparatus and equipment

All apparatus and equipment that come into direct contact with sample or solutions shall be pre-cleaned

with diluted nitric acid (see 7.2) and rinsed with ultrapure water (5.1) to ensure the lowest analyte

background. To prevent contamination and adsorption, do not use lab materials made with borosilicate

glass.
6.1 Digestion vessels
6.1.1 General case

Use commercially available, safety-tested pressure vessels and inserts made of acid-resistant, low-

contamination materials. The assembled vessels shall be able to safely withstand temperatures up to at

least 200 °C and pressures up to at least 40 bar.

It is recommended to keep digestion vessel used only for cosmetic analysis purposes to minimize

cross contamination. In addition, the digestion vessels shall always be thoroughly washed after each

use. After digesting highly loaded samples, it is recommended to perform a blank digestion with same

conditions reported in this document to clean vessels before digesting subsequent samples.

2 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO 21392:2021(E)
6.1.2 Special care for quantification of antimony

Antimony has been reported to be prone to adsorb on the inner surface of walls of vessels and adsorption

is empirically known to happen more frequently when using vessels with extensive period of usage.

Use only digestion vessels with minimal surface roughness to prevent antimony adhesion to the vessel

[7],[16]

surface . Thorough examination of the vessels shall be performed before their use to control for

any scratch or damage or any deposit. If there is any doubt on the integrity of vessels inner surface,

consider replacing with brand new digestion vessels.

This issue has been reported to more often happen when polytetrafluoroethylene digestion vessels

are used because they can be easily damaged. Quartz containers are recommended because they are

usually more resistant to attrition. Damage is also more easily visible because of their transparency.

However, polytetrafluoroethylene vessels without any scratch or damage on its inner surface or any

deposit are appropriate.

In case of doubt on the possible adsorption of antimony on vessels’ walls (e.g. if significant deviations

from the target value are observed), a control test is described in 8.4.2.
6.2 Microwave-assisted digestion instruments.

Microwave-heated systems shall be equipped with a temperature measurement unit, which

simultaneously regulates the power control of the microwave. Calibrate the temperature sensor before

use of at least once a year.
6.3 Membrane filter, 0,45 µm pore size.

The membrane filter used shall be suitable for inorganic traces analysis. It shall be inert with regard

to the acid concentration of the measurement solution and shall not bring any contamination into

the measurement solution or adsorption of the analytes. Several types of membrane material are

commercially available [polytetrafluoroethylen (PTFE), polypropylene (PP), etc.] and their fit for

purpose shall be verified by means of appropriate measurements [blanks, quality control (QC) samples,

etc.].
6.4 ICP-MS

Mass spectrometer with inductively coupled argon plasma is composed of a sample introduction and an

atomisation system, as well as an instrument control and evaluation unit. To prevent interferences with

the masses of the heavy metals chromium, nickel, cobalt, arsenic and cadmium, use a mass spectrometer

that is capable of compensating or minimizing such interferences (e.g. collision and/or reaction cell,

resolution above 3 000, alternatively corrective formulae for higher concentrations).

7 Preparation of standards solutions
7.1 General

For all the solutions, the terminology "part" in the standard refers to either volume or weight. That

means that standards and samples can be diluted by volume or weight. However, it should be consistent

for both standards and samples.
7.2 Diluted nitric acid

Produced by mixing nitric acid (5.2) with pure water (5.1) at a ratio of approximately 1 + 9 parts

respectively.
© ISO 2021 – All rights reserved 3
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ISO 21392:2021(E)
7.3 Diluting solution

The diluting solution shall have the same acid composition (total content and acid ratio) as the analytical

solution (the diluted digest solution). This solution should contain:
— 2,5 parts of nitric acid (5.2);
— 0,5 part of hydrochloric acid (5.3);
— 97 parts of water (5.1).
7.4 Internal standard solutions
7.4.1 General

The internal standards (IS) selected should cover all the mass range of the considered analytes and

have similar ionisation energy to the heavy metal for which it is used for correction purposes. It shall

also be checked that the native concentration of the internal standards to be analysed is negligible and

that they are not interfered by sample constituents.

Rhodium and lutetium have proven to be suitable as internal standards. Samples should be checked for

negligible native concentrations and that the sample constituents do not interfere with it.

Rhodium is suitable for the determination of chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium and antimony,

whereas lutetium is suitable for the determination of lead. Alternatively, other elements may be used

(for example indium or iridium). Scandium, however, is not suitable as IS due to calcium interferences.

An IS with a mass (m/z) below 100 is not recommended because it may suffer from interferences from

matrix components.

Internal standard solutions may be added in each sample and calibration solution at the same

concentration or may be added through an online Y-fitting to a pump tube.

The concentration of the internal standard solutions shall be included in the range 1 mg/l to 2 mg/l. In

7.4.2 and 7.4.3, a concentration of 1 mg/l has been used for all the calculations.

7.4.2 Rhodium standard solution, 1 mg/l

Dilute the rhodium stock solution (5.4.1) 1 + 999 with diluting solution (see 7.3). This internal standard

solution is stable at room temperature for 6 months.
Indium or iridium may also be used as internal standards.
7.4.3 Lutetium standard solution, 1 mg/l

Dilute the Lutetium stock solution (5.4.2) 1 + 999 with diluting solution (see 7.3). This internal standard

solution is stable at room temperature for 6 months.
Indium or iridium may also be used as internal standards.
7.5 Standard solutions
7.5.1 General

The concentrations of these standard solutions are examples and should be adjusted to the specific

conditions in the laboratories.
4 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO 21392:2021(E)
7.5.2 High concentration mixed standard solution, 10 mg/l
Dilute 100 times the analytes stock solution(s) (5.5) by adding:

— in the case of single analyte stock solutions, 1 part of each of these 7 solutions to 93 parts of the

diluting solution (see 7.3);

— in the case of mixed stock solution, add 1 part of this solution to 99 parts of the diluting solution (see

7.3).
This high standard solution is stable at room temperature for 6 months.
7.5.3 Low concentration mixed standard solution, 0,1 mg/l

Dilute 100 times the high concentration standard solution (see 7.5.2) by adding 1 part of this solution to

99 parts of the diluting solution (see 7.3). This low standard solution is stable at room temperature for

3 months.
7.6 Calibration blank solution

The calibration blank solution corresponds to the matrix solution without any analyte of interest.

Generally, it corresponds to the diluting solution with the suitable concentration of the appropriate

internal standards if not added via a Y-fitting during the measurement.
7.7 Calibration solutions

Mixed calibration solutions are prepared by diluting the low concentration mixed standard solution (see

7.5.3) with the diluting solution (see 7.3) to levels in the linear range of the instrument and within the

targeted concentration range. Include a suitable concentration of the appropriate internal standards, or

add online the internal standards by means of pumping into the sample flow through a Y-fitting. At least

3 calibration solutions with various concentrations should be prepared. These calibration solutions

shall be prepared daily.

Examples of preparation procedure of calibration solutions are detailed in Table 1 (with addition of

the internal standards in all the calibration solutions) and Table 2 (with on line addition of the internal

standards via a Y-fitting).

Table 1 — Example of calibration solutions of the ICP-MS — Addition of the internal standards

in every calibration solution
Calibration solution Part of low Part of Part of Part of the Analyte
concentration rhodium lutetium diluting concentration
mixed standard standard solution in the
standard solution solution calibration
(7.3)
solution solution
(7.4.2) (7.4.3)
(7.5.3) (µg/l)
Calibration blank 0 2 2 496 0
Calibration solution 1 2,5 2 2 493,5 0,5
Calibration solution 2 5 2 2 491 1
Calibration solution 3 10 2 2 486 2
Calibration solution 4 25 2 2 471 5
Calibration solution 5 50 2 2 446 10
© ISO 2021 – All rights reserved 5
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ISO 21392:2021(E)

Table 2 — Example of calibration solutions of the ICP-MS — Online addition of the internal

standards via a Y-fitting
Part of the Analyte
Part of low
diluting solution concentration
concentration
in the
mixed standard solu- (7.3)
Calibration solution
calibration solu-
tion
tion
(7.5.3)
(µg/l)
Calibration blank 0 500 0
Calibration solution 1 2,5 497,5 0,5
Calibration solution 2 5 495 1
Calibration solution 3 10 490 2
Calibration solution 4 25 475 5
Calibration solution 5 50 450 10
8 Procedure

WARNING — The use of this document can involve hazardous materials, operations and

equipment. This document does not address all the safety risks associated with its use. It is the

responsibility of the analyst to take all appropriate measures for ensuring the safety and health

of the personnel prior to application of the document.
8.1 Preparation of samples

Homogenize the samples by means of suitable devices. The sample preparation step shall ensure a

homogeneous starting material for a weighed sample quantity. After homogenization, thoroughly clean

the devices to rule out contamination of the subsequent sample. See Clause 6.
8.2 Pressure assisted digestion

WARNING 1 — Depending on the degree of reactivity of the sample, it can be required to

weigh in lower quantities than specified in 8.2.2 in order to prevent extreme reactions or

explosions. It shall be taken into account that digestion of samples with high carbon contents

(e.g. carbohydrates, fats, oils, waxes) can cause explosions. Alcohols or solvents in combination

with concentrated nitric acid can cause delayed severe reactions already at room temperature.

Therefore, it is highly recommended to gently evaporate all volatile components before adding

the acid (8.2.2).

WARNING 2 — Samples that are not covered by acid can cause local overheating of the digestion

vessel and thus lead to local melting and subsequent bursting of the digestion vessel. Prior to

digestion, ensure that the entire sample is fully covered by the acid mixture.
8.2.1 General

Temperature and pressure in the vessels shall be controlled to ensure a proper digestion (see 6.2). To

avoid differences in temperature and pressure among vessels, one should only digest samples with

similar composition in the same microwave-assisted digestion batch.
8.2.2 Preparation of sample by digestion — General case
Precisely weigh 200 mg of sample into a digestion vessel.

Add 1 ml of water (5.1) and thoroughly mix with a shaking device or manually until the sample is

completely suspended in the water.
6 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO 21392:2021(E)

Add 5 ml nitric acid (5.2) to the mixture and mix again. The sample should be completely covered

with the solution. Allow the mixture to rest in a closed digestion vessel to ensure that the preliminary

reaction takes place. Depending on the reactive behaviour of the sample the duration of the preliminary

reaction can require resting period of at least 30 min up to overnight.

Add then 1 ml of hydrochloric acid (5.3) and briefly mix. After addition of the hydrochloric acid, the

pressure vessel shall be closed and sealed immediately to make sure that the formed chlorine gas is

available for the reaction and does not evaporate.
8.2.3 Preparation of sample by digestion — Specific cases

— For cosmetic products with high water content, such as lotion, milky lotion, cleanser, or mic

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 21392
Première édition
2021-08
Cosmétiques — Méthodes d’analyse
— Mesurage des éléments traces
métalliques par ICP-MS dans les
produits cosmétiques finis
Cosmetics — Analytical methods — Measurement of traces of heavy
metals in cosmetic finished products using ICP/MS technique
Numéro de référence
ISO 21392:2021(F)
ISO 2021
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 21392:2021(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
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Publié en Suisse
ii © ISO 2021 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 21392:2021(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 1

5 Réactifs ........................................................................................................................................................................................................................... 2

6 Appareillage et équipement ..................................................................................................................................................................... 2

7 Préparation des solutions étalons ..................................................................................................................................................... 4

7.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 4

7.2 Acide nitrique dilué............................................................................................................................................................................. 4

7.3 Solution de dilution ............................................................................................................................................................................. 4

7.4 Solutions d’étalon interne ............................................................................................................................................................. 4

7.4.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 4

7.4.2 Solution étalon de rhodium, 1 mg/l ................................................................................................................ 5

7.4.3 Solution étalon de lutétium, 1 mg/l ................................................................................................................. 5

7.5 Solutions étalons ................................................................................................................................................................................... 5

7.5.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

7.5.2 Solution étalon mixte à haute concentration, 10 mg/l.................................................................... 5

7.5.3 Solution étalon mixte à basse concentration, 0,1 mg/l .................................................................. 5

7.6 Solution de blanc d’étalonnage ................................................................................................................................................. 5

7.7 Solutions d’étalonnage ..................................................................................................................................................................... 5

8 Mode opératoire.................................................................................................................................................................................................... 6

8.1 Préparation des échantillons ...................................................................................................................................................... 6

8.2 Digestion sous pression .................................................................................................................................................................. 6

8.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 7

8.2.2 Préparation de l’échantillon par digestion — Cas général .......................................................... 7

8.2.3 Préparation de l’échantillon par digestion — Cas particuliers ................................................ 7

8.2.4 Mode opératoire de digestion par micro-ondes ................................................................................... 7

8.2.5 Préparation des solutions de mesurage ...................................................................................................... 8

8.3 Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif ......................................................................................... 8

8.3.1 Conditions de fonctionnement ICP-MS ......................................................................................................... 8

8.3.2 Quantification des analytes par ICP-MS ....................................................................................................... 9

8.4 Contrôle qualité (CQ) de l’analyse .......................................................................................................................................10

8.4.1 Généralités .........................................................................................................................................................................10

8.4.2 Au cours de la digestion ..........................................................................................................................................11

8.4.3 Au cours de l’analyse .................................................................................................................................................12

8.4.4 Exemple de séquence ICP-MS ............................................................................................................................12

9 Calculs ...........................................................................................................................................................................................................................13

10 Performance de la méthode ...................................................................................................................................................................13

11 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................14

Annexe A (informative) Performance de la méthode déterminée par l’approche du profil

d’exactitude .............................................................................................................................................................................................................15

Annexe B (informative) Évaluation de la méthode au moyen de l’approche statistique

de l’ISO 5725 ..........................................................................................................................................................................................................23

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................31

© ISO 2021 – Tous droits réservés iii
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ISO 21392:2021(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 217, Cosmétiques, en collaboration

avec le comité technique CEN/TC 392, Cosmétiques, du Comité européen de normalisation (CEN)

conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2021 – Tous droits réservés
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ISO 21392:2021(F)
Introduction

Le présent document spécifie un mode opératoire d’analyse pour le dosage, dans les produits

cosmétiques finis, des teneurs en éléments traces métalliques (par exemple: chrome, cobalt, nickel,

arsenic, cadmium, antimoine et plomb) par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-

MS), après digestion sous pression de l’échantillon. Ce type de mode opératoire d’analyse fait l’objet

[9][10][11] [9]

de nombreuses descriptions dans d’autres domaines tels que l’environnement , l’alimentation

[10][11] [12][13][14][15]

et l’industrie pharmaceutique . Alors qu’il maximalise la détection des teneurs en

éléments traces présents dans les produits cosmétiques, il ne fournit aucune méthodologie pour évaluer

directement l’exposition systémique des consommateurs.
© ISO 2021 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 21392:2021(F)
Cosmétiques — Méthodes d’analyse — Mesurage des
éléments traces métalliques par ICP-MS dans les produits
cosmétiques finis
1 Domaine d’application

Le présent document fournit une méthode de quantification des teneurs en éléments traces métalliques

dans les produits cosmétiques.

Le présent document ne traite que du chrome, du cobalt, du nickel, de l’arsenic, du cadmium, de

l’antimoine et du plomb. La méthode peut s’appliquer à d’autres éléments, cependant, il incombe à

l’analyste de démontrer qu’elle est adaptée aux fins recherchées.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
gamme de validation

gamme s’étendant de la concentration la plus haute à la concentration la plus basse des échantillons

utilisés pour l’évaluation de la méthode
3.2
gamme validée

gamme de concentrations située entre les niveaux supérieur et inférieur, pour laquelle il a été démontré

que la performance de la méthode est conforme aux exigences de ladite méthode
4 Principe

Les teneurs en éléments traces métalliques dans les produits cosmétiques sont quantifiées au moyen du

mesurage par ICP-MS des solutions obtenues par digestion de ces produits. La digestion est effectuée

avec des acides minéraux dans des récipients hermétiquement clos, chauffés à 200 °C par micro-ondes,

ce qui génère des pressions élevées.

Le mode opératoire de préparation des échantillons fait intervenir un mélange acide nitrique/acide

chlorhydrique dans lequel les ingrédients cosmétiques sont digérés, ce qui permet de solubiliser les

teneurs en éléments traces métalliques en vue de leur mesurage. Il est possible que certains ingrédients

© ISO 2021 – Tous droits réservés 1
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ISO 21392:2021(F)

cosmétiques inorganiques, tels que la silice ou le dioxyde de titane, ne soient pas complètement

digérés dans les conditions fixées par le présent document et que les éléments traces métalliques

contenus dans ces ingrédients ne soient pas totalement extraits. Toutefois, les teneurs en éléments

traces métalliques piégés dans ces matériaux inorganiques ne sont pas considérées comme ayant une

incidence significative sur le niveau d’exposition des consommateurs à ces éléments traces métalliques.

L’utilisation de l’ICP-MS garantit une mesure fiable des teneurs en éléments traces métalliques, grâce à

ses sensibilité et sélectivité élevées reconnues.

Afin d’obtenir des résultats comparables, il est impératif de respecter toutes les conditions fixées

concernant la digestion des échantillons.
5 Réactifs

Il doit être pris soin de s’assurer que le bruit de fond analytique des réactifs et de l’eau utilisés est

négligeable et n’interfère pas avec l’analyse. Sauf spécification contraire, les solutions sont des solutions

aqueuses.
−1 [16]

5.1 Eau, de qualité 1 conformément à l’ISO 3696 (conductivité inférieure à 0,1 µS.cm à 25 °C ).

5.2 Acide nitrique, w = 60 % au minimum, masse volumique = 1,38 g/ml, adapté pour les analyses

par ICP-MS.

5.3 Acide chlorhydrique, w = 30 % au minimum, masse volumique = 1,15 g/ml, adapté pour les

analyses par ICP-MS.
5.4 Solutions mères d’étalon interne

Se référer aux spécifications des fournisseurs pour ce qui concerne les conditions de stockage et de

stabilité des solutions mères d’étalon interne. Il convient que la solution d’étalon interne présente

une certaine teneur en matériau de référence certifié (MRC) ou en matériau traçable à une teneur en

matériau de référence certifiée.
5.4.1 Solution mère de rhodium, 1 000 mg/l.
5.4.2 Solution mère de lutétium, 1 000 mg/l.

5.5 Solutions mères d’analytes [chrome (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), arsenic (As), cadmium

(Cd), antimoine (Sb) et plomb (Pb)], 1 000 mg/l pour chaque élément.

Des solutions mères disponibles dans le commerce et présentant une teneur connue en MRC ou en

matériau traçable à un MRC peuvent être utilisées, qu’elles soient mono- ou multi-élémentaires. Les

solutions mères utilisées ne doivent pas contenir d’éléments susceptibles d’interférer avec les analytes

à quantifier.

5.6 Solution de réglage de l’ICP-MS, contenant, par exemple, Ce, Co, Li, Mg, Tl ou Y (1 µg/l),

conformément aux recommandations du fabricant de l’appareil.
6 Appareillage et équipement

Tous les appareils et équipements entrant directement en contact avec l’échantillon ou les solutions

doivent être prénettoyés à l’acide nitrique dilué (voir 7.2) et rincés à l’eau ultrapure (5.1) afin de garantir

un bruit de fond analytique le plus faible possible. Pour éviter toute contamination et adsorption, ne pas

utiliser d’équipements de laboratoire en verre borosilicaté.
2 © ISO 2021 – Tous droits réservés
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ISO 21392:2021(F)
6.1 Récipients pour la digestion
6.1.1 Cas général

Utiliser des récipients sous pression et des inserts disponibles dans le commerce, dont la sécurité

a été contrôlée et constitués de matériaux résistants aux acides et à faible contamination. Les

récipients assemblés doivent être en mesure de supporter, en toute sécurité, des températures jusqu’à

au moins 200 °C et des pressions jusqu’à au moins 40 bar.

Il est recommandé que le récipient utilisé pour la digestion soit dédié uniquement aux analyses

cosmétiques, afin de réduire au minimum les contaminations croisées. De plus, les récipients pour

la digestion doivent toujours être soigneusement lavés après chaque utilisation. Après la digestion

d’échantillons fortement chargés, il est recommandé d’effectuer une digestion à blanc dans les mêmes

conditions que celles indiquées dans le présent document, afin de nettoyer les récipients avant de

procéder à la digestion des échantillons suivants.
6.1.2 Précautions particulières relatives à la quantification de l’antimoine

Il a été observé que l’antimoine présente une tendance à l’adsorption sur la surface interne des parois

des récipients et, empiriquement, il est admis que l’adsorption se produit plus fréquemment lorsque les

récipients sont utilisés pendant de longues périodes.

Utiliser uniquement des récipients de digestion présentant une rugosité de surface minimale, afin

[7],[16]

d’éviter que l’antimoine adhère à la surface du récipient . Un examen rigoureux des récipients

doit être effectué avant leur utilisation en vue de contrôler la présence éventuelle de rayures, de

dégradations ou de dépôts. En cas de doute quant à l’intégrité de la surface interne des récipients,

envisager de les remplacer par des récipients de digestion neufs.

Il a été constaté que ce problème se produit plus fréquemment en cas d’utilisation de récipients de

digestion en polytétrafluoroéthylène, car ils peuvent être facilement endommagés. L’utilisation de

contenants en quartz est recommandée, car ils sont généralement plus résistants à l’attrition. Les

dégradations sont également plus facilement détectables en raison de leur transparence. Toutefois, les

récipients en polytétrafluoroéthylène ne présentant ni rayure ni détérioration de leur surface interne

ni aucun dépôt sont appropriés.

En cas de doute quant à l’adsorption éventuelle d’antimoine sur les parois des récipients (par exemple,

si des écarts importants par rapport à la valeur cible sont observés), un essai de contrôle est décrit

en 8.4.2.
6.2 Instruments de digestion assistée par micro-ondes

Les systèmes de chauffage par micro-ondes doivent être équipés d’un dispositif de mesure de la

température qui permet également de régler la puissance des micro-ondes. Étalonner le capteur de

température avant utilisation ou au moins une fois par an.
6.3 Filtre à membrane, taille de pore: 0,45 µm

Le filtre à membrane utilisé doit être approprié pour les analyses d’éléments traces inorganiques. Il

doit être inerte par rapport à la concentration en acide de la solution de mesurage et ne doit provoquer

ni contamination de la solution de mesurage ni adsorption des analytes. Les membranes disponibles

dans le commerce sont constituées de divers types de matériaux [polytetrafluoroethylen (PTFE),

polypropylene (PP), etc.] et leur aptitude à l’usage prévu doit être vérifiée au moyen de mesures

appropriées (blancs, échantillons de contrôle qualité, etc.).
6.4 ICP-MS

Le spectromètre de masse à plasma d’argon à couplage inductif est composé d’une zone d’introduction

de l’échantillon et d’un système d’atomisation, ainsi que d’une unité de commande et d’évaluation de

l’instrument. Pour éviter les interférences sur les masses des éléments traces métalliques chrome,

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ISO 21392:2021(F)

nickel, cobalt, arsenic et cadmium, utiliser un spectromètre de masse capable de neutraliser ou

de réduire au minimum ces interférences (par exemple, avec cellule de collision et/ou de réaction,

résolution supérieure à 3 000, ou encore formules correctives pour les concentrations plus élevées).

7 Préparation des solutions étalons
7.1 Généralités

Pour toutes les solutions, la terminologie "partie" dans l'étalon fait référence au volume ou au poids.

Cela signifie que les étalons et les échantillons peuvent être dilués en volume ou en poids. Toutefois, il

convient d’être cohérent dans le traitement des étalons et des échantillons.
7.2 Acide nitrique dilué

Obtenu en mélangeant de l’acide nitrique (5.2) avec de l’eau pure (5.1) selon une proportion

d’environ 1 + 9 parts, respectivement.
7.3 Solution de dilution

La solution de dilution doit présenter la même composition acide (teneur totale et proportion d’acide)

que la solution d’analyse (solution de digestion diluée). Il convient que cette solution contienne:

— 2,5 parts d’acide nitrique (5.2);
— 0,5 part d’acide chlorhydrique (5.3);
— 97 parts d’eau (5.1).
7.4 Solutions d’étalon interne
7.4.1 Généralités

Il convient que les étalons internes (EI) sélectionnés couvrent toute la gamme de masses des analytes

étudiés et présentent une énergie d’ionisation similaire à l’élément trace métallique pour lequel ils

sont utilisés à des fins de correction. Il doit également être vérifié que la concentration intrinsèque

des étalons internes à analyser est négligeable et qu’ils ne subissent pas d’interférences de la part des

constituants de l’échantillon.

Le rhodium et le lutétium se sont avérés être des étalons internes (EI) appropriés. Il convient de vérifier

que les échantillons en présentent des concentrations intrinsèques négligeables et que les constituants

de l’échantillon n’interfèrent pas avec eux.

Le rhodium est approprié pour le dosage du chrome, du cobalt, du nickel, de l’arsenic, du cadmium

et de l’antimoine, tandis que le lutétium est approprié pour le dosage du plomb. En variante, d’autres

éléments peuvent être utilisés (par exemple, l’indium ou l’iridium). Le scandium, quant à lui, n’est pas

un EI approprié en raison de ses interférences avec le calcium. Les EI de masse (m/z) inférieure à 100 ne

sont pas recommandés, car ils peuvent être interférés par des composants de la matrice.

Les solutions d’étalon interne peuvent être ajoutées à chaque échantillon et à la solution d’étalonnage à

la même concentration, ou peuvent être introduites en ligne au moyen d’un raccord en Y connecté à un

tube de pompage.

La concentration des solutions d’étalon interne doit être comprise entre 1 mg/l et 2 mg/l. En 7.4.2

et 7.4.3, tous les calculs ont été effectués sur la base d’une concentration de 1 mg/l.

4 © ISO 2021 – Tous droits réservés
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ISO 21392:2021(F)
7.4.2 Solution étalon de rhodium, 1 mg/l

Diluer la solution mère de rhodium (5.4.1), 1 + 999, avec la solution de dilution (voir 7.3). Cette solution

d’étalon interne demeure stable à température ambiante pendant 6 mois.
L’indium ou l’iridium peuvent également être utilisés comme étalons internes.
7.4.3 Solution étalon de lutétium, 1 mg/l

Diluer la solution mère de lutétium (5.4.2), 1 + 999, avec la solution de dilution (voir 7.3). Cette solution

d’étalon interne demeure stable à température ambiante pendant 6 mois.
L’indium ou l’iridium peuvent également être utilisés comme étalons internes.
7.5 Solutions étalons
7.5.1 Généralités

Les concentrations de ces solutions étalons sont données à titre d’exemple et il convient de les adapter

aux conditions spécifiques des laboratoires.
7.5.2 Solution étalon mixte à haute concentration, 10 mg/l

Procéder à une dilution au centième des solutions mères d’analytes (5.5), en ajoutant:

— dans le cas de solutions mères mono-élémentaires, 1 part de chacune des 7 solutions pour 93 parts

de solution de dilution (voir 7.3);

— dans le cas d’une solution mère multi-élémentaire, 1 part de cette solution pour 99 parts de solution

de dilution (voir 7.3).

Cette solution étalon à haute concentration demeure stable à température ambiante pendant 6 mois.

7.5.3 Solution étalon mixte à basse concentration, 0,1 mg/l

Procéder à une dilution au centième de la solution étalon à haute concentration (voir 7.5.2), en

ajoutant 1 part de cette solution à 99 parts de la solution de dilution (voir 7.3). Cette solution étalon à

basse concentration demeure stable à température ambiante pendant 3 mois.
7.6 Solution de blanc d’étalonnage

La solution de blanc d’étalonnage consiste en une solution ne contenant aucun des analytes étudiés.

Il s’agit généralement de la solution de dilution présentant une concentration adéquate des étalons

internes appropriés, s’ils ne sont pas introduits en ligne au moyen d’un raccord en Y au cours du

mesurage.
7.7 Solutions d’étalonnage

Les solutions d’étalonnage mixtes sont préparées en diluant la solution étalon mixte à basse

concentration (voir 7.5.3) avec la solution de dilution (voir 7.3) à des niveaux situés dans la gamme

linéaire de l’instrument et dans la gamme de concentrations cibles. Introduire une concentration

adéquate des étalons internes appropriés ou ajouter les étalons internes en ligne, par pompage dans le

flux d’échantillon au moyen d’un raccord en Y. Il convient de préparer au moins 3 solutions d’étalonnage

de différentes concentrations. Ces solutions d’étalonnage doivent être préparées le jour même.

Des exemples de modes opératoires de préparation de solutions d’étalonnage sont détaillés dans

le Tableau 1 (avec ajout des étalons internes dans toutes les solutions d’étalonnage) et dans le Tableau 2

(avec ajout en ligne des étalons internes au moyen d’un raccord en Y).
© ISO 2021 – Tous droits réservés 5
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ISO 21392:2021(F)

Tableau 1 — Exemples de solutions d’étalonnage pour l’ICP-MS — Ajout des étalons internes

dans chaque solution d’étalonnage
Solution d’étalonnage Part(s) de Part(s) de Part(s) de Part(s) de Concentration
solution étalon solution solution solution de en analytes
mixte à basse étalon de étalon de dilution dans la solution
concentration rhodium lutétium d’étalonnage
(7.3)
(7.5.3) (7.4.2) (7.4.3) (µg/l)
Solution de blanc 0 2 2 496 0
d’étalonnage
Solution d’étalonnage 1 2,5 2 2 493,5 0,5
Solution d’étalonnage 2 5 2 2 491 1
Solution d’étalonnage 3 10 2 2 486 2
Solution d’étalonnage 4 25 2 2 471 5
Solution d’étalonnage 5 50 2 2 446 10

Tableau 2 — Exemples de solutions d’étalonnage pour l’ICP-MS — Ajout en ligne des étalons

internes au moyen d’un raccord en Y
Solution d’étalonnage Part(s) de solution Part(s) de Concentration
étalon mixte solution de en analytes dans
à basse dilution la solution
concentration d’étalonnage
(7.3)
(7.5.3) (µg/l)
Solution de blanc d’étalo
...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 21392
ISO/TC 217
Cosmetics — Analytical methods
Secretariat: ISIRI
— Measurement of traces of heavy
Voting begins on:
2021­05­06 metals in cosmetic finished products
using ICP/MS technique
Voting terminates on:
2021­07­01
Cosmétiques — Méthodes d’analyse — Mesurage des éléments traces
métalliques par ICP-MS dans les produits cosmétiques finis
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 21392:2021(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2021
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ISO/FDIS 21392:2021(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2021

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

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ISO/FDIS 21392:2021(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 1

5 Reagents ........................................................................................................................................................................................................................ 2

6 Apparatus and equipment .......................................................................................................................................................................... 2

7 Preparation of standards solutions .................................................................................................................................................. 3

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

7.2 Diluted nitric acid ................................................................................................................................................................................. 3

7.3 Diluting solution .................................................................................................................................................................................... 4

7.4 Internal standard solutions.......................................................................................................................................................... 4

7.4.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

7.4.2 Rhodium standard solution, 1 mg/l ................................................................................................................ 4

7.4.3 Lutetium standard solution, 1 mg/l ................................................................................................................ 4

7.5 Standard solutions ............................................................................................................................................................................... 4

7.5.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

7.5.2 High concentration mixed standard solution, 10 mg/l ................................................................... 5

7.5.3 Low concentration mixed standard solution, 0,1 mg/l .................................................................. 5

7.6 Calibration blank solution ............................................................................................................................................................. 5

7.7 Calibration solutions .......................................................................................................................................................................... 5

8 Procedure..................................................................................................................................................................................................................... 6

8.1 Preparation of samples .................................................................................................................................................................... 6

8.2 Pressure assisted digestion .......................................................................................................................................................... 6

8.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 6

8.2.2 Preparation of sample by digestion — General case ........................................................................ 6

8.2.3 Preparation of sample by digestion — Specific cases ...................................................................... 7

8.2.4 Microwave digestion procedure ......................................................................................................................... 7

8.2.5 Preparation of measurement solutions ....................................................................................................... 8

8.3 Inductively coupled plasma mass spectrometry ....................................................................................................... 8

8.3.1 ICP­MS operating conditions ................................................................................................................................. 8

8.3.2 Quantification of the analytes by ICP-MS .................................................................................................... 8

8.4 Quality control of the analysis ................................................................................................................................................... 9

8.4.1 General...................................................................................................................................................................................... 9

8.4.2 During digestion ............................................................................................................................................................10

8.4.3 During analysis ...............................................................................................................................................................11

8.4.4 Example of ICP-MS sequence .............................................................................................................................11

9 Calculation ...............................................................................................................................................................................................................12

10 Method performance ....................................................................................................................................................................................12

11 Test report ................................................................................................................................................................................................................13

Annex A (informative) Performance of the method determined by the accuracy profile

methodology ..........................................................................................................................................................................................................14

Annex B (informative) Evaluation of the method via ISO 5725 statistical approach ......................................22

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................30

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ISO/FDIS 21392:2021(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non­governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 217, Cosmetics.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO/FDIS 21392:2021(E)
Introduction

This document specifies an analytical procedure for the determination of trace levels of heavy metals

(e.g. chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimony and lead) in finished cosmetics products by

inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after pressure digestion of the sample. This

[9][10][11] [9][10]

type of analytical procedure is widely described in other areas such as environment , food

[11] [12][13][14][15]

and pharmaceutical industry . While it maximizes the detection of trace levels present

in cosmetic products, it does not provide any methodology to directly evaluate systemic exposure of

the consumers.
© ISO 2021 – All rights reserved v
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 21392:2021(E)
Cosmetics — Analytical methods — Measurement of traces
of heavy metals in cosmetic finished products using ICP/
MS technique
1 Scope

This document provides a method for quantification of trace levels of heavy metals in cosmetic products.

This document refers only to chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimony and lead. The

methodology can apply to other elements, however, it is the responsibility of the analyst to demonstrate

that it fits that purpose.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
validation range

range from the upper to the lower concentration of samples used for the method evaluation

3.2
validated range

range of concentrations between the upper and lower levels that the method performance has been

demonstrated to be compliant with the method requirements
4 Principle

Trace levels of heavy metals in cosmetic products are quantified by ICP-MS measurement of the solutions

following digestion of the cosmetic products. Digestion takes place with mineral acids in sealed vessels

heated to 200 °C by microwaves, producing high pressures.

In the sample preparation procedure, cosmetic ingredients are digested by using a nitric acid/

hydrochloric acid mixture allowing the trace levels of heavy metal to be solubilized for measurement.

It is possible that some cosmetic inorganic ingredients, such as silica or titanium dioxide, are not

completely digested under the conditions of this document and that heavy metal confined in such

ingredients are not fully extracted. However, the level of heavy metal trapped in these inorganic

materials is not considered to significantly contribute to the exposure level of consumers to these

heavy metals. The use of ICP-MS ensures reliable measurement of trace levels of heavy metals due to its

proven high sensitivity and selectivity.
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ISO/FDIS 21392:2021(E)

In order to obtain comparable results, it is absolutely mandatory to follow all the conditions linked to

the digestion of the samples.
5 Reagents

Care shall be taken to assure that the analyte background in the reagents and the water used is

negligible and will not interfere analysis. Unless specified otherwise, solutions are understood to be

aqueous solutions.
­1 [16]

5.1 Water, conforming to Grade 1 of ISO 3696 (conductivity below 0,1 µS/cm at 25 °C ).

5.2 Nitric acid, minimum w = 60 %, density = 1,38 g/ml, suitable for ICP-MS analysis.

5.3 Hydrochloric acid, minimum w = 30 %, density = 1,15 g/ml, suitable for ICP-MS analysis.

5.4 Internal standard stock solutions

For storage and stability conditions of the internal standard stock solutions, follow the specifications

of the suppliers. The internal standard solution should contain a certified, or traceable to a certified

reference, material (CRM) content.
5.4.1 Rhodium stock solution, 1 000 mg/l.
5.4.2 Lutetium stock solution, 1 000 mg/l.

5.5 Analytes stock solutions (chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimony and lead),

1 000 mg/l for each element.

Commercially available single element or mixed stock solutions with a known certified, or traceable

to a CRM content can be used. The used stock solutions shall not contain other elements that could

interfere with the analytes to be quantified.

5.6 ICP-MS tune solution, containing, for example, Ce, Co, Li, Mg, Tl and Y (1 µg/l) according to

instrument manufacturer’s recommendations.
6 Apparatus and equipment

All apparatus and equipment that come into direct contact with sample or solutions shall be pre-cleaned

with diluted nitric acid (see 7.2) and rinsed with ultrapure water (5.1) to ensure the lowest analyte

background. To prevent contamination and adsorption, do not use lab materials made with borosilicate

glass.
6.1 Digestion vessels
6.1.1 General case

Use commercially available, safety-tested pressure vessels and inserts made of acid-resistant, low-

contamination materials. The assembled vessels shall be able to safely withstand temperatures up to at

least 200 °C and pressures up to at least 40 bar.

It is recommended to keep digestion vessel used only for cosmetic analysis purposes to minimize

cross contamination. In addition, the digestion vessels shall always be thoroughly washed after each

use. After digesting highly loaded samples, it is recommended to perform a blank digestion with same

conditions reported in this document to clean vessels before digesting subsequent samples.

2 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO/FDIS 21392:2021(E)
6.1.2 Special care for quantification of antimony

Antimony has been reported to be prone to adsorb on the inner surface of walls of vessels and adsorption

is empirically known to happen more frequently when using vessels with extensive period of usage.

Use only digestion vessels with minimal surface roughness to prevent antimony adhesion to the vessel

[7],[16]

surface . Thorough examination of the vessels shall be performed before their use to control for

any scratch or damages or any deposit. If there is any doubt on the integrity of vessels inner surface,

consider replacing with brand new digestion vessels.

This issue has been reported to more often happen when polytetrafluoroethylene digestion vessels

are used because they can be easily damaged. Quartz containers are recommended because they are

usually more resistant to attrition. Damage is also more easily visible because of their transparency.

However, polytetrafluoroethylene vessels without any scratch or damage on their inner surface or any

deposits are appropriate.

In case of doubt on the possible adsorption of antimony on vessels’ walls (e.g. if significant deviations

from the target value are observed), a control test is described in 8.4.2.
6.2 Microwave-assisted digestion instruments.

Microwave-heated systems shall be equipped with a temperature measurement unit, which

simultaneously regulates the power control of the microwave. Calibrate the temperature sensor before

use of at least once a year.
6.3 Membrane filter, 0,45 µm pore size.

The membrane filter used shall be suitable for inorganic traces analysis. It shall be inert with regard

to the acid concentration of the measurement solution and shall not bring any contamination into

the measurement solution or adsorption of the analytes. Several types of membrane material are

commercially available (PTFE, PP, etc.) and their fit for purpose shall be verified by means of appropriate

measurements (blanks, QC samples, etc.).
6.4 ICP-MS

Mass spectrometer with inductively coupled argon plasma is composed of a sample introduction and an

atomisation system, as well as an instrument control and evaluation unit. To prevent interferences with

the masses of the heavy metals chromium, nickel, cobalt, arsenic and cadmium, use a mass spectrometer

that is capable of compensating or minimizing such interferences (e.g. collision and/or reaction cell,

resolution above 3 000, alternatively corrective equations for higher concentrations).

7 Preparation of standards solutions
7.1 General

For all the solutions, Clause 3 refers to either volume or weight. That means that standards and samples

can be diluted by volume or weight. However, it should be consistent for both standards and samples.

7.2 Diluted nitric acid

Produced by mixing nitric acid (5.2) with pure water (5.1) at a ratio of approximately 1 + 9 parts

respectively.
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ISO/FDIS 21392:2021(E)
7.3 Diluting solution

The composition of the diluting solution shall have the same acid composition (total content and acid

ratio) as the analytical solution (the diluted digest solution). This solution should contain:

— 2,5 part of nitric acid (5.2);
— 0,5 part of hydrochloric acid (5.3);
— 97 parts of water (5.1).
7.4 Internal standard solutions
7.4.1 General

The internal standards (IS) selected should cover all the mass range of the considered analytes and

have similar ionisation energy to the heavy metal for which it is used for correction purposes. It shall

also be checked that the native concentration of the internal standards to be analysed is negligible and

that they are not interfered by sample constituents.

Rhodium and lutetium have proved to be suitable as internal standards (IS). Samples should be checked

for negligible native concentrations and that the sample constituents do not interfere with it.

Rhodium is suitable for the determination of chromium, cobalt, nickel, arsenic, cadmium and antimony,

whereas lutetium is suitable for the determination of lead. Alternatively, other elements may be used

(for example indium or iridium). Scandium, however, is not suitable as an IS due to calcium interferences.

An IS with a mass (m/z) below 100 is not recommended because it may suffer from interferences from

matrix components.

Internal standard solutions may be added in each sample and calibration solution at the same

concentration or may be added through an online Y-fitting to a pump tube.

The concentration of the internal standard solutions shall be included in the range 1 mg/l to 2 mg/l. In

7.4.2 and 7.4.3, a concentration of 1 mg/l has been used for all the calculations.

7.4.2 Rhodium standard solution, 1 mg/l

Dilute the rhodium stock solution (5.4.1) 1 + 999 with diluting solution (see 7.3). This internal standard

solution is stable at room temperature for 6 months.
Indium or iridium may also be used as internal standards.
7.4.3 Lutetium standard solution, 1 mg/l

Dilute the Lutetium stock solution (5.4.2) 1 + 999 with diluting solution (see 7.3). This internal standard

solution is stable at room temperature for 6 months.
Indium or iridium may also be used as internal standards.
7.5 Standard solutions
7.5.1 General

The concentrations of these standard solutions are examples and should be adjusted to the specific

conditions in the laboratories.
4 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO/FDIS 21392:2021(E)
7.5.2 High concentration mixed standard solution, 10 mg/l
Dilute 100 times the analytes stock solution(s) (5.5) by adding:

— in the case of single analyte stock solutions, 1 part of each of these 7 solutions to 93 parts of the

diluting solution (see 7.3);

— in the case of mixed stock solution, add 1 part of this solution to 99 parts of the diluting solution (see

7.3).
This high standard solution is stable at room temperature for 6 months.
7.5.3 Low concentration mixed standard solution, 0,1 mg/l

Dilute 100 times the high concentration standard solution (see 7.5.2) by adding 1 part of this solution to

99 parts of the diluting solution (see 7.3). This low standard solution is stable at room temperature for

3 months.
7.6 Calibration blank solution

The calibration blank solution corresponds to the matrix solution without any analyte of interest.

Generally, it corresponds to the diluting solution with the suitable concentration of the appropriate

internal standards if not added via a Y-fitting during the measurement.
7.7 Calibration solutions

Mixed calibration solutions are prepared by diluting the low concentration mixed standard solution (see

7.5.3) with the diluting solution (see 7.3) to levels in the linear range of the instrument and within the

targeted concentration range. Include a suitable concentration of the appropriate internal standards, or

add online the internal standards by means of pumping into the sample flow through a Y-fitting. At least

3 calibration solutions with various concentrations should be prepared. These calibration solutions

shall be prepared daily.

Examples of preparation procedure of calibration solutions are detailed in Table 1 (with addition of

the internal standards in all the calibration solutions) and Table 2 (with on line addition of the internal

standards via a Y-fitting).

Table 1 — Example of calibration solutions of the ICP-MS — Addition of the internal standards

in every calibration solution
Calibration solution Part of low Part of Part of Part of the Analyte
concentration rhodium lutetium diluting concentration
mixed standard standard solution in the
standard solution solution calibration
(7.3)
solution solution
(7.4.2) (7.4.3)
(7.5.3) (µg/l)
7.7.0 Calibration blank 0 2 2 496 0
7.7.1 Calibration solution 1 2,5 2 2 493,5 0,5
7.7.2 Calibration solution 2 5 2 2 491 1
7.7.3 Calibration solution 3 10 2 2 486 2
7.7.4 Calibration solution 4 25 2 2 471 5
7.7.5 Calibration solution 5 50 2 2 446 10
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ISO/FDIS 21392:2021(E)

Table 2 — Example of calibration solutions of the ICP-MS — Online addition of the internal

standards via a Y-fitting
Part of the Analyte
Part of low concen-
diluting solution concentration
tration mixed
in the
standard (7.3)
Calibration solution
calibration
solution
solution
(7.5.3)
(µg/l)
7.7.6 Calibration blank 0 500 0
7.7.7 Calibration solution 1 2,5 497,5 0,5
7.7.8 Calibration solution 2 5 495 1
7.7.9 Calibration solution 3 10 490 2
7.7.10 Calibration solution 4 25 475 5
7.7.11 Calibration solution 5 50 450 10
8 Procedure

WARNING — The use of this document can involve hazardous materials, operations and

equipment. This document does not address all the safety problems associated with its use. It

is the responsibility of the analyst to take all appropriate measures for ensuring the safety and

health of the personnel prior to application of the document.
8.1 Preparation of samples

Homogenize the samples by means of suitable devices. The sample preparation step shall ensure a

homogeneous starting material for a weighed sample quantity. After homogenization, thoroughly clean

the devices to rule out contamination of the subsequent sample. See Clause 6.
8.2 Pressure assisted digestion

WARNING 1 Depending on the degree or reactivity of the sample, it can be required to weigh in lower

quantities than specified in 8.2.2 in order to prevent extreme reactions or explosions. It shall be taken into

account that digestion of samples with high carbon contents (e.g. carbohydrates, fats, oils, waxes) can cause

explosions. Alcohols or solvents in combination with concentrated nitric acid can cause delayed severe reactions

already at room temperature. Therefore, it is highly recommended to gently evaporate all volatile components

before adding the acid (8.2.2).

WARNING 2 Samples that are not covered by acid can cause local overheating of the digestion vessel and thus

lead to local melting and subsequent bursting of the digestion vessel. Prior to digestion, ensure that the entire

sample is fully covered by the acid mixture.
8.2.1 General

Temperature and pressure in the vessels shall be carefully controlled to ensure a proper digestion (see

6.2). To avoid differences in temperature and pressure among vessels, one should only digest samples

with similar composition in the same microwave­assisted digestion batch.
8.2.2 Preparation of sample by digestion — General case
Precisely weigh 200 mg of sample into a digestion vessel.

Add 1 ml of water (5.1) and thoroughly mix with a shaking device or manually until the sample is

completely suspended in the water.

Add 5 ml nitric acid (5.2) to the mixture and mix again. The sample should be completely covered

with the solution. Allow the mixture to rest in a closed digestion vessel to ensure that the preliminary

6 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO/FDIS 21392:2021(E)

reaction takes place. Depending on the reactive behaviour of the sample the duration of the preliminary

reaction can require resting period of at least 30 m
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 21392
ISO/TC 217
Cosmétiques — Méthodes d’analyse
Secrétariat: INSO
— Mesurage des éléments traces
Début de vote:
2021-05-06 métalliques par ICP-MS dans les
produits cosmétiques finis
Vote clos le:
2021-07-01
Cosmetics — Analytical methods — Measurement of traces of heavy
metals in cosmetic finished products using ICP/MS technique
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 21392:2021(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
TION NATIONALE. ISO 2021
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ISO/FDIS 21392:2021(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2021

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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CH-1214 Vernier, Genève
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Publié en Suisse
ii © ISO 2021 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 21392:2021(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 1

5 Réactifs ........................................................................................................................................................................................................................... 2

6 Appareillage et équipement ..................................................................................................................................................................... 2

7 Préparation des solutions étalons ..................................................................................................................................................... 4

7.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 4

7.2 Acide nitrique dilué............................................................................................................................................................................. 4

7.3 Solution de dilution ............................................................................................................................................................................. 4

7.4 Solutions d’étalon interne ............................................................................................................................................................. 4

7.4.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 4

7.4.2 Solution étalon de rhodium, 1 mg/l ................................................................................................................ 5

7.4.3 Solution étalon de lutétium, 1 mg/l ................................................................................................................. 5

7.5 Solutions étalons ................................................................................................................................................................................... 5

7.5.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

7.5.2 Solution étalon mixte à haute concentration, 10 mg/l.................................................................... 5

7.5.3 Solution étalon mixte à basse concentration, 0,1 mg/l .................................................................. 5

7.6 Solution de blanc d’étalonnage ................................................................................................................................................. 5

7.7 Solutions d’étalonnage ..................................................................................................................................................................... 5

8 Mode opératoire.................................................................................................................................................................................................... 6

8.1 Préparation des échantillons ...................................................................................................................................................... 6

8.2 Digestion sous pression .................................................................................................................................................................. 6

8.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 7

8.2.2 Préparation de l’échantillon par digestion — Cas général .......................................................... 7

8.2.3 Préparation de l’échantillon par digestion — Cas particuliers ................................................ 7

8.2.4 Mode opératoire de digestion par micro-ondes ................................................................................... 7

8.2.5 Préparation des solutions de mesurage ...................................................................................................... 8

8.3 Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif ......................................................................................... 8

8.3.1 Conditions de fonctionnement ICP-MS ......................................................................................................... 8

8.3.2 Quantification des analytes par ICP-MS ....................................................................................................... 9

8.4 Contrôle qualité (CQ) de l’analyse .......................................................................................................................................10

8.4.1 Généralités .........................................................................................................................................................................10

8.4.2 Au cours de la digestion ..........................................................................................................................................10

8.4.3 Au cours de l’analyse .................................................................................................................................................11

8.4.4 Exemple de séquence ICP-MS ............................................................................................................................12

9 Calculs ...........................................................................................................................................................................................................................13

10 Performance de la méthode ...................................................................................................................................................................13

11 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................14

Annexe A (informative) Performance de la méthode déterminée par l’approche du profil

d’exactitude .............................................................................................................................................................................................................15

Annexe B (informative) Évaluation de la méthode au moyen de l’approche statistique

de l’ISO 5725 ..........................................................................................................................................................................................................23

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................31

© ISO 2021 – Tous droits réservés iii
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ISO/FDIS 21392:2021(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 217, Cosmétiques.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO/FDIS 21392:2021(F)
Introduction

Le présent document spécifie un mode opératoire d’analyse pour le dosage, dans les produits

cosmétiques finis, des teneurs en éléments traces métalliques (par exemple: chrome, cobalt, nickel,

arsenic, cadmium, antimoine et plomb) par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-

MS), après digestion sous pression de l’échantillon. Ce type de mode opératoire d’analyse fait l’objet

[9][10][11] [9]

de nombreuses descriptions dans d’autres domaines tels que l’environnement , l’alimentation

[10][11] [12][13][14][15]

et l’industrie pharmaceutique . Alors qu’il maximalise la détection des teneurs en

éléments traces présents dans les produits cosmétiques, il ne fournit aucune méthodologie pour évaluer

directement l’exposition systémique des consommateurs.
© ISO 2021 – Tous droits réservés v
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 21392:2021(F)
Cosmétiques — Méthodes d’analyse — Mesurage des
éléments traces métalliques par ICP-MS dans les produits
cosmétiques finis
1 Domaine d’application

Le présent document fournit une méthode de quantification des teneurs en éléments traces métalliques

dans les produits cosmétiques.

Le présent document ne traite que du chrome, du cobalt, du nickel, de l’arsenic, du cadmium, de

l’antimoine et du plomb. La méthode peut s’appliquer à d’autres éléments, cependant, il incombe à

l’analyste de démontrer qu’elle est adaptée aux fins recherchées.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
gamme de validation

gamme s’étendant de la concentration la plus haute à la concentration la plus basse des échantillons

utilisés pour l’évaluation de la méthode
3.2
gamme validée

gamme de concentrations située entre les niveaux supérieur et inférieur, pour laquelle il a été démontré

que la performance de la méthode est conforme aux exigences de ladite méthode
4 Principe

Les teneurs en éléments traces métalliques dans les produits cosmétiques sont quantifiées au moyen du

mesurage par ICP-MS des solutions obtenues par digestion de ces produits. La digestion est effectuée

avec des acides minéraux dans des récipients hermétiquement clos, chauffés à 200 °C par micro-ondes,

ce qui génère des pressions élevées.

Le mode opératoire de préparation des échantillons fait intervenir un mélange acide nitrique/acide

chlorhydrique dans lequel les ingrédients cosmétiques sont digérés, ce qui permet de solubiliser les

teneurs en éléments traces métalliques en vue de leur mesurage. Il est possible que certains ingrédients

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ISO/FDIS 21392:2021(F)

cosmétiques inorganiques, tels que la silice ou le dioxyde de titane, ne soient pas complètement

digérés dans les conditions fixées par le présent document et que les éléments traces métalliques

contenus dans ces ingrédients ne soient pas totalement extraits. Toutefois, les teneurs en éléments

traces métalliques piégés dans ces matériaux inorganiques ne sont pas considérées comme ayant une

incidence significative sur le niveau d’exposition des consommateurs à ces éléments traces métalliques.

L’utilisation de l’ICP-MS garantit une mesure fiable des teneurs en éléments traces métalliques, grâce à

ses sensibilité et sélectivité élevées reconnues.

Afin d’obtenir des résultats comparables, il est impératif de respecter toutes les conditions fixées

concernant la digestion des échantillons.
5 Réactifs

Il doit être pris soin de s’assurer que le bruit de fond analytique des réactifs et de l’eau utilisés est

négligeable et n’interfère pas avec l’analyse. Sauf spécification contraire, les solutions sont des solutions

aqueuses.
−1 [16]

5.1 Eau, de qualité 1 conformément à l’ISO 3696 (conductivité inférieure à 0,1 µS/cm à 25 °C ).

5.2 Acide nitrique, w = 60 % au minimum, masse volumique = 1,38 g/ml, adapté pour les analyses

par ICP-MS.

5.3 Acide chlorhydrique, w = 30 % au minimum, masse volumique = 1,15 g/ml, adapté pour les

analyses par ICP-MS.
5.4 Solutions mères d’étalon interne

Se référer aux spécifications des fournisseurs pour ce qui concerne les conditions de stockage et de

stabilité des solutions mères d’étalon interne. Il convient que la solution d’étalon interne présente

une certaine teneur en matériau de référence certifié (MRC) ou en matériau traçable à une teneur en

matériau de référence certifiée.
5.4.1 Solution mère de rhodium, 1 000 mg/l.
5.4.2 Solution mère de lutétium, 1 000 mg/l.

5.5 Solutions mères d’analytes (chrome, cobalt, nickel, arsenic, cadmium, antimoine et

plomb), 1 000 mg/l pour chaque élément.

Des solutions mères disponibles dans le commerce et présentant une teneur connue en MRC ou en

matériau traçable à un MRC peuvent être utilisées, qu’elles soient mono- ou multi-élémentaires. Les

solutions mères utilisées ne doivent pas contenir d’éléments susceptibles d’interférer avec les analytes

à quantifier.

5.6 Solution de réglage de l’ICP-MS, contenant, par exemple, Ce, Co, Li, Mg, Tl ou Y (1 µg/l),

conformément aux recommandations du fabricant de l’appareil.
6 Appareillage et équipement

Tous les appareils et équipements entrant directement en contact avec l’échantillon ou les solutions

doivent être prénettoyés à l’acide nitrique dilué (voir 7.2) et rincés à l’eau ultrapure (5.1) afin de garantir

un bruit de fond analytique le plus faible possible. Pour éviter toute contamination et adsorption, ne pas

utiliser d’équipements de laboratoire en verre borosilicaté.
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6.1 Récipients pour la digestion
6.1.1 Cas général

Utiliser des récipients sous pression et des inserts disponibles dans le commerce, dont la sécurité

a été contrôlée et constitués de matériaux résistants aux acides et à faible contamination. Les

récipients assemblés doivent être en mesure de supporter, en toute sécurité, des températures jusqu’à

au moins 200 °C et des pressions jusqu’à au moins 40 bar.

Il est recommandé que le récipient utilisé pour la digestion soit dédié uniquement aux analyses

cosmétiques, afin de réduire au minimum les contaminations croisées. De plus, les récipients pour

la digestion doivent toujours être soigneusement lavés après chaque utilisation. Après la digestion

d’échantillons fortement chargés, il est recommandé d’effectuer une digestion à blanc dans les mêmes

conditions que celles indiquées dans le présent document, afin de nettoyer les récipients avant de

procéder à la digestion des échantillons suivants.
6.1.2 Précautions particulières relatives à la quantification de l’antimoine

Il a été observé que l’antimoine présente une tendance à l’adsorption sur la surface interne des parois

des récipients et, empiriquement, il est admis que l’adsorption se produit plus fréquemment lorsque les

récipients sont utilisés pendant de longues périodes.

Utiliser uniquement des récipients de digestion présentant une rugosité de surface minimale, afin

[7],[16]

d’éviter que l’antimoine adhère à la surface du récipient . Un examen rigoureux des récipients

doit être effectué avant leur utilisation en vue de contrôler la présence éventuelle de rayures, de

dégradations ou de dépôts. En cas de doute quant à l’intégrité de la surface interne des récipients,

envisager de les remplacer par des récipients de digestion neufs.

Il a été constaté que ce problème se produit plus fréquemment en cas d’utilisation de récipients de

digestion en polytétrafluoroéthylène, car ils peuvent être facilement endommagés. L’utilisation de

contenants en quartz est recommandée, car ils sont généralement plus résistants à l’attrition. Les

dégradations sont également plus facilement détectables en raison de leur transparence. Toutefois, les

récipients en polytétrafluoroéthylène ne présentant ni rayure ni détérioration de leur surface interne

ni aucun dépôt sont appropriés.

En cas de doute quant à l’adsorption éventuelle d’antimoine sur les parois des récipients (par exemple,

si des écarts importants par rapport à la valeur cible sont observés), un essai de contrôle est décrit

en 8.4.2.
6.2 Instruments de digestion assistée par micro-ondes

Les systèmes de chauffage par micro-ondes doivent être équipés d’un dispositif de mesure de la

température qui permet également de régler la puissance des micro-ondes. Étalonner le capteur de

température avant utilisation ou au moins une fois par an.
6.3 Filtre à membrane, taille de pore: 0,45 µm

Le filtre à membrane utilisé doit être approprié pour les analyses d’éléments traces inorganiques. Il doit

être inerte par rapport à la concentration en acide de la solution de mesurage et ne doit provoquer ni

contamination de la solution de mesurage ni adsorption des analytes. Les membranes disponibles dans

le commerce sont constituées de divers types de matériaux (PTFE, PP, etc.) et leur aptitude à l’usage

prévu doit être vérifiée au moyen de mesures appropriées (blancs, échantillons de contrôle qualité,

etc.).
6.4 ICP-MS

Le spectromètre de masse à plasma d’argon à couplage inductif est composé d’une zone d’introduction

de l’échantillon et d’un système d’atomisation, ainsi que d’une unité de commande et d’évaluation de

l’instrument. Pour éviter les interférences sur les masses des éléments traces métalliques chrome,

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nickel, cobalt, arsenic et cadmium, utiliser un spectromètre de masse capable de neutraliser ou

de réduire au minimum ces interférences (par exemple, avec cellule de collision et/ou de réaction,

résolution supérieure à 3 000, ou encore équations correctives pour les concentrations plus élevées).

7 Préparation des solutions étalons
7.1 Généralités

Pour toutes les solutions, l’Article 3 fait référence au volume ou au poids. Cela signifie que les étalons et

les échantillons peuvent être dilués en volume ou en poids. Toutefois, il convient d’être cohérent dans le

traitement des étalons et des échantillons.
7.2 Acide nitrique dilué

Obtenu en mélangeant de l’acide nitrique (5.2) avec de l’eau pure (5.1) selon une proportion

d’environ 1 + 9 parts, respectivement.
7.3 Solution de dilution

La composition de la solution de dilution doit présenter la même composition acide (teneur totale et

proportion d’acide) que la solution d’analyse (solution de digestion diluée). Il convient que cette solution

contienne:
— 2,5 parts d’acide nitrique (5.2);
— 0,5 part d’acide chlorhydrique (5.3);
— 97 parts d’eau (5.1).
7.4 Solutions d’étalon interne
7.4.1 Généralités

Il convient que les étalons internes (EI) sélectionnés couvrent toute la gamme de masses des analytes

étudiés et présentent une énergie d’ionisation similaire à l’élément trace métallique pour lequel ils

sont utilisés à des fins de correction. Il doit également être vérifié que la concentration intrinsèque

des étalons internes à analyser est négligeable et qu’ils ne subissent pas d’interférences de la part des

constituants de l’échantillon.

Le rhodium et le lutétium se sont avérés être des étalons internes (EI) appropriés. Il convient de vérifier

que les échantillons en présentent des concentrations intrinsèques négligeables et que les constituants

de l’échantillon n’interfèrent pas avec eux.

Le rhodium est approprié pour le dosage du chrome, du cobalt, du nickel, de l’arsenic, du cadmium

et de l’antimoine, tandis que le lutétium est approprié pour le dosage du plomb. En variante, d’autres

éléments peuvent être utilisés (par exemple, l’indium ou l’iridium). Le scandium, quant à lui, n’est pas

un EI approprié en raison de ses interférences avec le calcium. Les EI de masse (m/z) inférieure à 100 ne

sont pas recommandés, car ils peuvent être interférés par des composants de la matrice.

Les solutions d’étalon interne peuvent être ajoutées à chaque échantillon et à la solution d’étalonnage à

la même concentration, ou peuvent être introduites en ligne au moyen d’un raccord en Y connecté à un

tube de pompage.

La concentration des solutions d’étalon interne doit être comprise entre 1 mg/l et 2 mg/l. En 7.4.2

et 7.4.3, tous les calculs ont été effectués sur la base d’une concentration de 1 mg/l.

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7.4.2 Solution étalon de rhodium, 1 mg/l

Diluer la solution mère de rhodium (5.4.1), 1 + 999, avec la solution de dilution (voir 7.3). Cette solution

d’étalon interne demeure stable à température ambiante pendant 6 mois.
L’indium ou l’iridium peuvent également être utilisés comme étalons internes.
7.4.3 Solution étalon de lutétium, 1 mg/l

Diluer la solution mère de lutétium (5.4.2), 1 + 999, avec la solution de dilution (voir 7.3). Cette solution

d’étalon interne demeure stable à température ambiante pendant 6 mois.
L’indium ou l’iridium peuvent également être utilisés comme étalons internes.
7.5 Solutions étalons
7.5.1 Généralités

Les concentrations de ces solutions étalons sont données à titre d’exemple et il convient de les adapter

aux conditions spécifiques des laboratoires.
7.5.2 Solution étalon mixte à haute concentration, 10 mg/l

Procéder à une dilution au centième des solutions mères d’analytes (5.5), en ajoutant:

— dans le cas de solutions mères mono-élémentaires, 1 part de chacune des 7 solutions pour 93 parts

de solution de dilution (voir 7.3);

— dans le cas d’une solution mère multi-élémentaire, 1 part de cette solution pour 99 parts de solution

de dilution (voir 7.3).

Cette solution étalon à haute concentration demeure stable à température ambiante pendant 6 mois.

7.5.3 Solution étalon mixte à basse concentration, 0,1 mg/l

Procéder à une dilution au centième de la solution étalon à haute concentration (voir 7.5.2), en

ajoutant 1 part de cette solution à 99 parts de la solution de dilution (voir 7.3). Cette solution étalon à

basse concentration demeure stable à température ambiante pendant 3 mois.
7.6 Solution de blanc d’étalonnage

La solution de blanc d’étalonnage consiste en une solution ne contenant aucun des analytes étudiés.

Il s’agit généralement de la solution de dilution présentant une concentration adéquate des étalons

internes appropriés, s’ils ne sont pas introduits en ligne au moyen d’un raccord en Y au cours du

mesurage.
7.7 Solutions d’étalonnage

Les solutions d’étalonnage mixtes sont préparées en diluant la solution étalon mixte à basse

concentration (voir 7.5.3) avec la solution de dilution (voir 7.3) à des niveaux situés dans la gamme

linéaire de l’instrument et dans la gamme de concentrations cibles. Introduire une concentration

adéquate des étalons internes appropriés ou ajouter les étalons internes en ligne, par pompage dans le

flux d’échantillon au moyen d’un raccord en Y. Il convient de préparer au moins 3 solutions d’étalonnage

de différentes concentrations. Ces solutions d’étalonnage doivent être préparées le jour même.

Des exemples de modes opératoires de préparation de solutions d’étalonnage sont détaillés dans

le Tableau 1 (avec ajout des étalons internes dans toutes les solutions d’étalonnage) et dans le Tableau 2

(avec ajout en ligne des étalons internes au moyen d’un raccord en Y).
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Tableau 1 — Exemples de solutions d’étalonnage pour l’ICP-MS — Ajout des étalons internes

dans chaque solution d’étalonnage
Solution d’étalonnage Part(s) de Part(s) de Part(s) de Part(s) de Concentration
solution étalon solution solution solution de en analytes
mixte à basse étalon de étalon de dilution dans la solution
concentration rhodium lutétium d’étalonnage
(7.3)
(7.5.3) (7.4.2) (7.4.3) (µg/l)
7.7.0 Solution de blanc 0 2 2 496 0
d’étalonnage
7.7.1 Solution d’étalo
...

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