化妝品中的防腐劑

早在5000年前，世界歷史上古代文明最發(fā)達的國家：中國、埃及、印度和巴比倫就已將香料用于防腐。戰(zhàn)國時代的《山海經(jīng)》記載了藥物百余種，列舉了“流赭以涂牛馬之病，熏草佩之可以已癘”等。1865年法國科學(xué)家巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）首次證實有機物的發(fā)酵和腐敗是由微生物引起的。

大多數(shù)化妝品富含微生物生長所需的養(yǎng)分，環(huán)境中的微生物一旦進入，即可迅速繁殖，破壞產(chǎn)品的感官品質(zhì)，損害消費者的健康。近年來，化妝品工業(yè)所使用的天然原料和各種功能性添加劑日趨增多，產(chǎn)品更易被微生物所侵蝕。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，消費者的產(chǎn)品安全意識不斷增強，化妝品的防腐問題越來越受到重視。因此，一個良好的防腐體系，對于化妝品產(chǎn)品來說是必不可少的。

目前，世界各國報道的化妝品防腐劑已超過200種，我國現(xiàn)已在化妝品中使用的也有55種。化妝品中防腐體系的建立是一項系統(tǒng)工程，它綜合了化學(xué)、精細化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、毒理學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科的知識。同時，還受到法規(guī)、標準以及配方師的經(jīng)驗、習(xí)慣等因素的影響。

化妝品中的微生物

微生物是一類形體微小，結(jié)構(gòu)簡單，肉眼看不見，必須借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的微小生物，是自然界生態(tài)平衡中一個必要的組成環(huán)節(jié)，其種類至少在10萬種以上。化妝品中的微生物主要有細菌、霉菌和酵母菌。表一是部分類別化妝品及包裝物中發(fā)現(xiàn)的菌群。

化妝品受到微生物污染引起變質(zhì)，有時在產(chǎn)品的外觀上就可以看出來。例如，霉菌和酵母菌較常在包裝蓋邊沿、襯墊和產(chǎn)品表面產(chǎn)生霉點，產(chǎn)品受到微生物污染后一般會出現(xiàn)混濁、沉淀、顏色變化、PH值改變、氣體放出、發(fā)泡和發(fā)脹、氣味變化、破乳或成塊等。有些微生物還會產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)，這些毒素會引起皮膚過敏，嚴重的還會對人體產(chǎn)生傷害作用。

化妝品中微生物的生長條件

1. 水

化妝品中大量的水分使得微生物的生長成為可能。在微生物代謝過程中所有的化學(xué)反應(yīng)，營養(yǎng)的吸收、滲透、分泌和排泄均須有水才能進行。

2. 營養(yǎng)物質(zhì)

化妝品配方的復(fù)雜性為微生物的生長、繁殖提供了豐富的碳源、氮源、無機鹽和生長因子。

3. PH值

產(chǎn)品的PH值影響著微生物細胞壁的電荷和營養(yǎng)物質(zhì)的電離程度，決定著微生物中酶的生長和活性。

4. 溫度

微生物的整個生長過程依賴于各種化學(xué)反應(yīng)，而溫度又影響這些反應(yīng)的速率，也就明顯影響著微生物的生長。

5. 氧

細菌和酵母菌的生長都是需要氧的。除壓力容器外，大多數(shù)化妝品的容器中都可提供其生長所需的氧。

防腐劑的作用機理

1. 使微生物蛋白變性或凝固

微生物體內(nèi)有大量的蛋白質(zhì)，凡能破壞蛋白質(zhì)立體構(gòu)型的因素，均能使蛋白質(zhì)變性或凝固。

2. 干擾微生物的酶系統(tǒng)

微生物胞內(nèi)酶的作用與其活性基團有關(guān)，凡能改變或破壞胞內(nèi)酶活性基團功能的物質(zhì)，均能抑制微生物酶的活性。

3. 改變細胞膜的通透性

陽離子表面活性劑和酚類作用于微生物后，可改變細胞膜結(jié)構(gòu)，干擾其正常功能，進而死亡。

防腐劑的效能評價

防腐劑體系有效性的評價方法有USP（美國藥典）法、CTFA（美國化妝品、洗滌用品和香精協(xié)會）法和線性回歸法。目前，國內(nèi)外普遍采用的防腐劑有效性評價方法是CTFA推薦的一次加菌防腐挑戰(zhàn)性試驗。該方法能夠模擬化妝品生產(chǎn)和使用過程中受到高強度的微生物污染的潛在可能性和自然界中微生物生長的最適條件，使測試結(jié)果更接近現(xiàn)實，從而為保證產(chǎn)品避免由微生物污染造成的損失和保障消費者的健康提供可靠的保證。即在待測樣本中人為地接種若干種類、一定數(shù)量的微生物，在適當?shù)臏囟认屡囵B(yǎng)，定期分離樣本的微生物，并根據(jù)微生物的數(shù)量變化情況評價樣本的抗菌效能。

一次加菌防腐挑戰(zhàn)性試驗的評價標準是：（1）第28天時，樣品中含細菌或霉菌>103cfu/g(ml)，該樣品不能通過微生物攻擊的挑戰(zhàn)性實驗，表明樣品的防腐體系不能有效地起到抑制微生物的作用，產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏和使用中很容易受到微生物的污染。

（2）第28天時，樣品中含細菌或霉菌在102cfu/g(ml)-103cfu/g(ml)，該樣品有條件地通過挑戰(zhàn)性實驗，即當產(chǎn)品中蛋白質(zhì)或其它動植物材料成分不是特別高，同時生產(chǎn)的衛(wèi)生環(huán)境符合要求，包裝物不易發(fā)生二次污染時，該防腐體系可以使用，否則不能。

（3）第28天時，樣品中含細菌或霉菌在10cfu/g(ml)-102cfu/g(ml)，表明該樣品的防腐體系對微生物有較強的抑殺效果，通過挑戰(zhàn)試驗。產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏和使用時不容易受到微生物污染。

（4）從第7天起，樣品中的細菌或霉菌<10cfu/g(ml)，說明該樣品的防腐體系對微生物有特強的抑殺作用，通過挑戰(zhàn)試驗。產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏和使用時很不容易被微生物污染。

根據(jù)經(jīng)驗：（1）當測試進行到第7天時，若細菌和霉菌數(shù)均能降低到103以下時，第28天時的結(jié)果和評價一般都能通過挑戰(zhàn)試驗；（2）當測試進行到第14天時，細菌和霉菌數(shù)在104以上時，第28天時的評價基本都不能通過挑戰(zhàn)試驗。

幾種常用化妝品防腐劑的效果對比

我國2002年版的《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》將化妝品防腐劑歸納在限用物質(zhì)中，共有55種防腐劑被允許在我國使用，并規(guī)定了具體的限用量。

目前，在留存型化妝品中常用的防腐體系主要有：

1. DMDMH（二羥甲基二甲基乙內(nèi)酰脲）和IPBC（碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯）復(fù)配體系。

2. 重氮咪唑烷基脲和IPBC復(fù)配體系。

3. 重氮咪唑烷基脲和尼泊金酯復(fù)配體系。

4. 尼泊金酯類復(fù)配體系。

在洗去型產(chǎn)品中，一般添加異噻唑啉酮（5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮：2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮=3：1）作為防腐劑。但由于該產(chǎn)品對皮膚刺激性大，過敏反應(yīng)概率高，對酵母菌抑制效果差，易失活，加之最新科學(xué)研究認為其有致癌作用等原因，導(dǎo)致其在化妝品中的應(yīng)用日見萎縮。

以下是常用的幾種防腐體系防腐性能對比：

圖1：在非離子膏霜體系中，將混合細菌的菌落總數(shù)控制在小于10cfu/g時，所需要的防腐劑最低濃度

其中，試驗菌為：銅綠假單胞菌（ATCC 9027）、金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）、大腸桿菌（ATCC 8739）。

1. Glydant Plus Liquid含DMDMH（70.0％）+IPBC（2.5%）＋1，3-丁二醇（4.5%）+水（23.0%）；

2. Liquid Germall Plus含丙二醇（60.0％）＋重氮咪唑烷基脲（39.6%）+IPBC（0.4%）；

3. Germaben II含丙二醇（56.0％）＋重氮咪唑烷基脲（39.6%）+尼泊金甲酯（11.0％）＋尼泊丙酯（3.0％）。

圖2：在非離子膏霜體系中，將混合霉菌的菌落總數(shù)控制在小于10cfu/g時，所需要的防腐劑最低濃度

其中，試驗菌為：黑曲霉菌（ATCC 16404）、白假絲酵母（ATCC 10231）。

圖1和圖2的數(shù)據(jù)表明，在非離子膏霜體系中，Glydant Plus Liquid在0.2%的添加量下即可將菌落總數(shù)控制在10cfu/g以下。而達到同樣的效果水平，Liquid Germall Plus需要達到0.8%的添加量，Germaben II則需要多于0.8%的添加量。

圖3：在非離子膏霜體系中，將混合細菌的菌落總數(shù)控制在小于10cfu/g時，所需要的防腐劑最低濃度

其中，試驗菌為：銅綠假單胞菌（ATCC 9027）、金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）、大腸桿菌（ATCC 8739）。

1. Phenonip含苯氧基乙醇（72％）＋尼泊金甲酯（17％）＋尼泊金乙酯（2％）＋尼泊金丙酯（2％）；

2. Nipaguard MPA含苯甲醇（73％）＋尼泊金甲酯（18％）＋尼泊金丙酯（9％）；

3. LiqualPar Optima含苯氧基乙醇（70％）＋尼泊金甲酯（15％）＋尼泊金異丙酯（5％）＋尼泊金異丁酯（5％）＋尼泊金丁酯（5％）。

圖4：在非離子膏霜體系中，將混合霉菌的菌落總數(shù)控制在小于10cfu/g時，所需要的防腐劑最低濃度

其中，試驗菌為：黑曲霉菌（ATCC 16404）、白假絲酵母（ATCC 10231）。

圖3和圖4的數(shù)據(jù)表明，在非離子膏霜體系中，Phenonip在0.52%的添加量下可將菌落總數(shù)控制在10cfu/g以下。而達到同樣的效果水平，Nipaguard MPA需要多于0.6%的添加量，LiqualPar Optima則需要達到1%的添加量。

圖5：在陰離子蛋白香波中，將混合霉菌的菌落總數(shù)控制在小于10cfu/g時，所需要的防腐劑最低濃度

其中，試驗菌為：黑曲霉菌（ATCC 16404）、白假絲酵母（ATCC 10231）。

圖5的數(shù)據(jù)表明，在陰離子蛋白香波體系中，Glydant Plus Liquid在0.1%的添加量下即可將菌落總數(shù)控制在10cfu/g以下。而達到同樣的效果水平，尼泊金甲酯與尼泊金丙酯復(fù)配物需要達到0.6%的添加量，LiqualPar Optima則需要多于0.8%的添加量。

以上的對比數(shù)據(jù)表明，以DMDMH和IPBC為主要活性成分的Glydant Plus Liquid，對化妝品中幾種具有代表性的微生物，有著良好的抑制作用。值得一提的是，其他相關(guān)資料表明，Glydant Plus Liquid還具有極低的刺激性、極佳的產(chǎn)品穩(wěn)定性和使用方便等特點。

然而，認為隨意選擇一種防腐劑就可能解決問題，或者認為在一種產(chǎn)品中效果良好的防腐體系，用在另一種產(chǎn)品中使用就可以放心的想法是不可取的。每一種化妝品的防腐體系能否抵御使用過程中微生物侵襲的潛在可能，是必須通過試驗加以證實的。隨著日化行業(yè)的迅猛發(fā)展，行業(yè)間技術(shù)的相互滲透，以及我國相關(guān)法律法規(guī)的健全，相信會有更多安全、高效、廣譜的防腐劑或防腐技術(shù)，應(yīng)用到日化行業(yè)中來。