化妝品防腐保濕劑的應用進展及發展趨勢

廖子逸

(上海工程技術大學 化學化工學院，上海　201620)

1　化妝品簡介

化妝品是通過涂抹、噴灑、拍打于人體表面包括頭發、皮膚、指甲等，以達到清潔、保養、美化外觀等目的的精細化工產品。

化妝品的歷史悠久、種類繁多，可以根據效果、用途、劑型、對象、功能等分類。化妝品原料大抵可分為兩大類：基質原料和輔助原料。前者作為主要原料，對化妝品的功能效果起決定性作用，成分比例也占主要部分；而后者主要負責改善化妝品的質地、氣味、色澤等，起到額外的優化作用，用量隨不一定大，卻也非常重要。

油性原料、表面活性劑、保濕劑、粉料、染料、防腐劑、抗氧化劑、香料及其他原料為化妝品中主要的基質原料組成。

2　化妝品中防腐保濕劑的用途

人體主要依靠由水、脂類、天然保濕因子組成的天然保濕系統維持皮膚的健康狀態，因此化妝品中的保濕劑起到模擬該系統，為皮膚提供暫時性的保護、減少損傷并促進修復的作用。為達到這一目的，保濕劑中通常含有大量的水分，多元醇類，氨基酸類等。其中氨基酸類別下的蛋白質類保濕劑的保存相當不易，除了自身常見的酸敗現象，也易受到微生物感染。為了在化妝品的生產和使用過程中保持產品質量，適當劑量的防腐劑添加不僅不會危害人體健康，還能在一定程度上抑制或殺滅微生物，是一種保證產品質量安全的有效手段。隨著國家對化妝品添加劑的把控提升，國內消費者對于化妝品的選擇也變得謹慎起來，因此各類化妝品品牌制造商對防腐劑的選擇也更為慎重，帶動了防腐劑的趨勢變化。

3　化妝品的防腐保濕劑種類及應用進展

出于安全問題的考慮，早期使用頻率最高的尼泊金酯類防腐劑在近幾年新產品中的選用頻率快速下降，而具備低致敏性等特性的醇類防腐劑，如苯氧乙醇類防腐劑的選用頻率則顯著增加。以下介紹常用防腐保濕劑的特點及其發展趨勢。

3.1　苯氧乙醇

苯氧乙醇，一種不溶于水，具有輕微芳香氣味的無色油狀液體。可由乙二醇和苯酚醚化而成，是一種典型的化學合成化妝品，組分為2-苯氧基乙醇。自上世紀50年代初以來，苯氧乙醇就作為防腐劑廣泛用在化妝品中，近年來又由于低致敏性，使用趨勢不斷擴大。苯氧乙醇通過作用于細胞膜上增大鉀離子的通過率，降低酶的活性，以此抑制細胞生長，達到抗菌效果。雖然苯氧乙醇具有廣譜抗菌效果，但其通常與其他防腐劑聯用，如季銨鹽類等。苯氧乙醇在化妝品中的有效濃度應大于0.5%，但使用最高濃度不應超過1%。

3.2　尼泊金酯類

尼泊金酯類，化學名稱為對羥基苯甲酸酯類，包括羥苯甲酯、苯甲酸甲酯、羥基苯甲酸甲酯，是一種無臭無味的無色或白色結晶粉末，易吸收空氣中水分而結塊，易溶于醇、醚和丙酮，極微溶于水。

尼泊金酯類通過破壞微生物的細胞膜，使細胞內的蛋白質變性，進而抑制細胞中呼吸酶系及電子傳遞酶系的活性，以達到殺菌效果。由于尼泊金酯的酯鏈長度長，水溶性差，在使用時應注意溶劑的選擇。由于尼泊金酯類中的分子態起抗菌的主要作用，在pH值為3.5～8.5的配方中均可適用。但在堿性環境下會水解進而失去防腐效果，因此為更好的發揮其防腐作用，配方的酸堿性也應加以注意。

在超過50年的使用歷史中，尼泊金酯的適用范圍廣，使用量大。美國FDA認為尼泊金酯屬于一般認為安全成分，被腸胃和皮膚吸收后可在體內水解隨尿液排出。但由于過敏反應和潛在老化肌膚的風險，尼泊金酯在安全性上的爭議不斷。越來越多的化妝品品牌也以不含尼泊金酯作為宣傳賣點。

在我國的化妝品衛生規范中，對羥基苯甲酸酯類防腐劑在化妝品中單一酯的最高限量為0.4%，混合酯為0.8%。過量使用可能引起皮膚炎癥。

3.3　甲醛釋放體防腐劑

甲醛釋放體類防腐劑是指通過緩慢釋放極少量的游離甲醛以達到殺滅細菌等微生物的防腐劑，一定程度上保證了化妝品的品質。目前DMDMH(1,3-二羥甲基-5,5-二甲基乙內酰脲)、咪唑烷基脲、重氮咪唑烷基脲等作為主流甲醛釋放體類防腐劑被運用于化妝品配方中。

甲醛釋放體防腐劑在上世紀70年代首次運用于化妝品的防腐，在幾十年的安全應用中，它的使用范圍及使用量不斷擴大。甲醛釋放體的化學結構包含甲醛供體，隨著時間以已知釋放速度緩慢釋放甲醛。甲醛釋放體類防腐劑主要以水合甲醛的形式存在于化妝品配方體系中。甲醛在不高于0.2%濃度的情況下可用于化妝品的殺菌防腐，與其他殺菌劑的聯用還可實現廣譜殺菌效果。

但在高于此濃度的情況下甲醛會對皮膚及黏膜產生刺激作用，直接與皮膚接觸還會產生致敏作用；在高濃度情況下有致突變性及致癌性。國際癌癥研究機構將其分類為已知的人類致癌物，同時美國環境保護局也將其分類為可能的人類致癌物。隨著人們的健康意識不斷增強，加之媒體輿論的宣傳作用，消費者開始產生對甲醛安全問題的擔憂，市面上也出現了不少以不含甲醛緩釋體防腐劑為賣點的化妝品。

3.4　甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮的混合物 (CMIT，MIT)

該混合物主要成分為2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，簡稱MIT。為無色透明或淡黃色液體，有一定氣味，易溶于水、醇，難溶于油。甲基氯異噻唑啉酮為其中主要雜質成分，比例為1∶3時可用作防腐劑。室溫下狀態穩定，可保存長達一年時間。其自身為一種高效的抗微生物藥物，具有廣譜抑菌能力，可有效殺滅細菌、真菌等，易被生物降解為無毒無污染物質、對環境及人體無害，與多種原料如乳化劑、表面活性劑等配伍性好，加之有效濃度低、適用pH范圍大等特點，被廣泛運用在化妝品中起防腐殺菌作用。

歐盟消費者安全科學委員會認為該混合物作為防腐劑用于沖洗類產品中的濃度應低于0.0015%，我國衛生部則規定甲基異噻唑啉酮作為防腐劑在化妝品中的最大添加濃度為0.01%。

3.5　甲基異噻唑啉酮(MIT)

甲基異噻唑啉酮亦稱甲基異噻唑啉，簡稱為MIT或MI，因化學結構與甲醛類似，具有致癌性，同時具有細胞毒性與神經毒性。雖然在本世紀初作為防腐劑廣泛運用于化妝品、洗劑、保濕劑、衛生巾等個人護理用品，但出于對消費者的安全考慮，歐盟消費者安全科學委員會將其定為接觸致敏劑。因此患有濕疹或皮膚過敏者最好不要使用含有該防腐劑的產品，人體常接觸致敏物質可能導致免疫系統疾病。

3.6　碘丙炔醇丁基氨甲酸酯(IPBC)

碘丙炔醇丁基氨甲酸酯作為氨基甲酸酯類防腐劑中的一種其英文簡稱為IPBC，全稱為 3-iodo-2-propynyl-butyl-carbamate，其主要成分為碘代丙炔基氨基甲酸丁脂。最初被運用于涂料配方中起防腐作用。后因其對皮膚的低致敏性，在低濃度下對霉菌及真菌的抑殺作用良好，與多種化妝品成分的配伍性好等特點，在上世紀90年代獲批運用于化妝品中。為達到廣譜防腐效果，IPBC多與雙羥甲基咪唑烷基脲、乙內酰脲等防腐劑聯用于離去型化妝品中，如淋洗類化妝品，同時應避免使用在噴霧類產品中，應其在人體吸入后具有神經毒性及肝臟毒性等。歐盟規定其最高使用濃度為0.02%，在高于0.1%濃度的情況下易導致皮膚問題，高于0.5%時會對皮膚產生刺激性。

4　發展趨勢

化妝品的歷史悠久、種類繁多，早期的防腐劑多為鈉鹽、醇、酚、酯、有機汞等，由于對人體健康室溫損害目前已不再使用。即使是使用歷史超過50年，使用量極大的尼泊金酯類，也因為安全問題而受到爭議。可見除了對化妝品多樣性的追求，對于產品本身的安全性也是消費者考慮的重點。因此使用于化妝品中的防腐劑也應隨現代化工產業的發展而不斷改進，以符合綠色、環保的主流理念。因此提取于植物中的天然防腐劑已成為當前化妝品開發的潮流。

植物中具有的復雜化學成分，根據其特有的生物活性可以起相應的抑制微生物活性的作用。不同的植物提取物可包含對同種細菌的同種活性成分或不同活性成分。目前生物堿、酚類化合物、萜類、黃酮類等作為植物提取物中的主要抑菌成分。

4.1　生物堿

生物堿多指包含堿性氮原子存在于動植物體內的化合物，其中大多數具有含氮素的復雜環狀結構，因此具有結構多樣性特點。目前發現的生物堿種類大約在10000種左右，根據其基本結構，主要可分為60種，如：二萜類、異喹啉類、吲哚類、咪唑類等。多數生物堿為結晶形固體或非結晶形粉末，少數在常溫下呈液態。大多數生物堿為氨基酸的衍生物，具有苦味，大多呈現堿性反應，但由于其種類繁多也存在呈中性、酸性及兩性的情況。大多數生物堿不溶或難溶于水中，易溶于有機溶劑。又由于其含有不對稱碳原子，因而具備旋光性。生物堿多存在以次生代謝物存在，如從花椒屬植物的樹皮中提取分離出新的生物堿，從披葉黃華的種子中分離得到的鷹爪豆堿等。前者被證實對芽枝霉有很強的抑制作用[4]，而后者對灰葡萄孢菌具有較強的抑制作用[5]。

4.2　酚類化合物

酚類化合物是芳烴類的含羥基化合物。根據其揮發程度可分為揮發性酚和不揮發性酚；而根據其分子中所含的羥基數目可分為一元酚和多元酚；存在于植物內的酚類稱為內源性酚，其余則為外源性酚。厚樸中的厚樸酚[6]，小青楊中的鄰苯二酚[7]，紫金牛中的紫金牛酚，都是很好的抑菌物質。丁香中的丁香酚，對黃曲霉、產黃青霉、黏紅酵母和大腸桿菌等均有明娘的抑制作用[8]。茶多酚對一些常見的腐敗細菌和霉菌有明顯的抑制作用[9]。茶多酚對金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、枯草桿菌的抑制作用特別強[10]。

4.3　萜類

萜類指自然界中由整數個異戊二烯組成的烴類化合物及其含氧衍生物，因此又稱萜類為異戊二烯類化合物。萜類的種類繁多，目前已發現共計超過22000種，其中大部分萜類存在于植物體內，根據近幾年的研究，多種萜類化合物也在海洋生物體內被發現。萜類化合物可大致分為：單帖類、倍半萜類、二萜類和三萜類。

萜類化合物大多易溶于有機溶劑，難溶于水，但可在成苷后易溶于熱水。由于其結構多樣性，萜類化合物的物理性質也有所不同。如小分子量的萜類化合物多為具有揮發性的油狀液體，而隨著分子量的增大，多以固體結晶形式存在；大多數萜類化合物中含有大量的不對稱碳原子，因而具有旋光性。而分子數較少的萜類化合物大多具有高折射率；多數萜類化合物為苦味，但也有部分可作為甜味劑。

萜類化合物因具有芳香性，而被作為化妝品中的天然香料。從AY Mensah[11]的研究可以發現萜類化合物還具備作為天然防腐劑的可能性：從球花醉魚草中分離得到的4種萜烯類化合物對紅色毛癬菌、絮狀表皮癬菌等有很好的抑制作用。

4.4　黃酮類

黃酮類指具有2-苯基色原酮結構的衍生物，多數以植物次生代謝產物的形式存在于自然界中。少數以游離形式存在，多數以與糖結合為苷類或碳糖基的形式存在。根據其結構特點可分為黃酮類、黃酮醇類、二氫黃酮類、二氫黃酮醇類等。 大多數的黃酮類化合物以固體晶體形式存在，但也有少部分的狀態為粉末形式。

黃酮類化合物的結構多樣，且具有多種生物活性。如其酚羥基上的氫原子可與過氧自由基結合為黃銅自由基，通過終止自由基的鏈式反應達到抗氧化的效果；多數黃酮類化合物被發現對包括革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌在內的多種微生物具有抑制作用，如：Lu Y H[12]等從貫葉連翹的地卜部分分離得到新黃酮苷、槲皮苷和槲皮素，對長蠕孢霉具有抑制作用；馬慶一等[13]從桔皮中分離出橙皮甙，對大腸桿菌、葡萄球菌、枯草桿菌、青霉、黑曲霉、根霉和毛霉有顯著抑制作用。

4.5　其他抑菌成分

存在于植物中包括有機酸、醛類、醌類和糖苷在內的多種其他化合物，也被發現具有一定的抑菌活性。如茶葉中的茶多酚就對金黃色葡萄球菌、酵母菌等具有抑制作用；孫墨瓏等[14]從薔薇科核桃楸新鮮根皮、枝皮、青果皮中分離獲得胡桃醌，也被發現在6.25 μg/mL濃度下對大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、金黃色葡萄球菌及白色念珠菌具有抑制作用。

5　結束語

防腐劑作為保證化妝品品質的重要組成部分，在保證產品質量的前提下，也應最大程度上保證人體健康。作為消費者的訴求，這一目標也將是防腐保濕劑的研究熱點，所以從植物中提取抗菌成分作為天然防腐劑是具有現實意義的研究方向。

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