化妝品防腐劑布羅波爾的穩定性及其釋放甲醛的研究

劉永龍， 朱禮坪， 黃曉冰， 甘智豪， 黃小茉,3*， 謝小保

1.廣東迪美生物技術有限公司，廣東 廣州 510000；2.廣東省防霉抗菌工程技術研究中心，廣東 廣州 510000；3.廣東省微生物研究所 省部共建華南應用微生物國家重點實驗室， 廣東省菌種保藏與應用重點實驗室，廣東 廣州 510000

布羅波爾全名為2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇，又名為2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇，是化妝品常用的防腐劑之一[1]。在我國2015年版的《化妝品安全技術規范》中規定，布羅波爾的最高允許添加量為0.01%，還需注意避免形成亞硝胺[2]。布羅波爾屬于高效廣譜的殺菌防腐劑, SHEPHERD J A等人研究發現，布羅波爾可以通過釋放出活性氧殺滅大腸桿菌[3]，鄭萍等人研究發現布羅波爾可在較低的濃度下就可起抑菌作用[4]。故布羅波爾除了在化妝品領域，還在建筑涂料[5]、水產養殖[6]、農作物種植[7]和油田工業[8]等領域有著廣泛的應用。

但是，布羅波爾會在一定條件下發生分解[9]，CUI N等人也研究發現，光照會促進水中布羅波爾的分解[10]，此外布羅波爾還有疑似甲醛釋放物的爭議[11]。以上的這些問題，都制約了布羅波爾的應用。本文通過研究布羅波爾在不同的添加量、使用pH、添加溫度、添加后放置時間和檢測方法等條件下的穩定性，并分析其釋放甲醛的情況，為布羅波爾在化妝品應用問題提出一些指導意見。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1主要儀器

HPLC-20A高效液相色譜儀(日本島津公司)、SPD-M20A 230V型光電二極管陣列可見光檢測器(日本島津公司)、InertSustain C18色譜柱、KQ-100DE型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)、XW-80A旋渦混合器(上海淇特分析儀器有限公司)、TG16-WS臺式高速離心機(湖南湘實驗室儀器開發有限公司)、ME204E/02型萬分之一電子天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)、UV752紫外分光光度計(上海箐華科技儀器有限公司)。

1.1.2試劑

甲醇(色譜純)、超純水、乙腈(色譜純)、二硝基苯肼(分析純)、乙酰丙酮(分析純)、乙酸銨(分析純)。

1.2 實驗方法

1.2.1高效液相色譜法測定布羅波爾含量

準確稱取0.500 0 g樣品(防腐劑取10 mg)，用10 mL甲醇溶解，經過充分渦旋1 min、超聲40 min、渦旋1 min、離心10 min、經過0.22 μm有機系濾膜過濾后，進樣5 μL。濾液按表2所示的高效液相色譜法條件，測定布羅波爾含量。最后用DAD檢測器檢測計算，以面積歸一化結果報出數據。

表1 高效液相色譜法測定布羅波爾條件

1.2.2高效液相色譜法測定甲醛含量

準確稱取0.100 0 g二硝基苯肼于試劑瓶中，加入500 mL乙腈(色譜純)，再加3 mL磷酸，搖勻，避光靜置半天后方可使用。

準確取0.500 0 g樣品(防腐劑取10 mg)于10 mL離心管，用二硝基苯肼衍生劑定容至10 mL，先后經過充分渦旋1 min、超聲40 min、渦旋1 min、離心10 min，最后經0.22 μm有機系濾膜過濾后，進樣5 μL。濾液按表2所示的高效液相色譜法條件，測定甲醛含量。最后用DAD檢測器檢測計算，以面積歸一化結果報出數據。

表2 高效液相色譜法測定甲醛條件

1.2.3乙酰丙酮分光光度法測定甲醛含量

將甲醛標準溶液用水逐級稀釋到所需濃度(1 mg/L～4 mg/L)的標準系列溶液。然后準確稱取樣品1.000 0 g于 50 mL 具塞比色管中，加硫酸鈉溶液25 mL，振搖，加水至刻度，于 40 ℃水浴中放置 1 h(其間不時振搖)。取出快速冷卻，轉移至離心管中，離心(3 000 r/min)，過濾，將濾液作為待測溶液。

取待測溶液 5.00 mL 于 10 mL 具塞比色管中，加乙酰丙酮的乙酸銨溶液5.00 mL，搖勻，于 40 ℃水浴中加熱 30 min，室溫下放置 30 min。另取待測溶液 5.00 mL，加乙酸銨溶液5.00 mL，搖勻，與前者同法加熱，作為參比溶液。用 1 cm 的比色皿在 414 nm 波長處測定吸光度，待測溶液和參比溶液的吸光度之差值作為 A。另取甲醛標準溶液及水各 5.00 mL，分別加入乙酰丙酮的乙酸銨溶液5.00 mL，與樣品同法加熱，冷卻。以水為參比溶液，測定其吸光度AS及A0。

2 結果與討論

2.1 pH值對布羅波爾穩定性和甲醛釋放影響

在pH=7的水溶液中，分別加入0.01%、0.05%和0.1%布羅波爾后，攪拌均勻后，在25 ℃下靜置1 h后，用高效液相色譜法檢測布羅波爾和甲醛的含量，結果見表3。

表3 不同pH下布羅波爾穩定性與甲醛釋放情況

不同pH下，布羅波爾穩定性如圖1所示。

圖1 不同pH對布羅波爾穩定性影響

圖1顯示了在不同pH下溶液中布羅波爾的含量，結果表明隨著pH升高，溶液中布羅波爾的含量就越低。圖2顯示了在不同pH下溶液中甲醛的含量，結果表明隨著pH升高，溶液中甲醛的含量就越高。比較圖1和圖2的結果，溶液中的甲醛含量與布羅波爾的分解量呈正相關性。因此，使用布羅波爾時需注意溶液的pH，在堿性體系下布羅波爾更容易分解且能釋放出更多的甲醛。

圖2 不同pH對布羅波爾甲醛釋放量的影響

2.2 時間對布羅波爾穩定性和甲醛釋放的研究

在pH=7的水溶液中加入0.05%布羅波爾，攪拌均勻后，在25 ℃下靜置1 h、24 h、3 d、7 d、14 d、21 d和28 d后，用高效液相色譜法檢測布羅波爾和甲醛的含量，結果見表4。

表4 不同放置時間下布羅波爾穩定性與甲醛釋放情況

溶液中布羅波爾含量隨時間的變化和溶液中甲醛的含量，由圖3所示。

表4發現，在pH=7的水溶液中，布羅波爾穩定性隨儲存時間增加而下降，而甲醛含量也隨時間增加而上升。圖3比較發現，在儲存不超過3 d，布羅波爾和甲醛含量的變化比較明顯，但儲存超過3 d后，兩者變化趨于平緩。這可能是布羅波爾水解存在化學平衡，當超過一定濃度后，布羅波爾其釋放甲醛的量會趨于飽和；放置28 d后，布羅波爾釋放的甲醛含量也僅為13.5 mg/kg，如此低的甲醛含量，并不足以抑制微生物的繁殖，因此，布羅波爾并非通過釋放甲醛起殺滅微生物作用。

圖3 不同放置時間下布羅波爾的穩定性和釋放甲醛情況

2.3 溫度對布羅波爾穩定性和甲醛釋放的研究

在pH=7的水溶液中加入0.05%布羅波爾，攪拌均勻后，在25 ℃、45 ℃、65 ℃和85 ℃下靜置24 h后，用高效液相色譜法檢測布羅波爾和甲醛的含量，結果見表5。

表5 不同溫度下布羅波爾穩定性與甲醛釋放情況

溶液中布羅波爾含量隨溫度的變化和溶液中甲醛的含量，由圖4所示。

通過圖4比較發現，在pH=7的水溶液中，布羅波爾穩定性隨儲存的溫度升高而下降，而甲醛含量也隨溫度升高而上升。上述結果表明了布羅波爾的穩定性和釋放甲醛含量與溫度有一定的關系。

圖4 不同放置溫度下布羅波爾的穩定性

2.4 乙酰丙酮比色法和高效液相色譜法檢測甲醛的比較

在不同品種的化妝品中，分別加入0.01%、0.05%和0.1%的布羅波爾，攪拌均勻后，在25 ℃下靜置24 h。分別采用高效液相色譜法和乙酰丙酮比色法，檢測化妝品中的甲醛含量，結果見表6所示。

表6 乙酰丙酮比色法和高效液相色譜法檢測化妝品中甲醛含量

從表6結果可以看出，采用乙酰丙酮法測甲醛所得的結果，均比采用高效液相色譜法測甲醛的結果要高。比較兩者方法，乙酰丙酮法衍生后通過測吸光度，可能存在布羅波爾自身，或化妝品中其他的一些物質，與乙酰丙酮發生顯色反應，造成了假陽性現象，因而引起檢測結果偏高；而高效液相色譜法采用二硝基苯肼衍生后在352 nm下檢測，甲醛的衍生產物和其他物質的衍生產物出峰時間不同，故可以更精確檢測得到甲醛含量。

在我國2015年版的《化妝品安全技術規范》中規定，化妝品種甲醛含量超過0.05%(等同于500 mg/kg)就需要在標簽上標注“含甲醛”，采用兩者方法檢測所得到的的甲醛含量，均遠遠低于需要標注的要求，因此布羅波爾作為化妝品防腐劑使用時，引起甲醛超標的風險性也較小，需要額外標注情況可能性較低。

3 總結

本文研究了布羅波爾在不同的添加量、使用pH、添加溫度、添加后放置時間和檢測方法等條件下，布羅波爾的穩定性和釋放甲醛情況。研究結果表明，布羅波爾隨著pH、溫度增高，或放置時間的增加，穩定性降低，且產生更高的甲醛。另外，含布羅波爾的化妝品，采用乙酰丙酮比色法因可能存在假陽性現象，其結果比采用高效液相色譜法測甲醛的結果偏高。最后，本次研究發現，在不超過28 d的短期內，布羅波爾可釋放甲醛的含量均遠遠低于甲醛抑菌所需的濃度，因此布羅波爾并非通過釋放甲醛起殺滅微生物作用；此外，布羅波爾作為化妝品防腐劑使用時，且引起甲醛超標的風險性也較小，故化妝品標簽上需標注“含甲醛”可能性較低。

但是，本文研究也僅為簡單，粗略地研究了短時間內布羅波爾的穩定性和釋放甲醛情況，并未涉及超過28 d以上的布羅波爾長時間穩定性，以及其長期釋放甲醛的情況。這些內容，將在今后的工作中繼續加以研究和完善。