化妝品防腐劑作用機(jī)理

1、化裝品防腐劑作用機(jī)理1、防腐劑的定義簡而言之,防腐劑就是指可以阻止微生物生長的物質(zhì).在化裝品中,防腐劑的作用是保護(hù)產(chǎn)品,使之免受微生物污染,延長產(chǎn)品的貨架壽命；保證產(chǎn)品的平安性,預(yù)防消費(fèi)者因使用受微生物污染的產(chǎn)品而引起可能的感染.化裝品受到微生物污染引起變質(zhì),一般情況下,在外觀就能夠反響出來.如霉菌和酵母菌經(jīng)常在產(chǎn)品的包裝邊沿等地方出現(xiàn)霉點；受微生物污染的產(chǎn)品出現(xiàn)混濁、沉淀、顏色變化、PH值改變、發(fā)泡、變味,如果是乳化體那么可能出現(xiàn)破乳,成塊等.如果防腐劑添加的量不夠,那么可能出現(xiàn)微生物適應(yīng)周圍的生長環(huán)境,產(chǎn)生抗藥性,從而導(dǎo)致防腐失效.2、防腐劑的作用機(jī)理化裝品中微生物的生存和繁殖是依賴于一些

2、環(huán)境因素的：物理方面的有溫度、環(huán)境PH值、滲透壓、輻射、靜壓；化學(xué)方面的有水源、營養(yǎng)物質(zhì)C、N、P、S源、氧、有機(jī)生長因子.基于此,可以簡單總結(jié)防腐劑的作用機(jī)理有：1在一些油膏類等含水量很低的產(chǎn)品中,微生物一般情況下是很難生長的；2對于大多數(shù)細(xì)菌來說,最適合生長的PH范圍是接近中性,強(qiáng)酸及強(qiáng)堿不適合微生物的生長,比方常見的果酸產(chǎn)品,防腐效果通常會平行好過中性產(chǎn)品；3提升或降低滲透壓會可導(dǎo)致細(xì)胞膜的破裂,也可引起膜的收縮和脫水；4另外外表張力也是影響微生物生長的原因之一,在一些外表活性劑用量很高的中,微生物也是不容易生長,在這個方面,陽離子外表活性劑表現(xiàn)比擬突出,而陰離子及非離子對微生物的生理毒

3、性那么很 小.5在一般情況下,細(xì)菌最適宜生產(chǎn)的溫度為30C-37C,而霉菌及酵母菌為 20C25C,所以可以采用高溫消毒的方法,但個別芽胞菌在適應(yīng)環(huán)境后,生成保護(hù)膜,即使80C90c高溫下短時間內(nèi)也無法將其殺滅.防腐劑對微生物的作用,只有在足夠的濃度與微生物直接接觸的情況下,才能產(chǎn)生作用.防腐劑最先是與細(xì)胞外膜接觸,吸附,穿過細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)內(nèi),然后才能在各個部位發(fā)揮藥效,阻礙細(xì)胞繁殖或?qū)⑵錃⑺?實際上,主要是防腐劑對細(xì)胞壁和細(xì)胞膜產(chǎn)生的效應(yīng),另外是對影響細(xì)胞新陳代謝的酶的活性或 對細(xì)胞質(zhì)局部遺傳微粒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響.3、防腐劑的分類大多數(shù)的防腐劑都是通過與細(xì)胞膜接觸后,與細(xì)胞壁的某些組份,主要是

4、與蛋白質(zhì)反響,破壞微生物細(xì)胞的保護(hù)結(jié)構(gòu)或干擾細(xì)胞的新陳代謝,影響細(xì)胞的正常生長秩序,從而到達(dá)防腐的目的,陽離子那么主要是通過影響其滲透壓,使細(xì)胞膜破裂,收縮和失水,從而進(jìn)行殺菌.按目前化裝品領(lǐng)域比擬常用的幾十種防腐劑,并對其按活性物進(jìn)行分類.1、咪吵烷基月尿ISP公司的 Germall115、Germall n、Germaben n-E、Germallplus、GermallIS-45.在杰美系列中,主要 成份是咪吵烷基月尿類,是一個甲醛的供體,在應(yīng)用的過程中通過緩慢釋放甲醛而到達(dá)殺菌的目的.Germall115的主要成份為咪口坐烷基月尿,其抗菌活性比 Germall n 雙咪口坐烷基月尿差,

5、 Germaben n-E為尼泊金酯類的復(fù)配物,在對付霉菌、酵母菌方面比單組分方面有優(yōu)勢.Germallplus、GermallIS-45為碘代丙快基丁基甲氨酸酯的復(fù)配物,市場反響效果也不錯,但是注意預(yù)防中可能存在的抑制其活性的成分,另外防腐劑中1%的碘代丙快基丁基甲氨酸酯水溶性較差,在操作時,如果未用有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解,也可能會影響其防腐效果.GermallIS-45是白I ISP公司銷售的較新的品種,其中增含有尼泊金甲酯5%,此舉增強(qiáng)了對霉菌、酵母菌抑制水平.2、已內(nèi)酰月尿LONZA公司的glydantplus、DMDMH , NIPA公司的DMDMH.本類產(chǎn)品也是甲醛供體.glydantp

6、lus是碘代丙快基丁基甲氨酸酯的復(fù)配物,碘代丙快基丁基甲氨酸酯的含量為5%.此外LONZA還提供據(jù)稱活性物達(dá)50%的liquidglydantplus 丙二醇溶液,也需注意中的復(fù)原劑等組分可能會對其產(chǎn)生抑制作用.3、異曝睫咻酮羅門哈斯公司的 KathonCG、950, LONZA公司的 isocilpc, S&M 公司的 EUXYLK100 EUXYLK727 本類產(chǎn)品也是甲醛供體.LONZA公司的isocilpc是由二種異醺坐咻酮組成,配方中增加23%的鎂鹽進(jìn)行增效,主要是改變滲透壓.K727是甲基二澳戊二睛的復(fù)配物.而EUXYLK100那么是苯甲醇的復(fù)配物,這對于氣相部分也有相當(dāng)?shù)姆栏?/p>

7、.4、尼泊金酯類對羥基苯甲酸酯浙江圣效、ISP公司的liquaparoil 、S&必司的EUXYLK300 NIPA的phenonip等.本類防腐劑是目 前應(yīng)用最廣泛的防腐劑之一,但用量相對較大,隨著碳鏈的增長,其水溶性相逐漸變差,影響其在水相中 的分配率.其防霉效果比擬突出.尼泊金甲酯水溶性最好,?？梢灾苯犹砑釉谒啵欢岵唇鹨阴?、丙 酯、丁酯和異丁酯那么傾向于溶解在油相中.尼泊金甲酯是適用于酸性體系的防腐劑,當(dāng) pH5時,本身具有77%的最高抑菌活性,pH7時為63%, 當(dāng)時接近50%.所以,體系中尼泊金酯的活性可以主要通過降低體系的pH值得到改善,通常是或更低,雖然有時他們也能在 pH值

8、略高些的體系中保持其成效.5、季鏤鹽-15這類產(chǎn)品目前只有 DowChemical公司的Dowicil200 . Dowicil200 不會稀放甲醛,但其抗氧化復(fù)原能 力比ISP公司的杰美要好.在一些易變色的配方中通常的作法可以添加少量的亞硫酸鹽進(jìn)行預(yù)防.6、國產(chǎn)凱松-CG化學(xué)結(jié)卞同第3類浙江圣效的CY-1、山東明達(dá)的MD-200R江蘇新科的新科-99、陜西華潤的KS-1、西安先鋒的XF-1. 本類產(chǎn)品也是甲醛的供體.在使用方面對PH值比擬敏感,在偏酸性的環(huán)境中能發(fā)揮非常好的防腐作用,用量很少,大約 就能發(fā)揮很好的作用.但在堿性環(huán)境中,那么會失去其防腐活性.在本類產(chǎn)品中,為增加其防腐活性,其中

9、會添加鎂鹽,以提升其滲透壓,故在使用本產(chǎn)品的時候必須考慮原料之間的相容性問 題,以免發(fā)生沉淀,特別是在透明產(chǎn)品中,要十分小心.此外,胺類、硫醇、硫化物、亞硫酸鹽、漂白劑 也可使凱松失活.7、另外還有苯甲酸/苯甲醇及衍生物防腐劑、醇類及衍生物防腐劑,其中比擬有代表性的有苯氧基乙醇,它是很好的溶劑和防腐劑,在防腐劑的配制中經(jīng)常被作為溶劑來 溶解其他油溶性的防腐劑,但它本身可作為一個乳化劑,所以在使用時要考慮其對產(chǎn)品自身的影響.而也 需要注意苯氧乙醇在某些高 pH值情況下出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況.8苯甲酸/苯甲酸鈉/山梨酸鉀苯甲酸/苯甲酸鈉/山梨酸鉀主要用在食品方面,所以把它們列在一起.其防腐作用機(jī)理是：苯

10、甲酸類 防腐劑是以其未離解的分子發(fā)生作用的,未離解的苯甲酸親油性強(qiáng),易通過細(xì)胞膜,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),干擾霉 菌和細(xì)菌等微生物細(xì)胞膜的通透性,阻礙細(xì)胞膜對氨基酸的吸收,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的苯甲酸分子,酸化細(xì)胞內(nèi) 的儲堿,抑制微生物細(xì)胞內(nèi)的呼吸酶系的活性,從而起到防腐作用.這類防腐劑也屬于酸性體系有效的類別,山梨酸和苯甲酸于pH7時無活性,于pH5時分別呈現(xiàn)出37%和13%的活性,因此它們應(yīng)在偏酸性的介質(zhì)中應(yīng)用.9布羅波爾布羅波爾Bronopol 是2-澳-2-硝基-1,3-丙二醇的簡稱,具有廣譜抑菌作用,能有效地抑制大多數(shù) 細(xì)菌,特別是對革蘭氏陰性菌抑菌效果極佳.在高溫和堿性條件下不穩(wěn)定,在太陽光照下顏色變深

11、.布羅 波爾可與大多數(shù)外表活性劑配伍,但當(dāng)在化裝品原料中含有-SH基團(tuán)的物質(zhì),如半胱氨酸等,會降低布羅波爾的抑菌活性.另外,金屬鋁也能降低布羅波爾的抑菌活性.10 IPBCIPBC的英文名稱3-iodo-2-propynyl-butyl-carbamate ,主要成分為碘代丙快基氨基甲酸丁脂,具有 廣譜抗菌活性,尤其是對霉菌及酵母菌有很強(qiáng)的抑殺作用.配伍性佳,可與化裝品中存在的各種組分相配 伍,試驗結(jié)果說明其抑菌水平不受化裝品中外表活性劑、蛋白質(zhì)以及中草藥等添加物的影響.11三氯新三氯新的INCI命名為Triclosan ,用量低時可作為防腐劑使用.用量高時,由于對對引起感染或病原 性革蘭氏陰

12、性菌、真菌、酵母及病毒如甲、乙肝、狂犬病毒、艾滋病毒HIV等具有廣泛、高效的殺滅及抑制作用,所以可也用在消毒類產(chǎn)品中.在高濃度用量時,作為殺菌劑使用,其機(jī)理是可直接破壞細(xì)菌細(xì)胞膜,造成胞質(zhì)中蛋白質(zhì)及核酸的不可逆變性,導(dǎo)致低分子量的細(xì)胞內(nèi)溶物滲出,細(xì)菌死亡.在低濃度用量時,作為抑菌劑使用,其機(jī)理是作用在細(xì)菌細(xì)胞膜上,阻礙細(xì)菌對生長必需的氨基酸、 尿喀咤等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,從而抑制細(xì)菌的產(chǎn)生,在極低濃度時勢MIC而能發(fā)揮這種作用.防腐劑的種類繁多,不勝枚舉,這里是列舉了化裝品領(lǐng)域中比擬常用的種類.總的來說,大局部的防 腐劑都對強(qiáng)氧化復(fù)原的化學(xué)試劑敏感,由于他們是通過與微生物細(xì)胞中的各個靶點進(jìn)行化學(xué)反

13、響,干擾細(xì) 胞的新陳代謝,破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu).而季鏤鹽類等是通過影響微生物細(xì)胞的滲透壓進(jìn)行防腐的.而因在使用 防腐劑時,應(yīng)考慮配方中各個組分對防腐劑的影響,才能使防腐劑發(fā)揮最大的作用.4、無添加防腐劑隨著科研水平的進(jìn)步,業(yè)界對防腐劑的平安性研究也越來越深入,許多傳統(tǒng)有被使用的防腐劑,都被 證實具有一定的負(fù)面作用.所以,平安的“無添加防腐劑的產(chǎn)品概念,這些年從日本傳入以來,甚受市 面歡送.只是由于技術(shù)層面的原因,仍未完全普及.但是,如果某一天,配方師們解決了不含防腐劑體系 的防微生物問題,相信“無添加的產(chǎn)品會占有更大的市場比例.防腐劑的隱憂包括：DMDM HS心釋放的甲醛；卡松系列：含氯,可能對某些

14、膚質(zhì)有刺激；布羅波爾：可能導(dǎo)致致癌物質(zhì)亞硝胺的形成；IPBC:可能導(dǎo)致攝入碘；尼泊金酯類：近年來對尼泊金酯類的關(guān)注越來越多,主要集中于兩點.一點是對羥基苯甲酯酯類的苯 環(huán),在極低的濃度能被檢測出來,而且由于其是親脂性的,所以在脂肪組織中的某種累積可能會發(fā)生.另 一點是對羥基苯甲酸防腐劑類,特別是對羥基苯甲酸丁酯,在特定的測試系統(tǒng)中已經(jīng)證實能顯示某種模擬 女性激素雌激素的水平.從對羥基苯甲酸甲酯到n-對羥基苯甲酸丁酯和異羥基苯甲酸丁酯,雌激素活性隨著煌基鏈長度而增加.當(dāng)然,也有一種論點是,對羥基苯甲酸類是功能性酯,能被活體組織中存在的酶輕 易水解,所以并不會對人體平安和生理系統(tǒng)帶來影響.三氯新：

15、已被證實是對環(huán)境有負(fù)面影響的原料；5、防腐劑的復(fù)配性通常來講,某一種防腐劑只是對某一特定菌落才有殺滅或是抑制效果的,所以,出于以下考慮,有必 要進(jìn)行化裝品配方中的防腐劑復(fù)配研究.1拓寬抗菌譜：某種防腐劑對一些微生物效果好而對另一些微生物效果差,而另一種防腐劑剛好相 反.兩者合用,就能到達(dá)廣譜抗菌的防治目的.2提升藥效：兩種殺菌作用機(jī)制不同的防腐劑共用,其效果往往不是簡單的疊加作用,而是相乘作 用,通常在降低使用量的情況下,仍保持足夠的殺菌效力.3抗二次污染：有些防腐劑對霉腐微生物的殺滅效果較好,但殘效期有限,而另一類防腐劑的殺滅 效果不大,但抑制作用顯著,兩者混用,既能保證貯存和貨架質(zhì)量,又可

16、預(yù)防使用過程中的重復(fù)污染.4提升平安性：單一使用防腐劑,有時要到達(dá)防腐效果,用量需超過規(guī)定的允許量,假設(shè)多種防腐劑 在允許量下的混配,既能到達(dá)防治目的,又可保證產(chǎn)品的平安性.5預(yù)防抗藥性的產(chǎn)生：如果某種微生物對一種防腐劑容易產(chǎn)生抗藥性的話,它對兩種以上的防腐劑 都同時產(chǎn)生抗藥性的時機(jī)自然就困難得多.6、防腐劑的化學(xué)相容性在防腐劑的使用中,需要十分注意體系各原料與其的相容性.相容性是指防腐劑可以與內(nèi)容物的組 分、包裝材料、特定物質(zhì)等發(fā)生作用,引起效果降低甚至失效或相反,增效的過程,如果是失效的相容 性,那么需引起重視.下面列出的方面僅供參考,需要在實際配方研發(fā)和生產(chǎn)過程中,不斷加以積累、總結(jié) 和

17、補(bǔ)充,方能盡可能全面的掌握防腐劑的化學(xué)相容性問題.1化裝品中的某此組成材料如碳水化合物、滑石粉、金屬氧化物、纖維素等會吸附防腐劑,降低其 效力.2產(chǎn)品中含有淀粉類物質(zhì),可影響尼泊金酯類的抑菌效果.3高濃度的蛋白質(zhì)氨基酸一方面可能通過對微生物形成保護(hù)層,降低防腐劑的抑菌活性,另一 方面又能促進(jìn)微生物的增長.4金屬離子如 Mg2+、Ca2+、Zn2+,對防腐劑的活性有很大的影響,一般情況下,過量的金屬離子在 香料、潤滑劑、天然或敏感的化合物中易形成難溶物或發(fā)生催化氧化反響.5防腐劑可和化裝品的某些組分形成氫鍵如山梨酸與某些組分或螯合物如增稠劑中的鐵離 子,通過“束縛或“消耗的方式,降低防腐體系的效

18、能.6少量外表活性劑劑能增加防腐劑對細(xì)胞膜的通透性,有增效作用,但是量大時會形成膠束,吸引 水相中的防腐劑,降低了防腐劑在水相中的含量,影響了其殺菌效能.7某些防腐劑和外表活性劑如硫酸鹽酯、碳酸鹽酯、含氮外表活性劑作用、和色素?zé)晒馊?料作用、和包裝材料塑料、金屬、橡膠作用,在影響防腐劑效力的同時,也損害產(chǎn)品的品質(zhì).8非離子以及高乙氧基的物質(zhì)都會影響尼泊金酯類的活性9亞硫酸鹽那么會影響異曝口坐咻酮和甲基二澳戊二睛的活性,有些人可能說我的配方里面不含有亞硫 酸鹽,應(yīng)該沒事.但是,別忘了,比方亞硫酸鈉是一種常見的原料脫色劑,不妨跟原料供給商確認(rèn)一下, 原料當(dāng)中是否含有亞硫酸鹽.10某些塑料可以吸附防

19、腐劑的活性比方尼泊金酯類.因此對產(chǎn)品在其最終包裝中進(jìn)行測試來確 保其充分的防腐是非常重要的.11防腐劑對去離子水的外表張力,產(chǎn)品的發(fā)泡性,組分的溶解性,色素的顯色性,香料的香味,活 性因子的生物活性等多方面的影響或潛在影響都應(yīng)該在考慮之列.而在相容增效方面,最典型的例子就如：如果配方中含有超過 15%的乙醇就不需要添加其它防腐劑.同樣,在防曬及針對尿疹的配方中所含的 氧化鋅,其本身就具有抗微生物的特性.配方中如果二醇含量高可以提升防腐劑的效果甚至可以通過與游 離的水的結(jié)合,限制微生物生存所需的環(huán)境,從而起到少添加甚至不需要添加其它防腐劑的效果.而在體系方面的討論,那么主要集中在諸如在油包水,硅

20、油包水或者不含水的產(chǎn)品中是否需要防腐劑等 方面.事實是,即使我們知道微生物的生長離不開水,即使我們知道這些體系的外相不含有水,但是不要 忽略了空氣中的濕氣,少量的濕氣可能只是停留在產(chǎn)品的外表但這已經(jīng)足以引起產(chǎn)品的微生物污染.所 以,苯氧乙醇等具有一定揮了性的蒸氣壓的防腐劑,對這種性質(zhì)的微生物污染可以起到防范的作用.7、預(yù)防過程污染配方人員在實驗室中設(shè)計好了滿足體系需要的防腐劑體系,但有時仍然在消費(fèi)者手中的時候,生產(chǎn)了 微生物問題,這主要就是由于過程污染的引入,破壞了原有的體系所致.所以,也應(yīng)該在產(chǎn)品生產(chǎn)的各個 過程中,注意防范過程污染源的引入.下面是可以加以限制的地方.1預(yù)防原料的污染化裝品原

21、料種類繁多,主要包括各種外表活性劑類、動植物油脂類,動植物蠟類、脂肪酸及其酯類、 醇類、燒類、膠質(zhì)類、糖類、淀粉類、蛋白質(zhì)類、纖維素衍生物類、維生素類、無機(jī)鹽類和粉劑填料類工 業(yè)品.這些原料進(jìn)廠前,大多未經(jīng)滅菌處理,并且具備微生物生長繁殖的條件.許多革蘭陰性菌在多數(shù)表 面活性劑的媒介中均能很好的生長,革蘭菌特別是單胞菌經(jīng)常出現(xiàn)在多數(shù)化裝品原料中.另外,化裝品生 產(chǎn)中使用大量的水,也有可能將微生物帶入成品中.一般來講,原料的質(zhì)量在很大程度上決定成品的質(zhì) 量,所以,在化裝品的生產(chǎn)過程中必須建立原材料的檢測程序,制定原料的微生物指標(biāo),采用嚴(yán)格的殺 菌、除菌方法.原料貯存時容易污染,應(yīng)采用防潮容器,按

22、規(guī)定的溫度和使用期限使用.對受到微生物污染的原材料,一般采用熱殺菌、紫外線殺菌及過濾除菌、沉降除菌等方法.熱殺菌方 法對滅殺一般的微生物均十分有效.化裝品用水一般采用去離子水或蒸儲水,貯存幾天后會產(chǎn)生各種雜菌.為保證用水的質(zhì)量,應(yīng)每日檢 測水中的微生物,如果沒有明顯問題出現(xiàn),可減少測試頻率,但這必須建立在已證實的有效系統(tǒng)根底上. 但對水處理系統(tǒng)中微生物限制裝置及各用水點,每星期至少進(jìn)行一次微生物檢驗,假設(shè)有某一取水點測試 結(jié)果超標(biāo),必須進(jìn)行全面分析,直到找出原因并采取果斷舉措加以改正.2預(yù)防環(huán)境和的污染生產(chǎn)環(huán)境中空氣系統(tǒng)的設(shè)計針對工廠每一個區(qū)域的特殊要求而有所不同,它應(yīng)考慮在此區(qū)域進(jìn)行操作 所需要空氣的質(zhì)量,這將要求幾種不同的空氣處理系統(tǒng),這些系統(tǒng)的設(shè)計要基于每一效勞區(qū)域所需的空氣 質(zhì)量.這些系統(tǒng)的設(shè)計必須要考慮幾個方面,包括進(jìn)入空氣的質(zhì)量、溫度、濕度、交換速度和系統(tǒng)設(shè)計對 空氣純度的要求,并且要考慮進(jìn) /出通風(fēng)口的位置,以及限制氣流模式的管道的布置.在潮濕地區(qū),需定期對墻壁、天花板、地板、鍋釜、攪拌漿、供料管和用具進(jìn)行強(qiáng)力清洗和殺菌消 毒,由于這些地方有利于微生物的生長繁殖.常用的消毒劑有次氯酸鈉、甲醛、新潔爾滅、醋酸洗必泰和 乙醇等.3預(yù)防包裝的污染包