化妆品防腐保湿剂的应用进展及发展趋势

廖子逸

(上海工程技术大学 化学化工学院，上海　201620)

1　化妆品简介

化妆品是通过涂抹、喷洒、拍打于人体表面包括头发、皮肤、指甲等，以达到清洁、保养、美化外观等目的的精细化工产品。

化妆品的历史悠久、种类繁多，可以根据效果、用途、剂型、对象、功能等分类。化妆品原料大抵可分为两大类：基质原料和辅助原料。前者作为主要原料，对化妆品的功能效果起决定性作用，成分比例也占主要部分；而后者主要负责改善化妆品的质地、气味、色泽等，起到额外的优化作用，用量随不一定大，却也非常重要。

油性原料、表面活性剂、保湿剂、粉料、染料、防腐剂、抗氧化剂、香料及其他原料为化妆品中主要的基质原料组成。

2　化妆品中防腐保湿剂的用途

人体主要依靠由水、脂类、天然保湿因子组成的天然保湿系统维持皮肤的健康状态，因此化妆品中的保湿剂起到模拟该系统，为皮肤提供暂时性的保护、减少损伤并促进修复的作用。为达到这一目的，保湿剂中通常含有大量的水分，多元醇类，氨基酸类等。其中氨基酸类别下的蛋白质类保湿剂的保存相当不易，除了自身常见的酸败现象，也易受到微生物感染。为了在化妆品的生产和使用过程中保持产品质量，适当剂量的防腐剂添加不仅不会危害人体健康，还能在一定程度上抑制或杀灭微生物，是一种保证产品质量安全的有效手段。随着国家对化妆品添加剂的把控提升，国内消费者对于化妆品的选择也变得谨慎起来，因此各类化妆品品牌制造商对防腐剂的选择也更为慎重，带动了防腐剂的趋势变化。

3　化妆品的防腐保湿剂种类及应用进展

出于安全问题的考虑，早期使用频率最高的尼泊金酯类防腐剂在近几年新产品中的选用频率快速下降，而具备低致敏性等特性的醇类防腐剂，如苯氧乙醇类防腐剂的选用频率则显著增加。以下介绍常用防腐保湿剂的特点及其发展趋势。

3.1　苯氧乙醇

苯氧乙醇，一种不溶于水，具有轻微芳香气味的无色油状液体。可由乙二醇和苯酚醚化而成，是一种典型的化学合成化妆品，组分为2-苯氧基乙醇。自上世纪50年代初以来，苯氧乙醇就作为防腐剂广泛用在化妆品中，近年来又由于低致敏性，使用趋势不断扩大。苯氧乙醇通过作用于细胞膜上增大钾离子的通过率，降低酶的活性，以此抑制细胞生长，达到抗菌效果。虽然苯氧乙醇具有广谱抗菌效果，但其通常与其他防腐剂联用，如季铵盐类等。苯氧乙醇在化妆品中的有效浓度应大于0.5%，但使用最高浓度不应超过1%。

3.2　尼泊金酯类

尼泊金酯类，化学名称为对羟基苯甲酸酯类，包括羟苯甲酯、苯甲酸甲酯、羟基苯甲酸甲酯，是一种无臭无味的无色或白色结晶粉末，易吸收空气中水分而结块，易溶于醇、醚和丙酮，极微溶于水。

尼泊金酯类通过破坏微生物的细胞膜，使细胞内的蛋白质变性，进而抑制细胞中呼吸酶系及电子传递酶系的活性，以达到杀菌效果。由于尼泊金酯的酯链长度长，水溶性差，在使用时应注意溶剂的选择。由于尼泊金酯类中的分子态起抗菌的主要作用，在pH值为3.5～8.5的配方中均可适用。但在碱性环境下会水解进而失去防腐效果，因此为更好的发挥其防腐作用，配方的酸碱性也应加以注意。

在超过50年的使用历史中，尼泊金酯的适用范围广，使用量大。美国FDA认为尼泊金酯属于一般认为安全成分，被肠胃和皮肤吸收后可在体内水解随尿液排出。但由于过敏反应和潜在老化肌肤的风险，尼泊金酯在安全性上的争议不断。越来越多的化妆品品牌也以不含尼泊金酯作为宣传卖点。

在我国的化妆品卫生规范中，对羟基苯甲酸酯类防腐剂在化妆品中单一酯的最高限量为0.4%，混合酯为0.8%。过量使用可能引起皮肤炎症。

3.3　甲醛释放体防腐剂

甲醛释放体类防腐剂是指通过缓慢释放极少量的游离甲醛以达到杀灭细菌等微生物的防腐剂，一定程度上保证了化妆品的品质。目前DMDMH(1,3-二羟甲基-5,5-二甲基乙内酰脲)、咪唑烷基脲、重氮咪唑烷基脲等作为主流甲醛释放体类防腐剂被运用于化妆品配方中。

甲醛释放体防腐剂在上世纪70年代首次运用于化妆品的防腐，在几十年的安全应用中，它的使用范围及使用量不断扩大。甲醛释放体的化学结构包含甲醛供体，随着时间以已知释放速度缓慢释放甲醛。甲醛释放体类防腐剂主要以水合甲醛的形式存在于化妆品配方体系中。甲醛在不高于0.2%浓度的情况下可用于化妆品的杀菌防腐，与其他杀菌剂的联用还可实现广谱杀菌效果。

但在高于此浓度的情况下甲醛会对皮肤及黏膜产生刺激作用，直接与皮肤接触还会产生致敏作用；在高浓度情况下有致突变性及致癌性。国际癌症研究机构将其分类为已知的人类致癌物，同时美国环境保护局也将其分类为可能的人类致癌物。随着人们的健康意识不断增强，加之媒体舆论的宣传作用，消费者开始产生对甲醛安全问题的担忧，市面上也出现了不少以不含甲醛缓释体防腐剂为卖点的化妆品。

3.4　甲基氯异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮的混合物 (CMIT，MIT)

该混合物主要成分为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，简称MIT。为无色透明或淡黄色液体，有一定气味，易溶于水、醇，难溶于油。甲基氯异噻唑啉酮为其中主要杂质成分，比例为1∶3时可用作防腐剂。室温下状态稳定，可保存长达一年时间。其自身为一种高效的抗微生物药物，具有广谱抑菌能力，可有效杀灭细菌、真菌等，易被生物降解为无毒无污染物质、对环境及人体无害，与多种原料如乳化剂、表面活性剂等配伍性好，加之有效浓度低、适用pH范围大等特点，被广泛运用在化妆品中起防腐杀菌作用。

欧盟消费者安全科学委员会认为该混合物作为防腐剂用于冲洗类产品中的浓度应低于0.0015%，我国卫生部则规定甲基异噻唑啉酮作为防腐剂在化妆品中的最大添加浓度为0.01%。

3.5　甲基异噻唑啉酮(MIT)

甲基异噻唑啉酮亦称甲基异噻唑啉，简称为MIT或MI，因化学结构与甲醛类似，具有致癌性，同时具有细胞毒性与神经毒性。虽然在本世纪初作为防腐剂广泛运用于化妆品、洗剂、保湿剂、卫生巾等个人护理用品，但出于对消费者的安全考虑，欧盟消费者安全科学委员会将其定为接触致敏剂。因此患有湿疹或皮肤过敏者最好不要使用含有该防腐剂的产品，人体常接触致敏物质可能导致免疫系统疾病。

3.6　碘丙炔醇丁基氨甲酸酯(IPBC)

碘丙炔醇丁基氨甲酸酯作为氨基甲酸酯类防腐剂中的一种其英文简称为IPBC，全称为 3-iodo-2-propynyl-butyl-carbamate，其主要成分为碘代丙炔基氨基甲酸丁脂。最初被运用于涂料配方中起防腐作用。后因其对皮肤的低致敏性，在低浓度下对霉菌及真菌的抑杀作用良好，与多种化妆品成分的配伍性好等特点，在上世纪90年代获批运用于化妆品中。为达到广谱防腐效果，IPBC多与双羟甲基咪唑烷基脲、乙内酰脲等防腐剂联用于离去型化妆品中，如淋洗类化妆品，同时应避免使用在喷雾类产品中，应其在人体吸入后具有神经毒性及肝脏毒性等。欧盟规定其最高使用浓度为0.02%，在高于0.1%浓度的情况下易导致皮肤问题，高于0.5%时会对皮肤产生刺激性。

4　发展趋势

化妆品的历史悠久、种类繁多，早期的防腐剂多为钠盐、醇、酚、酯、有机汞等，由于对人体健康室温损害目前已不再使用。即使是使用历史超过50年，使用量极大的尼泊金酯类，也因为安全问题而受到争议。可见除了对化妆品多样性的追求，对于产品本身的安全性也是消费者考虑的重点。因此使用于化妆品中的防腐剂也应随现代化工产业的发展而不断改进，以符合绿色、环保的主流理念。因此提取于植物中的天然防腐剂已成为当前化妆品开发的潮流。

植物中具有的复杂化学成分，根据其特有的生物活性可以起相应的抑制微生物活性的作用。不同的植物提取物可包含对同种细菌的同种活性成分或不同活性成分。目前生物碱、酚类化合物、萜类、黄酮类等作为植物提取物中的主要抑菌成分。

4.1　生物碱

生物碱多指包含碱性氮原子存在于动植物体内的化合物，其中大多数具有含氮素的复杂环状结构，因此具有结构多样性特点。目前发现的生物碱种类大约在10000种左右，根据其基本结构，主要可分为60种，如：二萜类、异喹啉类、吲哚类、咪唑类等。多数生物碱为结晶形固体或非结晶形粉末，少数在常温下呈液态。大多数生物碱为氨基酸的衍生物，具有苦味，大多呈现碱性反应，但由于其种类繁多也存在呈中性、酸性及两性的情况。大多数生物碱不溶或难溶于水中，易溶于有机溶剂。又由于其含有不对称碳原子，因而具备旋光性。生物碱多存在以次生代谢物存在，如从花椒属植物的树皮中提取分离出新的生物碱，从披叶黄华的种子中分离得到的鹰爪豆碱等。前者被证实对芽枝霉有很强的抑制作用[4]，而后者对灰葡萄孢菌具有较强的抑制作用[5]。

4.2　酚类化合物

酚类化合物是芳烃类的含羟基化合物。根据其挥发程度可分为挥发性酚和不挥发性酚；而根据其分子中所含的羟基数目可分为一元酚和多元酚；存在于植物内的酚类称为内源性酚，其余则为外源性酚。厚朴中的厚朴酚[6]，小青杨中的邻苯二酚[7]，紫金牛中的紫金牛酚，都是很好的抑菌物质。丁香中的丁香酚，对黄曲霉、产黄青霉、黏红酵母和大肠杆菌等均有明娘的抑制作用[8]。茶多酚对一些常见的腐败细菌和霉菌有明显的抑制作用[9]。茶多酚对金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、枯草杆菌的抑制作用特别强[10]。

4.3　萜类

萜类指自然界中由整数个异戊二烯组成的烃类化合物及其含氧衍生物，因此又称萜类为异戊二烯类化合物。萜类的种类繁多，目前已发现共计超过22000种，其中大部分萜类存在于植物体内，根据近几年的研究，多种萜类化合物也在海洋生物体内被发现。萜类化合物可大致分为：单帖类、倍半萜类、二萜类和三萜类。

萜类化合物大多易溶于有机溶剂，难溶于水，但可在成苷后易溶于热水。由于其结构多样性，萜类化合物的物理性质也有所不同。如小分子量的萜类化合物多为具有挥发性的油状液体，而随着分子量的增大，多以固体结晶形式存在；大多数萜类化合物中含有大量的不对称碳原子，因而具有旋光性。而分子数较少的萜类化合物大多具有高折射率；多数萜类化合物为苦味，但也有部分可作为甜味剂。

萜类化合物因具有芳香性，而被作为化妆品中的天然香料。从AY Mensah[11]的研究可以发现萜类化合物还具备作为天然防腐剂的可能性：从球花醉鱼草中分离得到的4种萜烯类化合物对红色毛癣菌、絮状表皮癣菌等有很好的抑制作用。

4.4　黄酮类

黄酮类指具有2-苯基色原酮结构的衍生物，多数以植物次生代谢产物的形式存在于自然界中。少数以游离形式存在，多数以与糖结合为苷类或碳糖基的形式存在。根据其结构特点可分为黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类等。 大多数的黄酮类化合物以固体晶体形式存在，但也有少部分的状态为粉末形式。

黄酮类化合物的结构多样，且具有多种生物活性。如其酚羟基上的氢原子可与过氧自由基结合为黄铜自由基，通过终止自由基的链式反应达到抗氧化的效果；多数黄酮类化合物被发现对包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌在内的多种微生物具有抑制作用，如：Lu Y H[12]等从贯叶连翘的地卜部分分离得到新黄酮苷、槲皮苷和槲皮素，对长蠕孢霉具有抑制作用；马庆一等[13]从桔皮中分离出橙皮甙，对大肠杆菌、葡萄球菌、枯草杆菌、青霉、黑曲霉、根霉和毛霉有显著抑制作用。

4.5　其他抑菌成分

存在于植物中包括有机酸、醛类、醌类和糖苷在内的多种其他化合物，也被发现具有一定的抑菌活性。如茶叶中的茶多酚就对金黄色葡萄球菌、酵母菌等具有抑制作用；孙墨珑等[14]从蔷薇科核桃楸新鲜根皮、枝皮、青果皮中分离获得胡桃醌，也被发现在6.25 μg/mL浓度下对大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌具有抑制作用。

5　结束语

防腐剂作为保证化妆品品质的重要组成部分，在保证产品质量的前提下，也应最大程度上保证人体健康。作为消费者的诉求，这一目标也将是防腐保湿剂的研究热点，所以从植物中提取抗菌成分作为天然防腐剂是具有现实意义的研究方向。

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