化妆品防腐剂布罗波尔的稳定性及其释放甲醛的研究

刘永龙， 朱礼坪， 黄晓冰， 甘智豪， 黄小茉,3*， 谢小保

1.广东迪美生物技术有限公司，广东 广州 510000；2.广东省防霉抗菌工程技术研究中心，广东 广州 510000；3.广东省微生物研究所 省部共建华南应用微生物国家重点实验室， 广东省菌种保藏与应用重点实验室，广东 广州 510000

布罗波尔全名为2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇，又名为2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇，是化妆品常用的防腐剂之一[1]。在我国2015年版的《化妆品安全技术规范》中规定，布罗波尔的最高允许添加量为0.01%，还需注意避免形成亚硝胺[2]。布罗波尔属于高效广谱的杀菌防腐剂, SHEPHERD J A等人研究发现，布罗波尔可以通过释放出活性氧杀灭大肠杆菌[3]，郑萍等人研究发现布罗波尔可在较低的浓度下就可起抑菌作用[4]。故布罗波尔除了在化妆品领域，还在建筑涂料[5]、水产养殖[6]、农作物种植[7]和油田工业[8]等领域有着广泛的应用。

但是，布罗波尔会在一定条件下发生分解[9]，CUI N等人也研究发现，光照会促进水中布罗波尔的分解[10]，此外布罗波尔还有疑似甲醛释放物的争议[11]。以上的这些问题，都制约了布罗波尔的应用。本文通过研究布罗波尔在不同的添加量、使用pH、添加温度、添加后放置时间和检测方法等条件下的稳定性，并分析其释放甲醛的情况，为布罗波尔在化妆品应用问题提出一些指导意见。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1主要仪器

HPLC-20A高效液相色谱仪(日本岛津公司)、SPD-M20A 230V型光电二极管阵列可见光检测器(日本岛津公司)、InertSustain C18色谱柱、KQ-100DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)、XW-80A旋涡混合器(上海淇特分析仪器有限公司)、TG16-WS台式高速离心机(湖南湘实验室仪器开发有限公司)、ME204E/02型万分之一电子天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)、UV752紫外分光光度计(上海箐华科技仪器有限公司)。

1.1.2试剂

甲醇(色谱纯)、超纯水、乙腈(色谱纯)、二硝基苯肼(分析纯)、乙酰丙酮(分析纯)、乙酸铵(分析纯)。

1.2 实验方法

1.2.1高效液相色谱法测定布罗波尔含量

准确称取0.500 0 g样品(防腐剂取10 mg)，用10 mL甲醇溶解，经过充分涡旋1 min、超声40 min、涡旋1 min、离心10 min、经过0.22 μm有机系滤膜过滤后，进样5 μL。滤液按表2所示的高效液相色谱法条件，测定布罗波尔含量。最后用DAD检测器检测计算，以面积归一化结果报出数据。

表1 高效液相色谱法测定布罗波尔条件

1.2.2高效液相色谱法测定甲醛含量

准确称取0.100 0 g二硝基苯肼于试剂瓶中，加入500 mL乙腈(色谱纯)，再加3 mL磷酸，摇匀，避光静置半天后方可使用。

准确取0.500 0 g样品(防腐剂取10 mg)于10 mL离心管，用二硝基苯肼衍生剂定容至10 mL，先后经过充分涡旋1 min、超声40 min、涡旋1 min、离心10 min，最后经0.22 μm有机系滤膜过滤后，进样5 μL。滤液按表2所示的高效液相色谱法条件，测定甲醛含量。最后用DAD检测器检测计算，以面积归一化结果报出数据。

表2 高效液相色谱法测定甲醛条件

1.2.3乙酰丙酮分光光度法测定甲醛含量

将甲醛标准溶液用水逐级稀释到所需浓度(1 mg/L～4 mg/L)的标准系列溶液。然后准确称取样品1.000 0 g于 50 mL 具塞比色管中，加硫酸钠溶液25 mL，振摇，加水至刻度，于 40 ℃水浴中放置 1 h(其间不时振摇)。取出快速冷却，转移至离心管中，离心(3 000 r/min)，过滤，将滤液作为待测溶液。

取待测溶液 5.00 mL 于 10 mL 具塞比色管中，加乙酰丙酮的乙酸铵溶液5.00 mL，摇匀，于 40 ℃水浴中加热 30 min，室温下放置 30 min。另取待测溶液 5.00 mL，加乙酸铵溶液5.00 mL，摇匀，与前者同法加热，作为参比溶液。用 1 cm 的比色皿在 414 nm 波长处测定吸光度，待测溶液和参比溶液的吸光度之差值作为 A。另取甲醛标准溶液及水各 5.00 mL，分别加入乙酰丙酮的乙酸铵溶液5.00 mL，与样品同法加热，冷却。以水为参比溶液，测定其吸光度AS及A0。

2 结果与讨论

2.1 pH值对布罗波尔稳定性和甲醛释放影响

在pH=7的水溶液中，分别加入0.01%、0.05%和0.1%布罗波尔后，搅拌均匀后，在25 ℃下静置1 h后，用高效液相色谱法检测布罗波尔和甲醛的含量，结果见表3。

表3 不同pH下布罗波尔稳定性与甲醛释放情况

不同pH下，布罗波尔稳定性如图1所示。

图1 不同pH对布罗波尔稳定性影响

图1显示了在不同pH下溶液中布罗波尔的含量，结果表明随着pH升高，溶液中布罗波尔的含量就越低。图2显示了在不同pH下溶液中甲醛的含量，结果表明随着pH升高，溶液中甲醛的含量就越高。比较图1和图2的结果，溶液中的甲醛含量与布罗波尔的分解量呈正相关性。因此，使用布罗波尔时需注意溶液的pH，在碱性体系下布罗波尔更容易分解且能释放出更多的甲醛。

图2 不同pH对布罗波尔甲醛释放量的影响

2.2 时间对布罗波尔稳定性和甲醛释放的研究

在pH=7的水溶液中加入0.05%布罗波尔，搅拌均匀后，在25 ℃下静置1 h、24 h、3 d、7 d、14 d、21 d和28 d后，用高效液相色谱法检测布罗波尔和甲醛的含量，结果见表4。

表4 不同放置时间下布罗波尔稳定性与甲醛释放情况

溶液中布罗波尔含量随时间的变化和溶液中甲醛的含量，由图3所示。

表4发现，在pH=7的水溶液中，布罗波尔稳定性随储存时间增加而下降，而甲醛含量也随时间增加而上升。图3比较发现，在储存不超过3 d，布罗波尔和甲醛含量的变化比较明显，但储存超过3 d后，两者变化趋于平缓。这可能是布罗波尔水解存在化学平衡，当超过一定浓度后，布罗波尔其释放甲醛的量会趋于饱和；放置28 d后，布罗波尔释放的甲醛含量也仅为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，布罗波尔并非通过释放甲醛起杀灭微生物作用。

图3 不同放置时间下布罗波尔的稳定性和释放甲醛情况

2.3 温度对布罗波尔稳定性和甲醛释放的研究

在pH=7的水溶液中加入0.05%布罗波尔，搅拌均匀后，在25 ℃、45 ℃、65 ℃和85 ℃下静置24 h后，用高效液相色谱法检测布罗波尔和甲醛的含量，结果见表5。

表5 不同温度下布罗波尔稳定性与甲醛释放情况

溶液中布罗波尔含量随温度的变化和溶液中甲醛的含量，由图4所示。

通过图4比较发现，在pH=7的水溶液中，布罗波尔稳定性随储存的温度升高而下降，而甲醛含量也随温度升高而上升。上述结果表明了布罗波尔的稳定性和释放甲醛含量与温度有一定的关系。

图4 不同放置温度下布罗波尔的稳定性

2.4 乙酰丙酮比色法和高效液相色谱法检测甲醛的比较

在不同品种的化妆品中，分别加入0.01%、0.05%和0.1%的布罗波尔，搅拌均匀后，在25 ℃下静置24 h。分别采用高效液相色谱法和乙酰丙酮比色法，检测化妆品中的甲醛含量，结果见表6所示。

表6 乙酰丙酮比色法和高效液相色谱法检测化妆品中甲醛含量

从表6结果可以看出，采用乙酰丙酮法测甲醛所得的结果，均比采用高效液相色谱法测甲醛的结果要高。比较两者方法，乙酰丙酮法衍生后通过测吸光度，可能存在布罗波尔自身，或化妆品中其他的一些物质，与乙酰丙酮发生显色反应，造成了假阳性现象，因而引起检测结果偏高；而高效液相色谱法采用二硝基苯肼衍生后在352 nm下检测，甲醛的衍生产物和其他物质的衍生产物出峰时间不同，故可以更精确检测得到甲醛含量。

在我国2015年版的《化妆品安全技术规范》中规定，化妆品种甲醛含量超过0.05%(等同于500 mg/kg)就需要在标签上标注“含甲醛”，采用两者方法检测所得到的的甲醛含量，均远远低于需要标注的要求，因此布罗波尔作为化妆品防腐剂使用时，引起甲醛超标的风险性也较小，需要额外标注情况可能性较低。

3 总结

本文研究了布罗波尔在不同的添加量、使用pH、添加温度、添加后放置时间和检测方法等条件下，布罗波尔的稳定性和释放甲醛情况。研究结果表明，布罗波尔随着pH、温度增高，或放置时间的增加，稳定性降低，且产生更高的甲醛。另外，含布罗波尔的化妆品，采用乙酰丙酮比色法因可能存在假阳性现象，其结果比采用高效液相色谱法测甲醛的结果偏高。最后，本次研究发现，在不超过28 d的短期内，布罗波尔可释放甲醛的含量均远远低于甲醛抑菌所需的浓度，因此布罗波尔并非通过释放甲醛起杀灭微生物作用；此外，布罗波尔作为化妆品防腐剂使用时，且引起甲醛超标的风险性也较小，故化妆品标签上需标注“含甲醛”可能性较低。

但是，本文研究也仅为简单，粗略地研究了短时间内布罗波尔的稳定性和释放甲醛情况，并未涉及超过28 d以上的布罗波尔长时间稳定性，以及其长期释放甲醛的情况。这些内容，将在今后的工作中继续加以研究和完善。