化妆品的防腐理论与技术.doc

化妆品的防腐理论与技术 山于化妆品中富含各种有效成分.为微生物的生长提供r一个良好的环垅，而且化妆品生产和使用过程中难免会有微生物的f人。这就使其极易腐败变质.对使用者的健康构成威胁，因此化妆品件，必须加人防腐剂。防腐剂是指用于抑制或防止微生物在含水产品中生长，并以此防止该产.I10腐败的一种抗微生物的化合物和/或复合成分。化妆品的防腐体系要求具有广谱抗菌性和范围广泛性，一般是由若干种防腐剂(和助剂)按一定比例构建而成，其抑菌效能大小又与防腐剂的种类和用量，化妆品的特性、组成、pH值等密切相关。一化妆品中的徽生物(一)徽生物对化妆品污染的表现 化妆品中的原料、添加剂中含有大量的曹养物质和水分.其中有微生物:.长、繁殖所必需的碳源、氮ON和水，在适宜的温度、湿度下，微生物在化妆品手，将会大缺生长繁殖，吸收、分解和破坏化妆品中的有效成分.使其发生变质、发霉和腐败。化妆品的变质很容易从其色泽、气味和组织的显共变化觉察出来。 (1)色泽的变化。有色和无色的微生物生长，将其代谢产物中的色素分泌在化妆品中，如最常见的III T-4菌的作用，使得化妆品产生黄色、黑色或r色的雾斑以至发4. (2气味的变化。微生物作川产生的挥发物质.如胺、硫化物挥发的臭气，及山于微生物可使化妆品中的有机酸分解产生酸气，这残使得经微生物污染的化妆品散发粉一股酸臭味。 (3)微生物中酶(如脱梭酶)，可使化妆品中的脂类、蛋白质等水解，使乳状液破乳，出现分层、变稀、渗水等现象，液状化妆品则出现混浊等多种结构性的变化。 化妆品的变质不仅会导致色、香、味发生变化。质量下降，而Ii变质时分解的产物会对皮肤产生刺激作用，繁殡的病原菌还会引起人体疾病。(二)污染化妆品的主要微生物 引起化妆品质峨间题的微生物.胜要是致病菌，其中又以病原细菌和致病真菌为主。 1.病原细菌 (1)革兰氏阳性菌。 葡萄球菌:为兼性细菌。人体感染金黄色葡萄球菌时引起生化脓性炎症、麦粒肿、结膜炎等。 )链球荫:为兼性细菌。化脓性链球菌可引起W.yC热、急性明喉炎、风艰热和急性仔炎。 双球菌:肺炎双球菌能引起大叶肺炎、结膜炎: 芽饱杆菌:炭疽杆菌能引起炭疽病。 梭状芽抱杆菌:破伤风梭状芽抱杆Iii足破伤风的病原体。 棒状杆南:自喉棒状杆菌是f喉病的病原菌。 (2)革兰氏阴性菌。 奈瑟氏菌:脑膜炎奈瑟氏菌引起脑膜炎，而淋病奈瑟氏菌能引起淋病。 假单胞菌:绿脓杆菌使烧伤病人感染，该菌还可引起肺炎。 弧苗:霍乱弧菌能引起霍乱病。 嗜血杆菌:流感嗜血杆菌能引起流感、小儿脑膜炎、慢性支气竹炎。 埃希氏杆菌:大肠杆菌是枪验化妆品的一个重要生物指标，这种病菌引起腹泻、肾盂肾炎和膀胧炎。 老贺氏杆菌:老贺氏痢疾杆菌是菌痢的病原菌。 分支杆苗:结核杆菌是结核病的病原菌，还有麻风病分支杆菌能引起麻风病。 2.螺旋体 螺旋体和螺菌不同，它是介于细菌j原生动物(原虫)之间的单细胞原核生物.具有特殊的形状、结构和运动方式，用普通染色方法不易着色，用妓微镜可以看见。 (1)疏螺旋体属。回归热螺旋体能引起回归热病，而文森氏螺旋休能引起咽炎和牙眼溃疡。 (2)钩端螺旋体属。黄价IVA出血性钩端螺旋体是黄疮病的病原体。 (3)密螺旋体属。梅毒螺旋体是引起梅毒病的病原体。 3.致病真菌 真菌微生物包括霉菌和醉母菌.在化妆nn扣能致病的真菌有: (1)表皮癣菌。引起人或动物表皮生癣。 (2)白色念球菌。它可以进人人体呼吸道、胃肠道勃膜.当人身体虚弱时.可引起感染。 (3)新型隐球菌。它是一种酥母型杆菌，可以引起脑膜炎。 此外，真菌也可以引起过敏性反应，其作用与灰尘和花粉所引起的过敏反应相似。 在化妆品中对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和沙门氏菌4种致病菌特别要进行专门的检测。 另外化妆品会受到霉菌的污染，常见的霉菌为青霉、曲霉、根曝、毛霉等。(三)徽生物对化妆品污染的途径 微生物对化妆品的污染一般是通过下列途径发生的。 (1)原料。化妆品的许多原料(包括水)是微生物生长繁殖所需要的营养物质，受微生物污染的原料直接影响化妆品的1?生状况。 (2)生产设备。化妆品的生产设备如搅拌机、灌装机等设备的角落、接头处，极易隐藏微生物，使化妆品受到污染。 (3)生产过程。若在生产过程，卜，f艺要求的消毒温度和时间不够，未能将微生物全部灭除，以及卜岗操作工人lJ.产仁状况不良等都可使微生物污染化妆品。 (4)包装容器和环境。化妆品的包装物，如瓶、盖等若清洗、消毒不彻底.很易藏有微生物;生产、包装场所不符合10-.净化空气要求，都会使微生物污染化妆品。 微生物对化妆品在制备过程中的_t二述几种污染称为化妆品的微生物一次污染;而在化妆品使川过程，!，山于使川不当等造成的微生物污染称为化妆品的微生物二次污染。(四)化妆品中徽生物的控制指标 微生物不仅影响化妆品本身的质f,更严k的是它危及消费者的健康和安全。因此世界各国都制定了化妆品中微生物的卫生标准，将化妆品中微生物污染的状况作为产品的一个质址指标，以防If-和控制微生物对化妆品的污染.这对提高化妆品的质ht和保证化妆品的安全具有重要意义。 化妆品中微生物的控制指标，世界上并无统一标准，各国都是依据本IA的情况自己制定。本文来自：化妆品防腐体系的建立 为了消除化妆品的微生物二次污染，在化妆品中加人防腐剂(杀菌剂).以杀死和抑制微生物及其繁殖.起着防止化妆品腐败变质的作川。(一)常用防腐剂的种类和特性 许多化学物质具有抗菌效果，但用于化妆品的并不多，根据美国食品药品监督局(Food&Drug Administration, FDA)和化妆品、洗漱用品与香精香料协会(Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association,CTFA提供的数据，用于化妆品防腐剂的种类有110一120种，其中化合物40多种，衍生物20多种，复合防腐剂约50种使用最多的是对经基苯甲酸醋类，化妆品常用防腐剂及其特征见表2一20通常，防腐剂使用的浓度越高，效果越好。防腐剂iIj量高时可以直接杀死微生物.用量适当则可抑制微生物的生长，但川to过高会导致人体产生过敏反应。防腐剂加入产品时还应考虑它是否在新体系中有良好的稳定性和长效性，因此.在化妆品配方中.需要考虑影响防腐剂效能的诸多因素。 在这些防腐剂中，尼泊金酸类、咪哇烷巷脉、脱氢醋酸、山梨酸、甘油单月桂酸醋、布罗波尔、Germall U、二轻甲基二甲基海因、季胺一15等都是化妆品高效防腐剂，日前最常用的有对经墓苯甲酸醋类、咪呼烷琴眯、苯氧基乙醉和卡松。 我国化妆品卫生标准中，对66种防腐剂在化妆品组分中的含Ilk和种类及条件都做了相应规定。(二)防腐荆作用的一般机理 防腐剂对微生物的作用在于它能选择性地作用于微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或致死，而对人体细胞无害。 1.抑制微生物细胞壁的形成 防腐剂抑制微生物细胞壁的形成是通过限碍形成细胞壁的物质的合成来实现的，如有的防腐剂可抑制构成细胞壁的重要组分肤聚糖的合成，有的可限碍细胞壁中凡1质的合成，有的则破坏细胞壁的结构，使细胞破裂或失去其保护作川.从而抑制微生物生长以至死亡。 2.形响细胞膜的功能 防腐剂破坏细胞膜，可使细胞窒息和新陈代谢紊乱，损伤的细胞膜导致细胞物质的泄漏而使微生物致死。如笨甲醉、苯甲酸、水杨酸等物质，通过损害正常细胞的蛋白质结构而使细菌死亡。 3.抑制蛋白质的合成和致使蛋白质的变性 防腐剂在透过细胞膜后与细胞内的蛋自质发生作川，通过i:扰蛋自质的合成或使之变性，致使细菌死亡。如链霉素、庆大露素等叮卜扰细菌蛋白质合成，是一种优良的抗菌素。硼酸、苯甲酸、山梨酸等可使细胞内蛋白质变性，醉类、醛类易使蛋自质凝固沉淀.而具有抗菌作用。(三)防腐体系的建立 1.防腐剂的选择原则 虽然防腐剂在化妆品，卜的用tt很少，但却起着重要的作用。因此在确定使用何种防腐剂时，必须考虑化妆品组成原料的物理、化学性质以及微生物和其他多种因素。化妆品的理想防腐剂，应具有以下性能: (1)广谱的抗菌活性。防腐剂的抗荫效率一般以最低抑菌浓度(Minimal Inhibition Concentration)来衡最，简称MIC,MIC越小，抗菌活性越大。防腐剂的MIC山实验方法获得。具体操作为将防腐剂加人液体培养基中，用等系列稀释法稀释防腐剂成不同浓度的液体.注人管中，然后接种微生物并进行培养。观察微生物生长情况，选择微生物未生长的各竹中含防腐剂最低的管的浓度，即为最低抑菌浓度。最低抑菌浓度较小的防腐剂具有较强的抑菌效能。同一防腐剂对不I司菌种有不同的MIC。 (2)良好的配伍性。在化妆品中，防腐剂与各种类J的表面活性剂和其他组分配伍时.应有良好的li容性，并保持其活性.防腐刹的添加不会引起乳状液a稠度改变，也不会分离出水相而有利于微生物生长。例如，一些早期的防腐剂，酚类衍生物和季按化合物等，j作离子表面活性剂配用时，就会失去活性.而起不到防腐效果。 (3)良好的安全性。防腐剂应是无毒性、无过敏性和对皮肤无刺激性的，即防腐剂在使川浓度下对消费者保证安全。 (4)良好的水溶性。因为微生物在水和中生长繁殖，故防腐剂只有在水相中溶解的部分才起到抗菌作用，所以防腐剂应是水溶性的.即在有效浓度下防腐剂应易溶于水。 (5)稳定性。防腐剂对溢度、酸和碱稳定: (6)防腐剂在使用浓度下为无色、无臭和无味。 (7)成本低。防腐剂应较容易制得且价格低廉。 2影响化妆品防腐剂活性的因紊 (1)浓度。防腐剂浓度越高，活性越强。各种防腐剂均有不同的有效浓度，一般要求产品中防腐剂的浓度略高于其在水!，的溶解度。 (2)溶解度。防腐剂在水中的溶解度越低，其活性越强，因为微生物表而的亲水性一般低于溶剂系统.这样有利于微生物表面防腐剂浓度的增加。 (3)pH值。通常认为防腐剂的作Ii是在分子状态下而不是在离子状态下。pH值低时防腐剂处于分子状态，所以活性强。如苯甲酸.只有在PH值低于4时才保持酸的状态。其有效pH值在4以下，酚类化合物的酸性较弱.所以能适用较J一的pH流范114. (4)种类和数Ro微生物种类越多，数ht越大，需要防腐剂浓度也越高。 (5)拈抗作it. 化学作用:即防腐剂与配方，朴某一成分发生化学反应而降低以至消失其活性，如氨对甲醛，硫醇对汞化物，金属盐对硫化合物，磷脂、蛋自质、镁、钙、铁盐等对季按化合物。 物理作用:即配方件，某一成分影响了防腐剂在水中的溶解性，从而消弱其作用。例如.少fa的表面活性剂可增加防腐剂透过细胞膜的能力，有增效作)U，但表面活性剂量大而形成胶束时，可对防腐剂增溶，降低了防腐效能。另外表而活性剂可与防腐剂形成氢键等结构，也会改变防腐剂溶解性能。(四)化妆品防腐剂的复配 由于造成化妆品腐败的微t屯物种类繁多，化妆品的抑菌效能大小又j防腐剂种类和川hr_北妆品的特性、组成、PH值等密切相关，而单一防腐剂的适宜pH值、最小抑制浓度、抑菌范IN都有一定的限制.因此，单一防腐剂不ulr能达到万能效果。为提高防腐剂的功效，一般几种防腐剂配合使川，这样在扩大防腐剂抗菌1 i普性的同时.可以减小使用浓度。 防腐剂复合使川时，首要考虑的因素是pH值，因为pH仇的改变影响有机酸防腐剂的离解从而影响防腐剂的活性。例如，季按化合只在pH 7时有效;2一浪一2一硝裱一1,3一丙二醉，在p11 = 4时分稳定,pH =6其活性可保持一f-, p.二7活性只If AL个)。除T pH值影响外，复合_1防腐剂还受化妆品的种类、用途、组分等产品特点影响。 防腐剂义合使用的目的主要有两个方而: (1)相同抑菌谱的防腐荆，复合使川能减少梅种防腐剂的111:L如布罗波尔和对h琴苯甲酸肺配合使川，对h从苯甲酸胎即使是在0.01%浓度也能达到很好的抑菌效果，同时扩大T抗菌i共。 (2)不同抑菌讲的防腐剂,义合使用能扩大抑菌讲范围。如对9从苯甲酸脂对革兰氏阴性菌和假单胞菌属无效，而加人二咪烷巷服或者其他化合物，则可以弥补这个缺点。一般说来，复配防腐剂具有以下优点:扩大抗菌讲，增强有效抑菌能力;增效作用，两种杀菌作川机制不同的防腐剂共川，其效果往$1:不是简单的叠加.而是相乘，这种所谓增效作用常在降低使用ht的情况下，仍能保持足够的防腐效果;抗二次污染，有些防腐剂对腐微毛物抑菌较好。本文来自：化妆品防腐体系的检测(一)防腐体系(剂)的定性定量测定 大多数防腐剂对人休均有一定毒性。因此，防腐剂在化妆.拮，!，的使Ii受到一定限制，我国化妆品卫生标准规定了化妆品中防腐剂的使川浓度及使川范t 9 0 目前对化妆品.争，防腐剂多采川高效液Oil色i铃法(HPLC )、气4(I色it法(GC),气相色讲一质in法( cc一MS)进行定性定量测定。一般说来，高效液相色潜法操作简便，分离效果好.回收率高，精密度比较满意;气相色讲法和气相色谱一质谱法则以简单、快速、准确备受青睐。 化妆品中防腐剂的定性、定41测定的操作步骤为: (1)对不同从质的化妆品进行预处理，为了去除杂质，必要时进行离心.预处理主要有甲醉、四氢吠喃和超声抽提法。 (2)选择合适的色讲操作条件。 (3)对测试防腐剂做线性实验并测定uI收率，计算精密度。 (4)样品侧定及分析。(二)防腐体系(剂)的功效学检验 在化妆品防腐剂的检测，!，分为对单一防腐剂防腐效果的检测和对加人化妆品的防腐体系防腐效果的检渊。当一种新开发或已应川的单一或复配的防腐剂应川之前，应对其防腐效果进行检侧，检验其效果并确定其用R。选定使少”防腐剂种类和复配组合后，可进行化妆品中防腐剂体系效果的检测，进一步对枯个化妆品体系的防腐效果进行评定。 1.防腐剂的检测方法 (I)抑菌圈试验。抑菌圈试验是评判防腐剂抑菌作川的址简单的方法。试验细菌或礴荫在适合的培养从，卜，经培养后能旺盛生长。若培养At平板中央放有经防腐剂处理的滤纸阅片，防腐荆向四周渗透，可形成抑荫圈。测量抑菌圈的直径，可以判断防腐剂的效力。纸片法抑苗圈直径蒸10 mm为有效。 (2)最低抑菌浓度(MIC )实验。MIC实验同样可以反映防腐剂的效力，MIC即测定防腐剂抑制微生物生长的鼓低浓度。MIC俏越小，表明防腐剂抑菌能力越大。 (3)D伉检验法。D值表示微生物数从梅减少一个对数级所需的时间)(例如减少活的微生物从10到I0数从所需的时间)。 2.防腐体系的检侧方法 目前国际卜并未对化妆品防腐休系的评价提出有效而统一的检渊方法。似公认的适川Js.泛的方法为微生物挑战性试验，也称为防腐挑战试验，即人为地在渊试的化妆品中加人高浓度的微生物，在适宜条件下培养定期进行检侧，测试时问为28天.通过化妆品中菌落数的多少刘断其防腐能力。 (1)防腐单次挑战实验。目前较为常川的是CTF推荐的经典的为期28天的防腐单次挑战实验。泞先在实验检测前，检测一下化妆品中的细菌总数，一般出厂的化妆品中不带菌，这是为l避免由于人为操作所带来的微生物污染。 选择挑战所川指示菌时应使JUU三规引进的菌种;如果有必要可从污染产品卜分离到由环境或使川引人的菌株进行实验，因为直接从生活中分离的菌种更能准确地反映我们所需侧定的指标，更接近实际需要。 一般取样狱至少为20g( ml.) ,选择适合的破乳剂对样品进行破乳等预处理。在对接种数从的确定，一般初始的(棍合)毒菌和(棍合)细菌的接种量分别为一。CFU (菌落数)/g(ml.)和106CFU/g(ml)。接种后的样品在特定时间分离检侧:第0天(即接种后立刻取样),l天,3天,7天、14天、21天和28天。要求在第7天时毒菌降低90%.细菌降低99.9%.并I1在28天内菌落数持续下降。之后通过防腐体系的效能评价标准进行评定:若单菌接种的三个平行实验，!，任何一种微生物数峨的平均位在第7天时下降到IOOCFU/g( ml.)以F.28天全部为0,则视为效果优良;通过挑战实验若第7天时卜降到1000CFU/g(mL)以下，则视为勉强通过;若单菌接种的任何一种微11:物，任何一个平行样达不到tL述标准，也达不到(TFA的要求，防腐体系则评定为无效。 (2)重复挑战实验。为一r更有效、全而地模拟化妆品中微生物仗染及防腐体系的效果，可采川更为严格有效的多次重sl挑战性实验。因为在实际应用中，化妆品N天郝要被使川.所以单次的微生物挑战下不能全面地说明防腐问题，而多次iF复的微生物挑战性实验则更为贴切地反映实际应用情况。 (3)混合接种法。接种方式叮以采川单菌接种或棍合接种。单菌接种.L作量大、费时.但是有助于研究各特定挑战用菌株的单独数据.混合接种工作量相对较小.而1i因为!然界的微生物有混生杂JAI的特点，所以混合接种更符合实际污染情况。美国药典改良的另一种防腐效力试验法是将所有的试验微生物混合接种培养，这种方法吏切合实际.因为化妆品易受多种微生物污染，并可发现化妆品中的优势菌。本文来自：