防腐劑間增效性能及其在牙膏中的研究應(yīng)用

韋玉金 黃曉燕 梁瑩瑩 黃柳云

(柳州兩面針股份有限公司，廣西 柳州 545006)

前言

防腐劑是指可以預(yù)防，或延緩產(chǎn)品內(nèi)微生物的生長，防止產(chǎn)品腐敗的物質(zhì)。在產(chǎn)品中防腐劑起到保護(hù)作用，使之免受微生物污染，延長產(chǎn)品貨架壽命，確保產(chǎn)品的安全性，防止消費(fèi)者因使用受污染的產(chǎn)品而引起可能的感染[1]。

牙膏配方中原料種類眾多，有水、各類油脂、活性組分和營養(yǎng)成分等，為微生物提供生長所需的碳源和氮源；加上在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中有可能受到原料、包材和環(huán)境等各方污染。在pH值、溫度適宜的條件下，微生物便會(huì)在產(chǎn)品中繁殖，必然會(huì)引起產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)，造成牙膏膏體分水，變色、變味等不良變化。這不僅影響消費(fèi)者感官體驗(yàn)，還可能會(huì)對消費(fèi)者的身體健康造成不良影響。所以，在牙膏中添加適合的防腐劑，是牙膏質(zhì)量和使用安全的重要保障。

現(xiàn)階段，牙膏配方中常用的防腐劑有尼泊金、苯甲酸鈉、苯甲醇等，新型防腐劑有乙基己基甘油、1,2-己二醇等；同時(shí)，產(chǎn)品配方中單一防腐劑的抗菌譜較窄，但在一定復(fù)配體系下，會(huì)存在協(xié)同和增效作用，即增加或提高防腐劑的抗菌活性。有相關(guān)研究表明，在防腐劑濃度不增加的情況下，添加增效劑或復(fù)配防腐劑，可以起到提高產(chǎn)品的抗菌活性[1]。例如：可認(rèn)為在產(chǎn)品中添加丙二醇，通過增加親脂性，或油溶性防腐劑水中的溶解度成為防腐劑的增效劑；以證實(shí)低濃度的乙醇可以增加苯氧乙醇、苯甲醇、羥苯酯類等防腐劑的抗菌活性；已證實(shí)乙基己基甘油能協(xié)同增加醇類防腐劑的抗菌活性、1,2-戊二醇能協(xié)同增加羥苯酯類的抗菌活性；香精組分有抗菌活性，并可用作產(chǎn)品配方防腐體系的補(bǔ)充等。

因此，為驗(yàn)證各類牙膏防腐體系中的優(yōu)勢配方，本實(shí)驗(yàn)采用微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)，以固定山梨醇和苯甲醇含量的配方為基礎(chǔ)，搭配不同配比的度米芬、苯甲酸鈉、乙基己基甘油及1,2-己二醇，進(jìn)行牙膏樣品制作；并以車間環(huán)境腐敗菌為實(shí)驗(yàn)菌種，進(jìn)行微生物挑戰(zhàn)試驗(yàn)，對比4種防腐劑或增效劑，與固定配方復(fù)配后防腐效果的變化，分析其差異，篩選出具有協(xié)同增效作用的優(yōu)勢配方，為牙膏配方研究及應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

原料：度米芬、苯甲酸鈉、乙基己基甘油、1,2-己二醇。

從生產(chǎn)環(huán)境用水、原料以及變質(zhì)樣品中分離并鑒定的菌株：泛菌屬(Pantoea Gavini et al.,1989)JS079-123G、鹽單胞菌(Halotalea alkalilenta)JS079-123E、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus cineris)FX4、枯草芽孢桿菌( Bacillus subtilis)FX14，由廣東省微生物分析檢測中心鑒定[2]。

試劑：磷酸鹽緩沖液(PBS，0.03mol/L，pH值為7.2～7.4)；0.85%生理鹽水；卵磷脂、吐溫80-營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基由北京陸橋技術(shù)股份有限公司提供，營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、TTC指示劑，均由廣州環(huán)凱微生物科技有限公司提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微生物挑戰(zhàn)試驗(yàn)

防腐劑的功效試驗(yàn)(PET)通稱為挑戰(zhàn)試驗(yàn)。 進(jìn)行PET的主要目的是測定產(chǎn)品是否耐受消費(fèi)者使用時(shí)引起的污染。另外一些用途包括防腐劑的功效和生產(chǎn)過程中耐受污染的能力。已被使用的PET標(biāo)準(zhǔn)方法有多種，包括美國藥典(USP)法、美國化妝品、盥洗用品和香精協(xié)會(huì)(CTFA) 法、歐洲藥典( EP)法、日本藥典(JP)法、美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)( ASTM)法、公職分析化學(xué)家協(xié)會(huì)(AOAC)法、歐洲化妝品、盥洗用品和藥品協(xié)會(huì)(CTPA)法等，此外還有一些快速檢驗(yàn)方法，如線性 回歸法( linear regression method)、公司內(nèi)定(In house)試驗(yàn)法、腺苷三磷酸( ATP)法3551、加速雙挑戰(zhàn)PET法等。

本實(shí)驗(yàn)參考美國化妝品、盥洗用品與香料協(xié)會(huì)(CTFA)法、美國藥典的微生物挑戰(zhàn)性實(shí)驗(yàn)方法以及本公司的實(shí)際生產(chǎn)情況，采取使用濃度為107cfu/g的菌膏10g接種到90g牙膏實(shí)驗(yàn)樣品中，在第7d、14d、21d和28d用平板計(jì)數(shù)法檢測微生物的存活狀態(tài)[2]。

判定標(biāo)準(zhǔn)：①當(dāng)細(xì)菌在7d時(shí)下降到100cfu/g以下，14～28d全部為<10cfu/g，并且測試期間沒有增加，則視為效果優(yōu)良通過挑戰(zhàn)試驗(yàn)；②若7d時(shí)下降到1000cfu/g以下，在7～28d內(nèi)菌數(shù)持續(xù)下降，28d保持在100cfu/g以下，則視為通過；③若7d時(shí)下降到1000cfu/g以上，在7～28d內(nèi)菌數(shù)持續(xù)下降，28d保持在100cfu/g以下，則視為勉強(qiáng)通過；④若7d時(shí)下降到1000cfu/g 以上，且在7～28d內(nèi)菌數(shù)無下降趨勢，則視為不通過。

1.2.2 菌膏制備

從生產(chǎn)環(huán)境用水、原料以及人為變質(zhì)樣品中收集到的環(huán)境菌添加到無防腐體系空白膏中，于37℃培養(yǎng)3～5天后測試菌膏濃度，濃度達(dá)到107cfu/g后，備用。

1.2.3 牙膏樣品配制

以固定山梨醇和苯甲醇含量的配方為基礎(chǔ)，添加增效劑或復(fù)配防腐劑。具體配比如表1。

表1 各類防腐劑配比 單位：%

2 結(jié)果與分析

2.1 菌膏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

菌膏于37℃培養(yǎng)3～5d后進(jìn)行微生物總數(shù)檢測，檢測結(jié)果為2.08×107cfu/g，濃度達(dá)到實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對環(huán)境腐敗細(xì)菌的挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 單位：cfu/g

由表2可知：

①固定基礎(chǔ)配方在上述實(shí)驗(yàn)條件下，7d時(shí)下降到1000cfu/g以上，在7～28d內(nèi)菌數(shù)持續(xù)下降，28d時(shí)保持在100cfu/g以下，該防腐體系判定為勉強(qiáng)通過,達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)(c)類。

②A原料苯甲酸鈉，在上述條件下，7d時(shí)下降到1000cfu/g以上，在7～28d內(nèi)菌數(shù)持續(xù)下降，21d時(shí)保持在100cfu/g以下，該防腐體系視判定為勉強(qiáng)通過,達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)(c)類。但是該原料的增效作用，并不隨著含量的增加而增加，相對于基礎(chǔ)配方提升了1個(gè)等級。

③B原料度米芬，同理，該防腐體系判定為勉強(qiáng)通過，達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)(c)類。但添加了度米芬的防腐體系，增效作用并沒有隨著含量的增加而增強(qiáng)，防腐效果與基礎(chǔ)配方等級相同。

④C原料乙基己基甘油，同理，該防腐體系判定為勉強(qiáng)通過,達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)(c)類?；A(chǔ)配方中添加了乙基己基甘油后，防腐效能隨著乙基己基甘油用量的增加而增強(qiáng)，與A原料(苯甲酸鈉)的增效作用相似，比基礎(chǔ)配方提高了1個(gè)等級。

⑤D原料1,2-己二醇，濃度為0.05%～0.2%時(shí)(D1-3),該防腐體系判定為勉強(qiáng)通過,達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)(c)類；濃度為0.3%時(shí)(D4),7d時(shí)下降至100cfu/g以下，且14～28d持續(xù)下降，并保持在10cfu/g以下，該防腐體系判定為優(yōu)良通過,達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)(a)類。說明，1,2-己二醇用量在0.05%～0.2%時(shí)，可使基礎(chǔ)配方提高1個(gè)防腐等級，但在該范圍內(nèi)，防腐效能不隨著用量的的增加而提升；當(dāng)在用量達(dá)到0.3%時(shí)，增效作用顯著提升，出現(xiàn)分界點(diǎn)，可使基礎(chǔ)配方提高3個(gè)防腐等級，防腐效果優(yōu)良通過。

⑥4種原料與基礎(chǔ)配方的增效作用由高到低排序?yàn)椋?,2-己二醇>乙基己基甘油>苯甲酸鈉>度米芬(即D-C-A-B)。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)，以固定山梨醇和苯甲醇用量為基礎(chǔ)配方，復(fù)配苯甲酸鈉、度米芬、乙基己基甘油和1,2-己二醇4種防腐劑，對比分析復(fù)配配方防腐效能的差異性，篩選出具有優(yōu)良防腐效果的防腐體系。研究表明：1,2-己二醇與基礎(chǔ)配方的協(xié)同增效作用最好，用量達(dá)到0.3%時(shí)，可優(yōu)良通過挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)；度米芬增效作用不隨含量的增加而增加；乙基己基甘油、苯甲酸鈉增效作用相似，可使基礎(chǔ)配方防腐效能提升1個(gè)梯度。

推測，1,2-己二醇作為一種吸濕劑和保濕劑，其本身具有抗菌活性，因而能增效基礎(chǔ)配方中相近似的醇類防腐劑抗菌活性，作為產(chǎn)品配方防腐體系的補(bǔ)充，起到協(xié)同增效作用。