新型載體化妝品安全防腐體系研究

劉沛溢 洪樹珠 謝高峰 古穎霖 王崢 王中元

DOI：10.16255/j.cnki.ldxbz.2024.01.009

［收稿日期］? 2023-08-30

［作者簡介］? 劉沛溢（1981—），男，河北保定人，中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院工程師，主要研究方向?yàn)榛瘖y品配方開發(fā)，發(fā)酵類成分在化妝品領(lǐng)域中的應(yīng)用；洪樹珠（1984—），女，廣東潮州人，珠海國佳新材股份有限公司工程師，主要研究方向?yàn)樾虏牧显诮】?、醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用；謝高峰（1991—），男，安徽宿州人，珠海國佳新材股份有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)椴牧瞎こ?，新材料在健康、醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用；古穎霖（2000—），女，廣東珠海人，珠海國佳新材股份有限公司助理工程師，主要研究方向?yàn)榛瘖y品配方開發(fā)；王崢（1980—），男，浙江金華人，北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，博士，主要研究方向?yàn)楹铣缮飳W(xué)

、基因工程、生物基化學(xué)品。

［通訊作者］? 王中元（1970—），男，湖北荊州人，珠海國佳新材股份有限公司總工程師，主要研究方向?yàn)樾虏牧系拈_發(fā)，新能源材料在健康、醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。E-mail：824874619@qq.com

［摘? 要］? ?參照《化妝品防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)》T/SHRH 017-2019，研究不同成型基質(zhì)水凝膠防腐體系的防腐效能，結(jié)果顯示，0.05% 乙基己基甘油具有抑菌增效作用。實(shí)驗(yàn)分別采用0.05% 乙基己基甘油復(fù)配0.5% 對(duì)羥基苯乙酮和0.5% 1，2

-己二醇，0.05%乙基己基甘油復(fù)配0.2%對(duì)羥基苯乙酮

、0.024%辛酰羥肟酸和0.020%甘油辛酸酯

，0.05%乙基己基甘油復(fù)配0.107 5%對(duì)羥基苯乙酮、

0.047 5%辛酰羥肟酸和0.001 25%環(huán)庚三烯酚酮作為水凝膠防腐體系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：以上3組防腐體系具有良好的防腐效能。替代防腐成分具有協(xié)同抑菌作用，經(jīng)化妝品防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)證明可達(dá)到良好的防腐效能，可以更好地滿足人們對(duì)化妝品安全、溫和的需求。

［關(guān)鍵詞］? 水凝膠；新型載體；化妝品安全；防腐體系

［中圖分類號(hào)］? TQ 658? ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］? A? ［文章編號(hào)］? 1005-0310（2024）01-0057-06

Research on the Safety and Anti-corrosion System of

New Carrier Cosmetics

LIU Peiyi1， HONG Shuzhu2， XIE Gaofeng2， GU

Yinglin2， WANG Zheng3， WANG Zhongyuan2

（1.Chinese Academy of Inspection and Quarantine， Beijing 100176，China；2.Zhuhai Guojia New Material

Co.， Ltd.，

Zhuhai Guangdong 519090，China；3.College of Life Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology，

Beijing 100029，China）

Abstract： By revering to the Cosmetic Preservative Challenge Test T/SHRH 017-2019， a study was conducted on the anti-corrosion efficiency of different anti-corrosion systems in different hydrogel forming substrates. The results showed that 0.05% ethyl glycerol synergistically increased the antibacterial effect. The experiments were conducted using 0.5% p-hydroxyacetophenone and 0.5% 1， 2-hexadiol，0.2% p-hydroxyacetophenone， 0.024% octyl hydroxamic acid and 0.020% glycerol caprylate，

0.107 5% p-hydroxyacetophenone， 0.047 5% octanoyl hydroxamic acid， 0.001 25% cycloheptatrienolone. The experiment results show that the above three anti-corrosion systems have good anti-corrosion performance. The synergistic antibacterial matching of alternative preservative components has been proved to achieve preservative efficacy through cosmetic preservative challenge tests， which can better meet peoples needs for safe and mild cosmetics.

Keywords：

hydrogel；new carriers；cosmetic safety；preservative system

表1? 化妝品部分常用具有抗微生物作用的成分

Table 1? Some commonly used ingredients in cosmetics that have antimicrobial properties

中文名稱功能結(jié)構(gòu)性質(zhì)作用

對(duì)羥基苯乙酮

抗氧化劑和防腐促進(jìn)劑；

具有良好的抗真菌能力，促進(jìn)其他防腐成分的防腐功能并能提高產(chǎn)品體系穩(wěn)定性

1，2-己二醇保濕和抑菌劑；

具有兩親性，與微生物細(xì)胞膜的雙分子層作用增強(qiáng)細(xì)胞膜的通透性，起到抑菌增效作用；在配方體系中，降低水分活度，增強(qiáng)抑制微生物的作用

乙基己基甘油潤膚劑、保濕劑和防腐增效劑；具有類似表面活性劑的結(jié)構(gòu)，影響微生物細(xì)胞膜的界面張力，在產(chǎn)品中形成抑菌環(huán)境，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品起到防腐作用

辛酰羥肟酸螯合劑；

對(duì)Fe2+、Fe3+具有高選擇性的螯合能力，在鐵離子受限環(huán)境中擾亂霉菌的生長，從而起到抑制真菌的作用

甘油辛酸酯乳化劑和抑菌劑；表面活性的雙親分子結(jié)構(gòu)，作用于細(xì)菌細(xì)胞膜上的雙親分子，持續(xù)、有效地影響微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，與特定的防腐劑復(fù)配從而殺滅細(xì)菌

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和大眾消費(fèi)需求的提高，對(duì)化妝品的功能性需求日益突出并要求賦予其更多的功能。選用適當(dāng)?shù)妮d體，能增強(qiáng)化妝品活性成分的穩(wěn)定性；促進(jìn)滲透，保證使用過程

中活性成分效果的充分發(fā)揮。水凝膠是一種新型化妝品載體［1］，其親水性高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠承載大量水分，黏附于肌膚表層并不斷滋潤肌膚的角質(zhì)層從而把有效物質(zhì)傳遞到表皮及真皮層

。水凝膠基質(zhì)通過非交聯(lián)或交聯(lián)的成型方式將各種營養(yǎng)物質(zhì)凝固在內(nèi)［2］，營養(yǎng)物質(zhì)也為微生物生長提供了優(yōu)異的碳源、氮源及礦物質(zhì)［3-4］；4～7的基質(zhì)pH值、無須升溫加熱的制備過程為微生物提供了適合生長繁衍的條件；生產(chǎn)過程潔凈缺失，使用接觸過程環(huán)境、消費(fèi)者菌落的引入等多重因素最終可導(dǎo)致微生物污染事故的發(fā)生。

北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)2024年1月第38卷第1期劉沛溢等：新型載體化妝品安全防腐體系研究

防腐體系是保證化妝品品質(zhì)的重要保護(hù)劑，用以保證商品在制造或應(yīng)用過程中避免細(xì)菌的污染［5-6］。防腐劑通常是指傳統(tǒng)防腐劑［7］，較常用的有4-羥基苯甲酸類、咪唑烷基脲、苯氧乙醇、甲基異噻唑啉酮（甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮混合物），以及苯甲酸類、山梨酸類等。

但傳統(tǒng)防腐劑存在較多的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，如4-羥基苯甲酸類物質(zhì)隨著分子鏈增長類雌激素作用增強(qiáng)，咪唑烷基脲類釋放甲醛會(huì)對(duì)人體皮膚產(chǎn)生刺激、致敏和致突變作用，甚至毒害健康，使傳統(tǒng)防腐劑

的使用需要接受法規(guī)嚴(yán)格的監(jiān)管以及

不斷調(diào)整更新使用要求和限制。

化妝品配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用多元醇、酮類、有機(jī)酸及酯類等有機(jī)物原料，它們發(fā)揮著滋潤、抗氧化、調(diào)理肌膚的作用。這類羥基、羰基、羧酸衍生物能作用于微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，影響其生理功能，同時(shí)降低水活度，綜合發(fā)揮抗微生物功效，因此被稱為替代防腐［8］（見表1）。

化妝品在配方設(shè)計(jì)時(shí)要形成合理的防腐體系，

應(yīng)用復(fù)配2～5種替代防腐原料能擴(kuò)大抗菌譜以有效保證抗菌能力。檢索數(shù)據(jù)庫未見對(duì)不同成型基質(zhì)水凝膠替代防腐的相關(guān)研究。

本文對(duì)水凝膠載體化妝品替代防腐體系效果采用防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)［9-10］，將對(duì)羥基苯乙酮、1，2-己二醇、辛酰羥肟酸、甘油辛酸酯、環(huán)庚三烯酚酮、乙基己基甘油

按照不同配比進(jìn)行細(xì)菌、霉菌與酵母菌混合菌的殘余菌量測定，

以期為在新型化妝品技術(shù)應(yīng)用中降低微生物風(fēng)險(xiǎn)、提高化妝品產(chǎn)品安全提供幫助。

1? 實(shí)驗(yàn)部分

1.1? 材料

1.1.1 ?菌株? 細(xì)菌混合菌（銅綠假單胞菌ATCC 9027、金黃色葡萄球菌金黃亞種ATCC 6538、大腸埃希氏菌ATCC 8739），霉菌與酵母菌混合菌（

巴西曲霉ATCC 16404、色假絲酵母菌ATCC 10231），菌種由廣東微生物菌種保藏中心提供。

1.1.2? 試劑與主要設(shè)備

營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基、胰酪胨大豆瓊脂培養(yǎng)基（TSA）、馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA），麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基（廣東環(huán)凱微生物科技有限公司）；氯化鈉（AR）（廣東光華科技股份有限公司）。

SymSave H（對(duì)羥基苯乙酮100%）、Hydrolite 6（1，2-己二醇100%），德之馨 （上海） 有限公司；E100（乙基己基甘油100%），桑普生化科技有限公司；AB91（辛酰羥肟酸12.0%、甘油辛酸酯1.0%），廣州艾卓生物科技股份有限公司；sonal-OSM-510Plus（對(duì)羥基苯乙酮21.5%、辛酰羥肟酸9.5%、環(huán)庚三烯酚酮0.25%），廣州美爾生物科技有限公司。

設(shè)備包括：潔凈工作臺(tái)、生物安全柜（蘇州凈化設(shè)備有限公司）；生化培養(yǎng)箱（上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司）；高壓滅菌鍋

（江陰斌江醫(yī)療設(shè)備有限公司）。

1.2? 測試樣品

分別制備交聯(lián)水凝膠和非交聯(lián)水凝膠，樣品由珠海國佳新材股份有限公司提供。參考企業(yè)原料的歷史用量，對(duì)羥基苯乙酮、1，2

-己二醇單獨(dú)使用時(shí)添加量≤0.5%；乙基己基甘油單獨(dú)使用時(shí)添加量≤0.05%；對(duì)羥基苯乙酮、辛酰羥肟酸、甘油辛酸酯、環(huán)庚三烯酚酮復(fù)配使用時(shí)，復(fù)配物料的添加量≤0.5%。測試樣品中的防腐體系及成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表2所示。

1.3 ?防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)

采用細(xì)菌混合菌（銅綠假單胞菌ATCC 9027，

金黃色葡萄球菌金黃亞種ATCC 6538，

大腸埃希氏菌ATCC 8739）、霉菌和酵母菌混合菌（

巴西曲霉ATCC 16404，

色假絲酵母菌ATCC 10231）接種法，采用平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行計(jì)數(shù)。

細(xì)菌混合菌液：取36±1℃培養(yǎng)21±3 h的細(xì)菌混合菌苔，添加無菌生理鹽水制成1.0×107～1.0×108 cfu/mL的菌懸液。霉菌和酵母菌混合菌液：取28±2℃培養(yǎng)21±3 h的白色假絲酵母菌和22.5±2.5℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)9±2 d的巴西曲霉，添加

體積分?jǐn)?shù)為0.05%（v/v）無菌的吐溫80生理鹽水稀釋，再用無菌生理鹽水制成1.0×106～1.0×107 cfu/mL的孢子懸液。

防腐測試：取適量細(xì)菌混合液、霉菌和酵母菌混合液，分別接種于裝有試樣的無菌三角瓶中，混勻，體積分?jǐn)?shù)為1%（v/v），接種后將試樣置于22.5±2.5℃培養(yǎng)，分別在第7、14、28 d進(jìn)行平板計(jì)數(shù)。

1.4? 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照《化妝品防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)》［10］，

防腐挑戰(zhàn)測試標(biāo)準(zhǔn)有兩種。

防腐挑戰(zhàn)測試標(biāo)準(zhǔn)A：加菌7 d后，細(xì)菌菌落數(shù)降低＞99.9%，霉菌和酵母菌菌落總數(shù)降低＞90.0%，且14 d、28 d內(nèi)細(xì)菌、霉菌和酵母菌菌落數(shù)無增長；防腐挑戰(zhàn)測試標(biāo)準(zhǔn)B：加菌14 d后，細(xì)菌菌落數(shù)降低＞99.9%，霉菌和酵母菌菌落總數(shù)降低＞90.0%，且28 d內(nèi)細(xì)菌、霉菌和酵母菌菌落數(shù)無增長。通過防腐挑戰(zhàn)測試標(biāo)準(zhǔn)A和標(biāo)準(zhǔn)B均表明

：防腐體系效能滿足化妝品防腐需求；符合標(biāo)準(zhǔn)A的防腐體系，能保證對(duì)微生物全程具有有效抑殺作用，并在初始7 d內(nèi)顯示有效防腐效能。

2? 結(jié)果與討論

2.1? 微生物防腐挑戰(zhàn)測試結(jié)果

將上述防腐體系制成8個(gè)批次的親水凝膠和膠原蛋白測試樣品，按要求進(jìn)行殘余菌落測試，結(jié)果如表3所示。

2.2? 討論分析

由上述試驗(yàn)測試結(jié)果可知，1～8號(hào)水凝膠樣品均符合防腐效能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過防腐挑戰(zhàn)測試。

1號(hào)、6號(hào)樣品按常規(guī)使用量各添加0.5%對(duì)羥基苯乙酮和0.5% 1，2

-己二醇［11］。1號(hào)樣品中的細(xì)菌、霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A；6號(hào)樣品中的細(xì)菌數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)B，霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A，顯示該防腐體系在非交聯(lián)水凝膠基質(zhì)的初始階段（7 d）

對(duì)細(xì)菌的抑菌效能較弱。由此表明，0.5%對(duì)羥基苯乙酮和0.5% 1，2-己二醇組合的防腐體系在不同基質(zhì)水凝膠產(chǎn)品中的防腐效能存在差異。

2號(hào)樣品添加0.2%對(duì)羥基苯乙酮搭配0.2% AB91

（0.024%辛酰羥肟酸，0.020%甘油辛酸酯），細(xì)菌、霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A，但霉菌和酵母菌總數(shù)在第28 d出現(xiàn)增殖

現(xiàn)象，表明該防腐體系持續(xù)抑菌效能不佳。3號(hào)樣品添加0.2%對(duì)羥基苯乙酮搭配0.5% AB91（

0.060%辛酰羥肟酸，

0.050%甘油辛酸酯），細(xì)菌、霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A。

4號(hào)樣品添加0.2%對(duì)羥基苯乙酮搭配0.2% AB91（0.024%

辛酰羥肟酸，0.020%甘油辛酸酯）和0.05% 乙基己基甘油，細(xì)菌、霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A。2～4號(hào)樣品測試結(jié)果表明：防腐體系效能與防腐活性物濃度呈正相關(guān)；0.2%對(duì)羥基苯乙酮搭配

0.060%辛酰羥肟酸、0.050%甘油辛酸酯或

0.024%辛酰羥肟酸、0.020%甘油辛酸酯、

0.05%乙基己基甘油即能起到良好的防腐效能。

7號(hào)樣品按常規(guī)使用量各添加0.5%對(duì)羥基苯乙酮，0.5% 1，2

-己二醇和0.05%乙基己基甘油，細(xì)菌、霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A，防腐體系表現(xiàn)出良好的防腐效能。

對(duì)比2號(hào)、6號(hào)樣品，4號(hào)、7號(hào)樣品的測試結(jié)果顯示：乙基己基甘油能提高防腐體系效能，具有協(xié)同增效作用 ［12］。

5號(hào)、8號(hào)樣品添加0.5% Esonal-OSM-510Plus（0.1075%對(duì)羥基苯乙酮、0.047 5%辛酰羥肟酸、0.001 25%環(huán)庚三烯酚酮）和0.05%乙基己基甘油，細(xì)菌、霉菌和酵母菌總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)A，顯示在交聯(lián)水凝膠和非交聯(lián)水凝膠中該防腐體系均具有良好的防腐效能。環(huán)庚三烯酚酮的主要

功能結(jié)構(gòu)七元非苯芳香環(huán)具有抗菌、抗炎等作用，在抑制霉菌、酵母菌和好氧性細(xì)菌的活性中比山梨酸鉀濃度更低，抑菌效果更優(yōu)［13］；羥苯基丙酰胺苯甲酸具有抗組胺活性和抗氧化性，可減少炎癥因子的釋放并預(yù)防炎癥反應(yīng)，從而減少皮膚刺激，

可有效消除皮膚表皮泛紅等癥狀，還可以止癢舒敏，對(duì)敏感皮膚具有舒緩修護(hù)作用［14］。

3? 結(jié)論

參考《化妝品防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)》中的方法，對(duì)兩種成型基質(zhì)水凝膠的不同防腐體系進(jìn)行微生物挑戰(zhàn)測試，最終確認(rèn)3種替代防腐體系方案。

0.5%對(duì)羥基苯乙酮和0.5% 1，2-己二醇，或

由0.2%對(duì)羥基苯乙酮、0.024%辛酰羥肟酸和0.020%甘油辛酸酯組成的防腐體系存在防腐效能及持續(xù)抑菌性能不足的風(fēng)險(xiǎn)。在上述防腐體系中添加0.05%乙基己基甘油，即

可通過防腐挑戰(zhàn)測試并顯示出良好的防腐效能

，上述防腐體系與乙基己基甘油復(fù)配使用有明顯的協(xié)同增效作用。進(jìn)一步探索0.05%乙基己基甘油復(fù)配0.1075%對(duì)羥基苯乙酮、0.0475%辛酰羥肟酸和0.00125%環(huán)庚三烯酚酮作為水凝膠防腐體系，均通過兩種成型基質(zhì)水凝膠防腐挑戰(zhàn)測試并顯示出良好的防腐效能；該復(fù)配防腐體系預(yù)先包含了舒緩、抗刺激成分——羥苯基丙酰胺苯甲酸，它可為化妝品產(chǎn)品提供更高的使用安全性，降低個(gè)體人群

因皮膚差異帶來使用不適的風(fēng)險(xiǎn)。

替代防腐成分的協(xié)同抑菌機(jī)理以及防腐挑戰(zhàn)測試顯示：它可以滿足化妝品防腐要求［15-16］，為化妝品創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用提供有益的選擇。替代防腐成分的主要作用為滋潤、抗氧化、調(diào)理肌膚的自身屬性，具有很高的使用安全性，結(jié)合水凝膠化妝品配方使用，

既符合日益嚴(yán)格的法規(guī)監(jiān)管又能更好地滿足人們對(duì)化妝品安全性

的需求。

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（責(zé)任編輯? 柴? 智；責(zé)任校對(duì)? 白麗媛）