防腐劑間增效性能及其在牙膏中的研究應用

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

防腐劑是指可以預防，或延緩產品內微生物的生長，防止產品腐敗的物質。在產品中防腐劑起到保護作用，使之免受微生物污染，延長產品貨架壽命，確保產品的安全性，防止消費者因使用受污染的產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、活性組分和營養成分等，為微生物提供生長所需的碳源和氮源；加上在生產、運輸和使用過程中有可能受到原料、包材和環境等各方污染。在pH值、溫度適宜的條件下，微生物便會在產品中繁殖，必然會引起產品的腐敗變質，造成牙膏膏體分水，變色、變味等不良變化。這不僅影響消費者感官體驗，還可能會對消費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，是牙膏質量和使用安全的重要保障。

現階段，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，產品配方中單一防腐劑的抗菌譜較窄，但在一定復配體系下，會存在協同和增效作用，即增加或提高防腐劑的抗菌活性。有相關研究表明，在防腐劑濃度不增加的情況下，添加增效劑或復配防腐劑，可以起到提高產品的抗菌活性[1]。例如：可認為在產品中添加丙二醇，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；已證實乙基己基甘油能協同增加醇類防腐劑的抗菌活性、1,2-戊二醇能協同增加羥苯酯類的抗菌活性；香精組分有抗菌活性，并可用作產品配方防腐體系的補充等。

因此，為驗證各類牙膏防腐體系中的優勢配方，本實驗采用微生物挑戰實驗，以固定山梨醇和苯甲醇含量的配方為基礎，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，進行牙膏樣品制作；并以車間環境腐敗菌為實驗菌種，進行微生物挑戰試驗，對比4種防腐劑或增效劑，與固定配方復配后防腐效果的變化，分析其差異，篩選出具有協同增效作用的優勢配方，為牙膏配方研究及應用提供技術支持。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

原料：度米芬、苯甲酸鈉、乙基己基甘油、1,2-己二醇。

從生產環境用水、原料以及變質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-營養瓊脂培養基由北京陸橋技術股份有限公司提供，營養瓊脂培養基、TTC指示劑，均由廣州環凱微生物科技有限公司提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 微生物挑戰試驗

防腐劑的功效試驗(PET)通稱為挑戰試驗。 進行PET的主要目的是測定產品是否耐受消費者使用時引起的污染。另外一些用途包括防腐劑的功效和生產過程中耐受污染的能力。已被使用的PET標準方法有多種，包括美國藥典(USP)法、美國化妝品、盥洗用品和香精協會(CTFA) 法、歐洲藥典( EP)法、日本藥典(JP)法、美國材料試驗學會( ASTM)法、公職分析化學家協會(AOAC)法、歐洲化妝品、盥洗用品和藥品協會(CTPA)法等，此外還有一些快速檢驗方法，如線性 回歸法( linear regression method)、公司內定(In house)試驗法、腺苷三磷酸( ATP)法3551、加速雙挑戰PET法等。

本實驗參考美國化妝品、盥洗用品與香料協會(CTFA)法、美國藥典的微生物挑戰性實驗方法以及本公司的實際生產情況，采取使用濃度為107cfu/g的菌膏10g接種到90g牙膏實驗樣品中，在第7d、14d、21d和28d用平板計數法檢測微生物的存活狀態[2]。

判定標準：①當細菌在7d時下降到100cfu/g以下，14～28d全部為<10cfu/g，并且測試期間沒有增加，則視為效果優良通過挑戰試驗；②若7d時下降到1000cfu/g以下，在7～28d內菌數持續下降，28d保持在100cfu/g以下，則視為通過；③若7d時下降到1000cfu/g以上，在7～28d內菌數持續下降，28d保持在100cfu/g以下，則視為勉強通過；④若7d時下降到1000cfu/g 以上，且在7～28d內菌數無下降趨勢，則視為不通過。

1.2.2 菌膏制備

從生產環境用水、原料以及人為變質樣品中收集到的環境菌添加到無防腐體系空白膏中，于37℃培養3～5天后測試菌膏濃度，濃度達到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，添加增效劑或復配防腐劑。具體配比如表1。

表1 各類防腐劑配比 單位：%

2 結果與分析

2.1 菌膏實驗結果

菌膏于37℃培養3～5d后進行微生物總數檢測，檢測結果為2.08×107cfu/g，濃度達到實驗標準。

2.2 微生物挑戰實驗結果

對環境腐敗細菌的挑戰實驗結果見表2。

表2 挑戰實驗結果 單位：cfu/g

由表2可知：

①固定基礎配方在上述實驗條件下，7d時下降到1000cfu/g以上，在7～28d內菌數持續下降，28d時保持在100cfu/g以下，該防腐體系判定為勉強通過,達到判定標準(c)類。

②A原料苯甲酸鈉，在上述條件下，7d時下降到1000cfu/g以上，在7～28d內菌數持續下降，21d時保持在100cfu/g以下，該防腐體系視判定為勉強通過,達到判定標準(c)類。但是該原料的增效作用，并不隨著含量的增加而增加，相對于基礎配方提升了1個等級。

③B原料度米芬，同理，該防腐體系判定為勉強通過，達到判定標準(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，防腐效果與基礎配方等級相同。

④C原料乙基己基甘油，同理，該防腐體系判定為勉強通過,達到判定標準(c)類?；A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，與A原料(苯甲酸鈉)的增效作用相似，比基礎配方提高了1個等級。

⑤D原料1,2-己二醇，濃度為0.05%～0.2%時(D1-3),該防腐體系判定為勉強通過,達到判定標準(c)類；濃度為0.3%時(D4),7d時下降至100cfu/g以下，且14～28d持續下降，并保持在10cfu/g以下，該防腐體系判定為優良通過,達到判定標準(a)類。說明，1,2-己二醇用量在0.05%～0.2%時，可使基礎配方提高1個防腐等級，但在該范圍內，防腐效能不隨著用量的的增加而提升；當在用量達到0.3%時，增效作用顯著提升，出現分界點，可使基礎配方提高3個防腐等級，防腐效果優良通過。

⑥4種原料與基礎配方的增效作用由高到低排序為：1,2-己二醇>乙基己基甘油>苯甲酸鈉>度米芬(即D-C-A-B)。

3 結論

本實驗采用微生物挑戰實驗，以固定山梨醇和苯甲醇用量為基礎配方，復配苯甲酸鈉、度米芬、乙基己基甘油和1,2-己二醇4種防腐劑，對比分析復配配方防腐效能的差異性，篩選出具有優良防腐效果的防腐體系。研究表明：1,2-己二醇與基礎配方的協同增效作用最好，用量達到0.3%時，可優良通過挑戰實驗；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，可使基礎配方防腐效能提升1個梯度。

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，因而能增效基礎配方中相近似的醇類防腐劑抗菌活性，作為產品配方防腐體系的補充，起到協同增效作用。