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，中國檢驗檢疫科學研究院工程師，主要研究方向為化妝品配方開發，發酵類成分在化妝品領域中的應用；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，主要研究方向為新材料在健康、醫藥領域中的應用；謝高峰（1991—），男，安徽宿州人，珠海國佳新材股份有限公司高級工程師，主要研究方向為材料工程，新材料在健康、醫藥領域中的應用；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，主要研究方向為化妝品配方開發；王崢（1980—），男，浙江金華人，北京化工大學生命科學與技術學院副教授，博士，主要研究方向為合成生物學

、基因工程、生物基化學品。

［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，主要研究方向為新材料的開發，新能源材料在健康、醫藥領域中的應用。E-mail：824874619@qq.com

［摘? 要］? ?參照《化妝品防腐挑戰試驗》T/SHRH 017-2019，研究不同成型基質水凝膠防腐體系的防腐效能，結果顯示，0.05% 乙基己基甘油具有抑菌增效作用。實驗分別采用0.05% 乙基己基甘油復配0.5% 對羥基苯乙酮和0.5% 1，2

-己二醇，0.05%乙基己基甘油復配0.2%對羥基苯乙酮

、0.024%辛酰羥肟酸和0.020%甘油辛酸酯

，0.05%乙基己基甘油復配0.107 5%對羥基苯乙酮、

0.047 5%辛酰羥肟酸和0.001 25%環庚三烯酚酮作為水凝膠防腐體系，實驗結果顯示：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同抑菌作用，經化妝品防腐挑戰試驗證明可達到良好的防腐效能，可以更好地滿足人們對化妝品安全、溫和的需求。

［關鍵詞］? 水凝膠；新型載體；化妝品安全；防腐體系

［中圖分類號］? TQ 658? ［文獻標志碼］? A? ［文章編號］? 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

中文名稱功能結構性質作用

對羥基苯乙酮

抗氧化劑和防腐促進劑；

具有良好的抗真菌能力，促進其他防腐成分的防腐功能并能提高產品體系穩定性

1，2-己二醇保濕和抑菌劑；

具有兩親性，與微生物細胞膜的雙分子層作用增強細胞膜的通透性，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構，影響微生物細胞膜的界面張力，在產品中形成抑菌環境，對整個產品起到防腐作用

辛酰羥肟酸螯合劑；

對Fe2+、Fe3+具有高選擇性的螯合能力，在鐵離子受限環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構，作用于細菌細胞膜上的雙親分子，持續、有效地影響微生物細胞結構，與特定的防腐劑復配從而殺滅細菌

隨著科學技術的發展和大眾消費需求的提高，對化妝品的功能性需求日益突出并要求賦予其更多的功能。選用適當的載體，能增強化妝品活性成分的穩定性；促進滲透，保證使用過程

中活性成分效果的充分發揮。水凝膠是一種新型化妝品載體［1］，其親水性高分子網絡結構能夠承載大量水分，黏附于肌膚表層并不斷滋潤肌膚的角質層從而把有效物質傳遞到表皮及真皮層

。水凝膠基質通過非交聯或交聯的成型方式將各種營養物質凝固在內［2］，營養物質也為微生物生長提供了優異的碳源、氮源及礦物質［3-4］；4～7的基質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；生產過程潔凈缺失，使用接觸過程環境、消費者菌落的引入等多重因素最終可導致微生物污染事故的發生。

北京聯合大學學報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的重要保護劑，用以保證商品在制造或應用過程中避免細菌的污染［5-6］。防腐劑通常是指傳統防腐劑［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。

但傳統防腐劑存在較多的潛在安全風險，如4-羥基苯甲酸類物質隨著分子鏈增長類雌激素作用增強，咪唑烷基脲類釋放甲醛會對人體皮膚產生刺激、致敏和致突變作用，甚至毒害健康，使傳統防腐劑

的使用需要接受法規嚴格的監管以及

不斷調整更新使用要求和限制。

化妝品配方設計時應用多元醇、酮類、有機酸及酯類等有機物原料，它們發揮著滋潤、抗氧化、調理肌膚的作用。這類羥基、羰基、羧酸衍生物能作用于微生物細胞結構，影響其生理功能，同時降低水活度，綜合發揮抗微生物功效，因此被稱為替代防腐［8］（見表1）。

化妝品在配方設計時要形成合理的防腐體系，

應用復配2～5種替代防腐原料能擴大抗菌譜以有效保證抗菌能力。檢索數據庫未見對不同成型基質水凝膠替代防腐的相關研究。

本文對水凝膠載體化妝品替代防腐體系效果采用防腐挑戰試驗結果進行評價［9-10］，將對羥基苯乙酮、1，2-己二醇、辛酰羥肟酸、甘油辛酸酯、環庚三烯酚酮、乙基己基甘油

按照不同配比進行細菌、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應用中降低微生物風險、提高化妝品產品安全提供幫助。

1? 實驗部分

1.1? 材料

1.1.1 ?菌株? 細菌混合菌（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? 試劑與主要設備

營養瓊脂培養基、孟加拉紅瓊脂培養基、胰酪胨大豆瓊脂培養基（TSA）、馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA），麥芽汁瓊脂培養基（廣東環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（對羥基苯乙酮21.5%、辛酰羥肟酸9.5%、環庚三烯酚酮0.25%），廣州美爾生物科技有限公司。

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

（江陰斌江醫療設備有限公司）。

1.2? 測試樣品

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

-己二醇單獨使用時添加量≤0.5%；乙基己基甘油單獨使用時添加量≤0.05%；對羥基苯乙酮、辛酰羥肟酸、甘油辛酸酯、環庚三烯酚酮復配使用時，復配物料的添加量≤0.5%。測試樣品中的防腐體系及成分質量分數如表2所示。

1.3 ?防腐挑戰試驗

采用細菌混合菌（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，采用平板計數法進行計數。

細菌混合菌液：取36±1℃培養21±3 h的細菌混合菌苔，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21±3 h的白色假絲酵母菌和22.5±2.5℃培養箱中培養9±2 d的巴西曲霉，添加

體積分數為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，體積分數為1%（v/v），接種后將試樣置于22.5±2.5℃培養，分別在第7、14、28 d進行平板計數。

1.4? 評價標準

參照《化妝品防腐挑戰試驗》［10］，

防腐挑戰測試標準有兩種。

防腐挑戰測試標準A：加菌7 d后，細菌菌落數降低＞99.9%，霉菌和酵母菌菌落總數降低＞90.0%，且14 d、28 d內細菌、霉菌和酵母菌菌落數無增長；防腐挑戰測試標準B：加菌14 d后，細菌菌落數降低＞99.9%，霉菌和酵母菌菌落總數降低＞90.0%，且28 d內細菌、霉菌和酵母菌菌落數無增長。通過防腐挑戰測試標準A和標準B均表明

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

2? 結果與討論

2.1? 微生物防腐挑戰測試結果

將上述防腐體系制成8個批次的親水凝膠和膠原蛋白測試樣品，按要求進行殘余菌落測試，結果如表3所示。

2.2? 討論分析

由上述試驗測試結果可知，1～8號水凝膠樣品均符合防腐效能評價標準，通過防腐挑戰測試。

1號、6號樣品按常規使用量各添加0.5%對羥基苯乙酮和0.5% 1，2

-己二醇［11］。1號樣品中的細菌、霉菌和酵母菌總數符合標準A；6號樣品中的細菌數符合標準B，霉菌和酵母菌總數符合標準A，顯示該防腐體系在非交聯水凝膠基質的初始階段（7 d）

對細菌的抑菌效能較弱。由此表明，0.5%對羥基苯乙酮和0.5% 1，2-己二醇組合的防腐體系在不同基質水凝膠產品中的防腐效能存在差異。

2號樣品添加0.2%對羥基苯乙酮搭配0.2% AB91

（0.024%辛酰羥肟酸，0.020%甘油辛酸酯），細菌、霉菌和酵母菌總數符合標準A，但霉菌和酵母菌總數在第28 d出現增殖

現象，表明該防腐體系持續抑菌效能不佳。3號樣品添加0.2%對羥基苯乙酮搭配0.5% AB91（

0.060%辛酰羥肟酸，

0.050%甘油辛酸酯），細菌、霉菌和酵母菌總數符合標準A。

4號樣品添加0.2%對羥基苯乙酮搭配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，細菌、霉菌和酵母菌總數符合標準A。2～4號樣品測試結果表明：防腐體系效能與防腐活性物濃度呈正相關；0.2%對羥基苯乙酮搭配

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號樣品按常規使用量各添加0.5%對羥基苯乙酮，0.5% 1，2

-己二醇和0.05%乙基己基甘油，細菌、霉菌和酵母菌總數符合標準A，防腐體系表現出良好的防腐效能。

對比2號、6號樣品，4號、7號樣品的測試結果顯示：乙基己基甘油能提高防腐體系效能，具有協同增效作用 ［12］。

5號、8號樣品添加0.5% Esonal-OSM-510Plus（0.1075%對羥基苯乙酮、0.047 5%辛酰羥肟酸、0.001 25%環庚三烯酚酮）和0.05%乙基己基甘油，細菌、霉菌和酵母菌總數符合標準A，顯示在交聯水凝膠和非交聯水凝膠中該防腐體系均具有良好的防腐效能。環庚三烯酚酮的主要

功能結構七元非苯芳香環具有抗菌、抗炎等作用，在抑制霉菌、酵母菌和好氧性細菌的活性中比山梨酸鉀濃度更低，抑菌效果更優［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防炎癥反應，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，對敏感皮膚具有舒緩修護作用［14］。

3? 結論

參考《化妝品防腐挑戰試驗》中的方法，對兩種成型基質水凝膠的不同防腐體系進行微生物挑戰測試，最終確認3種替代防腐體系方案。

0.5%對羥基苯乙酮和0.5% 1，2-己二醇，或

由0.2%對羥基苯乙酮、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抑菌性能不足的風險。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配使用有明顯的協同增效作用。進一步探索0.05%乙基己基甘油復配0.1075%對羥基苯乙酮、0.0475%辛酰羥肟酸和0.00125%環庚三烯酚酮作為水凝膠防腐體系，均通過兩種成型基質水凝膠防腐挑戰測試并顯示出良好的防腐效能；該復配防腐體系預先包含了舒緩、抗刺激成分——羥苯基丙酰胺苯甲酸，它可為化妝品產品提供更高的使用安全性，降低個體人群

因皮膚差異帶來使用不適的風險。

替代防腐成分的協同抑菌機理以及防腐挑戰測試顯示：它可以滿足化妝品防腐要求［15-16］，為化妝品創新技術應用提供有益的選擇。替代防腐成分的主要作用為滋潤、抗氧化、調理肌膚的自身屬性，具有很高的使用安全性，結合水凝膠化妝品配方使用，

既符合日益嚴格的法規監管又能更好地滿足人們對化妝品安全性

的需求。

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（責任編輯? 柴? 智；責任校對? 白麗媛）