一、防腐劑的作用機(jī)制

化妝品防腐劑是指化妝品中添加的物質(zhì)，旨在抑制微生物在化妝品中的生長(zhǎng)和繁殖。微生物在化妝品中的生存和繁殖取決于一些環(huán)境因素：物理溫度和環(huán)境pH 值、滲透壓、輻射、靜壓；化學(xué)水源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（C、N、P、S氧、有機(jī)生長(zhǎng)因子。基于此，可以簡(jiǎn)要總結(jié)防腐劑的作用機(jī)制，主要通過(guò)以下三個(gè)方面發(fā)揮作用：一是破壞微生物細(xì)胞壁或抑制微生物細(xì)胞壁的形成；二是破壞微生物細(xì)胞膜或影響細(xì)胞膜的功能，使微生物細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)泄漏而死亡；三是抑制微生物細(xì)胞中的酶或蛋白質(zhì)合成或蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致微生物死亡。

①在一些含水量低的產(chǎn)品中，如油膏，微生物通常很難生長(zhǎng)；

②對(duì)于大多數(shù)細(xì)菌來(lái)說(shuō)，最適合生長(zhǎng)pH范圍接近中性(6). 5~7. 5) , 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿不適合微生物的生長(zhǎng)，如常見(jiàn)的果酸產(chǎn)品，防腐效果通常平行于中性產(chǎn)品；

③增加或降低滲透壓會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂，也會(huì)導(dǎo)致膜收縮和脫水；

④ 表面張力也是影響微生物生長(zhǎng)的原因之一。在一些高表面活性劑配方中，微生物不易生長(zhǎng)。在這方面，陽(yáng)離子表面活性劑表現(xiàn)突出，陰離子和非離子對(duì)微生物的生理毒性很小；

⑤一般情況下，細(xì)菌最適合30~37的生長(zhǎng)溫度℃, 霉菌和酵母是20~25℃，因此，可采用高溫滅菌的方法，但即使個(gè)別芽孢菌在適應(yīng)環(huán)境后產(chǎn)生保護(hù)膜， 80~90℃它不能在高溫下短時(shí)間內(nèi)殺死。

防腐劑對(duì)微生物的作用只能在足夠的濃度直接接觸微生物時(shí)使用。防腐劑首先接觸和吸附細(xì)胞外膜，通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，然后在各個(gè)部位發(fā)揮作用，阻礙細(xì)胞繁殖或殺死細(xì)胞。事實(shí)上，防腐劑主要對(duì)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜產(chǎn)生影響，但也影響細(xì)胞代謝酶的活性或細(xì)胞質(zhì)部分遺傳顆粒結(jié)構(gòu)。

二、的防腐劑特性

理想的防腐劑應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

①具有廣譜抗菌能力；

②可溶于水或常用化妝品原料；

③ 無(wú)毒性和皮膚 ** 性；

④在較大的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定有效；

⑤不會(huì)對(duì)產(chǎn)品外觀造成損害；

⑥不與配方中的有機(jī)物反應(yīng)，降低其效果；

⑦它是中性的，至少產(chǎn)品不應(yīng)該使用pH值變化明顯；

⑧成本低，易得。

三、影響防腐劑能力的因素

防腐劑只能在足夠的濃度和直接接觸微生物細(xì)胞時(shí)工作。除了防腐劑的劑量和接觸時(shí)間外，以下因素也會(huì)影響防腐劑的防腐能力。

(1)水分活性

水是微生物生長(zhǎng)的必要條件，產(chǎn)品中的水活性直接影響產(chǎn)品的防腐能力。含甘油、丙二醇、丁二醇等多元醇的產(chǎn)品降低了水活性，提高了系統(tǒng)的防腐能力。

（2）pH值

細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖較好 pH 它是弱堿性的，而霉菌和酵母在酸性條件下容易生長(zhǎng)和繁殖。pH價(jià)值會(huì)影響產(chǎn)品的防腐效果。一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)酸防腐劑在酸性和中性范圍內(nèi)效果較好，但在堿性范圍內(nèi)效果大大降低。布羅波爾在pH=很穩(wěn)定，而且pH=其活動(dòng)時(shí)間只有幾個(gè)月。

(3)防腐劑的活性

一般來(lái)說(shuō)，防腐劑濃度越高，防腐效果越好。有時(shí)產(chǎn)品配方中的某一成分會(huì)降低防腐劑的活性，降低防腐效果，特別是粉末原料容易吸附羥基苯酯防腐劑，或與其反應(yīng)導(dǎo)致變質(zhì)。防腐劑與其他物質(zhì)的相容性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①糖類(lèi)化合物、滑石粉、金屬氧化物、纖維素等化妝品中的某些成分會(huì)吸附防腐劑，降低其效果。

②淀粉物質(zhì)能影響羥苯酯的抗菌作用。

③一方面，高濃度的蛋白質(zhì)(氨基酸)可以通過(guò)對(duì)微生物形成保護(hù)層降低防腐劑的抗菌活性，另一方面可以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。

④金屬離子如Mg2 、Ca2 、Zn2 一般來(lái)說(shuō)，過(guò)量的金屬離子在香料、潤(rùn)滑劑、天然或敏感化合物中容易形成難溶物或催化氧化反應(yīng)。

⑤防腐劑可與化妝品的某些成分形成氫鍵(如山梨酸和某些成分)或鰲合物(如增稠

劑中的鐵離子)， 通過(guò)約束或消耗降低防腐系統(tǒng)的效率。

⑥少量的表面活性劑可以增加防腐劑對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，提高效率，但大量會(huì)形成膠束，吸引水中的防腐劑，降低水中防腐劑的含量，影響其殺菌效率。

⑦硫酸鹽(酯)、碳酸鹽(酯)、含氮表面活性劑或色素?zé)晒馊玖稀b材料(塑料、金屬、橡膠)等一些防腐劑和表面活性劑不僅影響防腐劑的有效性，而且損害產(chǎn)品質(zhì)量。

⑧非離子和高乙氧基都會(huì)影響羥苯酯的活性。

⑨ 亞硫酸鹽會(huì)影響異噻唑啉酮和甲基二溴戊二腈的活性。該配方一般不含亞硫酸鹽，但亞硫酸鈉作為一種常見(jiàn)的原料脫色劑，有時(shí)含有亞硫酸鹽。

⑩有些塑料會(huì)影響防腐劑的活性(如羥苯酯)。因此，在最終包裝中測(cè)試產(chǎn)品以確保其防腐效果非常重要。

(4)油水分配率

在油水乳液中，水層或界面的防腐劑直接影響產(chǎn)品的防腐能力。水中相同劑量的防腐劑分布率越高，防腐效果越好。. 3-丁二醇、丙二醇等多元醇可提高水中羥苯酯的濃度，具有協(xié)同防腐作用；氯化鉀、吡咯烷羧酸鈉、甘氨酸等降低水中羥苯的濃度，導(dǎo)致防腐能力下降。

（5）容器

容器是減少產(chǎn)品二次污染的重要因素。一般來(lái)說(shuō)，面霜是一個(gè)廣口瓶。使用時(shí)直接用手蘸內(nèi)容物，防腐要求較高，軟管和噴嘴產(chǎn)品的防腐要求較低。此外，容器材料對(duì)防腐劑有吸附作用，也會(huì)降低防腐劑濃度。

(6)防腐劑變質(zhì)

光、熱、空氣中的氧會(huì)導(dǎo)致防腐劑的分解，如酚類(lèi)防腐劑、洗滌必泰在光照下或高混合加熱時(shí)。此外，防腐劑與配方中其他成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也會(huì)導(dǎo)致防腐劑失效。

四、防腐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

化妝品防腐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循與配方中其他成分相容的安全、有效、有針對(duì)性的原則，防腐劑的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能滿(mǎn)足以下要求：

①抗菌活性廣譜；

②配伍性好；

③安全性好：

④水溶性好；

⑤穩(wěn)定性好；

⑥在使用濃度下，應(yīng)無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味；

⑦成本低。

防腐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可按以下步驟進(jìn)行：

(1)篩選防腐劑種類(lèi)

①根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型選擇

②根據(jù)產(chǎn)品pH值選用

③根據(jù)不同的使用部位選擇

④根據(jù)產(chǎn)品配方成分和防腐劑相容性選擇

（2） 防腐劑復(fù)配

①拓寬抗菌譜

②提高藥效

③抗二次污染

④提高安全性

⑤防止產(chǎn)生抗藥性

防腐劑的復(fù)合方法一般如下：

①防腐劑復(fù)合具有不同的功能機(jī)制。這種復(fù)合方法，不是簡(jiǎn)單的效果加，通常是乘法關(guān)系，可以大大提高防腐劑的防腐效率。

② 不同適用條件的防腐劑復(fù)合。這種復(fù)合方法可以為產(chǎn)品提供更廣泛的防腐保護(hù)。

③適用于不同微生物的防腐劑復(fù)合。這種復(fù)合方法主要是拓寬防腐系統(tǒng)的抗譜，是日常化妝品防腐系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常用的方法。

值得提醒的是，復(fù)合時(shí)要注意防腐劑之間的合理搭配，避免防腐劑之間的相互作用，注意復(fù)合后的抗菌廣譜。

6. 設(shè)計(jì)無(wú)防腐劑系統(tǒng)

隨著對(duì)防腐劑安全性的深入研究，許多傳統(tǒng)防腐劑被證明具有一定的負(fù)面影響，如杰馬等甲醛釋放體釋放甲醛，對(duì)人體有害；絕大多數(shù)防腐劑都有 ** 作用等。因此，安全無(wú)添加防腐劑產(chǎn)品的概念開(kāi)始出現(xiàn)。但是真正沒(méi)有防腐劑的產(chǎn)品不能保證保質(zhì)期，所以還沒(méi)有完全普及。這就存在著 ** 性與保質(zhì)期與保質(zhì)期的矛盾？一些國(guó)際原料公司研究了一些不包括在防腐劑系列中的化合物，篩選出自己二醇、戊二醇、羥基苯乙酮、甘油辛酸酯、乙基己基甘油等具有防腐活性的醇類(lèi)化合物。當(dāng)這些化合物在產(chǎn)品中用量合適時(shí)，可以達(dá)到良好的防腐效果，并通過(guò)防腐挑戰(zhàn)試驗(yàn)。