植物防腐剂在化妆品中 的开发和应用

摘要：植物防腐剂是天然来源的可以抑制微生物生长的一类物质，可以从中草药、香辛料或其他植物中提取。由于消费者对传统化学防腐剂的担忧以及对天然产品和功效性的追求，植物防腐剂在化妆品中应用呈增长趋势。但同时植物防腐剂在抗菌效果、稳定性、配伍性、气味和安全性等方面的不足也阻碍了其快速发展。最终配方中选择植物防腐剂还是化学防腐剂，需要结合客户需求和化妆品配方综合考量。相信随着科技的发展以及人们对天然产品的推崇，植物防腐剂的发展前景远大。

1、化妆品中植物防腐剂的兴起
化妆品中含有水和丰富的营养成分，容易被微生物污染。一旦发生微生物污染，不仅会造成产品和经济的损失，还可能会对消费者健康造成危害。根据中国《化妆品安全技术规范》2015版，防腐剂是以抑制微生物生长为目的而在化妆品中加入的物质，它可以保护化妆品不被微生物腐坏，保证其具有一定的货架期，而且在化妆品开封后持续使用过程中，避免产品因微生物反复污染而变质。化学合成防腐剂使用历史悠久，并被证明可以成功地保护众多化妆品不被微生物腐坏。然而，近年来某些传统合成防腐剂被发现有潜在安全问题，比如尼泊金酯，最早被应用于医药和食品，后被广泛应用于化妆品，自上世纪二十年代开始使用至今已有近百年的历史，是化妆品中使用频率最高的防腐剂之一[1，2]。Darbre在2001年到2004年发表了多篇文章讨论其与乳腺癌的关系[3-5]，引起了舆论的轩然大波，使得消费者“谈腐色变”，越来越多的消费者倾向于使用天然或者无传统防腐的产品。植物防腐剂不同于传统的化学合成防腐剂，是从植物中提取出来的具有防腐效果的成分，因其天然来源和特殊的功效性，越来越受到市场喜爱。英敏特（Mintel）发布的“2018护肤品四大趋势”指出，“纯净、安全、天然”的护肤品日益受到消费者的关注。在针对中国消费者的调研中，有45%的女性计划使用天然或草本的产品改善肌肤。在中国、韩国和日本，某些研发中草药为特色的品牌就广受消费者的喜爱；欧美市场的消费者也特别推崇天然的有机护肤品。

2、植物防腐剂的来源和作用机理
植物防腐剂的来源极其广泛，地球上约有25万至50万种植物，目前世界上已知的具有防腐作用的植物提取物有成千上万种[6]。根据其来源，这里我们将植物防腐剂分为中草药来源防腐剂、香辛料来源防腐剂、精油防腐剂、其他植物来源防腐剂以及天然等同物等。

1）中草药来源的植物防腐剂
在我国，对中草药的研究已有几千年的历史，迄今为止有约五千种的中草药，常用的就有七百多种。研究表明丹皮、厚朴、丁香、白芍、罗勒、决明子、薄荷、大黄、黄连、黄芪、黄芩、虎杖、决明子、积雪草、何首乌、甘草、防风、连翘、金银花[7]、金钱草、牛至、艾叶、青蒿、银杏、蒲公英、陈皮等均有防腐效果[8-9]。很多知名化妆品品牌将中草药提取物用于化妆品，如珀莱雅在2015年申请的包括葡萄柚籽提取物、牛至全草提取物、厚朴树皮提取物组成的植物来源化妆品防腐组合，采用覆盆子果实提取物和槐花提取物进行防腐增效，是一种刺激性低、防腐效果好的化妆品防腐剂[10]。

2）香辛料来源的植物防腐剂
近年来研究发现大蒜、生姜、紫苏、茴香、辣椒、花椒、肉桂[11]、丁香、黑胡椒等许多香辛料的提取物都具有一定的防腐抑菌作用[12]。马慕英等用大蒜水溶液对几十种导致食品污染的常见霉菌、酵母菌等进行试验，发现它对这些真菌均有抑制作用，且防腐能力与传统化学防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾相近。吴传茂等研究发现丁香油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、酵母、黑曲霉等有广谱抑菌作用[13]。

3）精油植物防腐剂
植物精油一直是人们感兴趣的天然防腐剂之一。芳樟叶油具有良好的杀菌、抑菌和驱虫作用[14]；山苍子油对多数霉菌的效力与山梨酸钾相近，强于苯钾酸钠[13]；柠檬草精油具有抗菌和部分防霉功效；茶树精油也具有抗病毒、抗菌和防霉功效。

4）其他植物提取物
众所周知，茶多酚具有较强的抗氧化作用，同时还有良好的抑菌作用，其对枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、龋齿链球菌以及毛霉菌、青霉菌、赤霉菌、酵母菌等均有抑制作用[15]；接骨木黑果提取物对真菌效果好，可用于抗菌和头皮护理；葡萄柚籽具有防腐增效作用[10]。

5）天然等同物
天然等同物（Nature Identical）是用合成方法制得的物质，或用化学方法从天然原料加工得到的物质，其化学结构和性质等同于存在于天然产品中的物质。在化妆品领域中，天然等同物发展迅速，根据Mintel对2010-2020年新推出的化妆品产品成分列表的统计可以发现对羟基苯乙酮和辛酰羟肟酸赫然在列，而且增势迅猛。对羟基苯乙酮具有温和、抗氧化和广谱防腐的特点；辛酰羟肟酸是相对比较稳定的有机酸类表外防腐剂，推荐剂量下温和，对真菌效果好，对细菌稍差，建议复配使用，常与二醇类复配达到协同增效[16]；山梨坦辛酸酯和甘油辛酸酯等具有润湿、杀菌功效，来源于淀粉和椰子油，建议与传统防腐剂配合使用；月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐，在2020年12月被列入《化妆品安全技术规范》防腐剂列表中，能有效抑制革兰氏阴性菌和阳性菌、霉菌、酵母菌，具有广谱高效的抑菌特性。

上述的各种植物来源防腐剂，除天然等同物之外，均需从天然的植物中通过蒸馏、醇提和超临界萃取等工艺提取。Audrey Kerdudo等人研究了如何开发新型的植物防腐剂[17]，如图1。

 了解了植物防腐剂的分类和来源，那么这些植物防腐剂是如何抑制微生物，达到防腐效果的呢？科学家们做了许多相关工作，他们发现在自然界，植物通过自身防御机制来保护自己免受病原体的入侵，包括产生次代谢产物，而这些化合物就是低分子量的抗微生物化合物[18]。这些化合物可以损伤细胞壁、破坏膜结构、抑制核酸的合成以及诱导细胞凋亡[19]。如丁香酸对细胞壁具有明显的破坏作用；肉桂醛和紫苏醛等含有α,β-不饱和羰基结构，具有强的电子缓冲能力从而破坏膜的结构[20]；槲皮素和芩黄素等黄酮类物质能抑制大肠杆菌的DNA促旋酶活性从而抑制DNA的合成[21]；黄连素可诱导磷脂酰丝氨酸的外翻而不破坏细胞膜的通透性，磷脂酰丝氨酸的外翻被认为是细胞凋亡的指标之一。

3、植物防腐剂的优缺点
统观以上各类植物防腐剂，绝大多数不仅具有防腐效果，还有其他额外的功效如美白、抗衰、抗氧化、抗敏舒缓、保湿、香精等。例如，最先发现的植物防腐剂丁香酚就具有极好的抗氧化、消炎、抑菌等作用；穿心莲的保湿和抗衰老作用；茶树精油具有祛痘功能；甘草酸具有明显的抗氧化、消炎和美白等作用等[22,23]。这些作用使得植物防腐剂在达到防腐目的的同时，还能为产品增加“天然”、“有机”等卖点，传递更高的品牌价值感，受到很多化妆品企业的追捧[24]。但是目前来看，植物防腐剂依然有以下不足之处：
● 防腐效果常常不如化学防腐剂；
● 不够广谱，如有些植物防腐剂只能抗细菌不能抗真菌；
● 需要相对大量添加才能达到防腐效果；
● 可能会影响配方的气味、颜色、泡沫等；
● 可能会有溶解性、配伍性问题，或易出现变色、析出等现象；
● 随着使用时间的推移，可能会产生免疫反应引起的皮肤过敏；
● 因为来源和加工工艺，普遍价格较高；
● 中药学研究表明即使同一种植物，在不同产地、不同时间种植后，提取物活性成分差别较大，很难保证产品的一致性；
● 开发过程缺乏系统的理论指导，很难追根溯源，很多提取或者纯化的技术比较落后，或者产品活性成分不明、机理不明、安全数据缺失。
甚至有不良商家销售假冒伪劣产品，去年报道的Euro-Napre事件就是例子：Euro-Napre是韩国C&B公司的防腐剂商品名，号称有效成分为秦椒果提取物、朝鲜白头翁提取物，曾获得多个国家和地区天然有机认证。然而，经过多个检测机构的测试，Euro-Napre中天然有机成分的含量极低，并检测出银离子的氰化物含量高达600多ppm。而《化妆品安全技术规范》2015版中明确规定化妆品中不能使用氰化物。当时中招的有不少大品牌，这不光影响到品牌的声誉，还给消费者带来健康危害，影响极其恶劣。

4、选择植物防腐剂还是化学合成防腐剂
化妆品配方专家需要综合考虑最终产品的稳定性、气味、外观、质地和最重要的安全性，设计合适的防腐体系保护化妆品不受污染[25]。选择植物防腐剂还是化学合成防腐剂，需要从以下方面综合考虑：
● 防腐剂效果要广谱，对细菌、霉菌和酵母菌均有效；
● 严格按照供应商要求添加合适剂量，太多或太少都有危害：太多会有敏感、刺激等安全性问题；太少不足以防腐而且会导致耐药性的产生；
● 考虑原材料的卫生情况；
● 考虑与其他原材料的配伍性和协同增效性；
● 考虑工厂的加工工艺和卫生情况；
● 防腐挑战实验是检验防腐剂是否具有足够防腐效果的一种有效手段。
汉宁在此领域提倡植物防腐剂和传统防腐剂复配使用，既能达到防腐效果，降低各种防腐剂活性成分的使用量，又能兼具温和和植物防腐剂的功能性。同时，需要强调的是，不能完全依赖防腐剂解决所有的微生物问题，还要控制好配方原料、生产工艺、工厂卫生等环节[24]。

5、植物防腐剂的前景
我国几千年的中草药知识积累以及境内的生物多样性为我们开发植物防腐剂提供了得天独厚的条件。我们还可以从以下方面继续努力：植物防腐剂的成分和作用机理、提取和纯化的工艺、产品品质、一致性、安全性和不同防腐剂之前的协同增效性等。令人鼓舞的是2020年国务院颁布的新《化妆品监督管理条例》中明确指出，国家鼓励和支持运用现代科学技术，结合我国传统优势项目和特色植物资源研究开发化妆品。而自2021年1月1日起可以按照《化妆品新原料注册备案资料管理规定》要求提供新原料研制报告、制备工艺简述、质量控制标准、安全性评价资料（包括毒理学安全性评价资料和安全风险评估资料）等相关技术文件，对新型植物防腐剂实施备案即可使用。这些都为我国的新型植物防腐剂开发提供了有利的条件，天时地利人和，相信中国的植物防腐剂一定会大放异彩。

[1] 蔡伦华等.1134份化妆品中防腐剂使用现状。 预防医学情报杂志，2016，32（11）：1198-1200.
[2] Andersen, Alan F. et al. Final Amended Report on the Safety Assessment of Methylparaben, Ethylparaben, Propylparaben, Isopropylparaben, Butylparaben, Isobutylparaben and Benzylparaben as Used in Cosmetic Products. Thousand Oaks, CA, ETATS-UNIS: Sage,2008.82.
[3] Darbre P D. et al. Concentration of Parabens in Human Breast Tumors. Journal of Applied Toxicology:JAT,2004,24(1):5-13.
[4] Darbre P D. et al. Underarm Cosmetics are a Cause of Breast Cancer[J]. European Journal of Cancer Prevention, 2001, 10(5): 389-394.
[5] Darbre P D. et al.Underarm Cosmetics and Breast Cancer[J]. Journal of Applied Toxicology, 2003(23): 89-95.
[6] Marjorie Murphy Cowan. Plant Products as Antimicrobial Agents Clin Microbiol Rev. 1999 Oct; 12(4): 564–582.
[7] Ye Seul Lee. Synergistic Antimicrobial Effect of Lonicera japonica and Magnoliaobovata Extracts and Potential as a Plant-Derived Natural Preservative, J. Microbiol. Biotechnol. (2018), 28(11), 1814–1822.
[8] Mérillon  Jean-Michel, Riviere  Céline. Natural Antimicrobial Agents 2018
[9] Leland J. Cseke, et al. Natural Products from Plants 2006
[10] 专利CN201510899803.X
[11] Seyed Fazel Nabavi. Antibacterial Effects of Cinnamon: From Farm to Food,Cosmetic and Pharmaceutical Industries Nutrients 2015(7), 7729-7748.
[12] Calo J R, et al. Essential Oil as Antimicrobials in Food Systems-A Review. Food Control, 2015(54):111-119.
[13] 徐芳.浅析食品防腐剂 畜牧与饲料科学 2009，30（2）:77-79.
[14] 林翔云.芳樟叶提取物在化妆品中的应用. 中国化妆品(行业版), 2011, 000(011):92-95.
[15] 王莹.茶多酚的抗氧化和抑菌活性及其增效剂 生物学杂志 2007，vol24，5：54-56.
[16] Michele Behrens INOLEX PATENTS CAPRYLHYDROXAMIC ACID in 2021-02  Cosmetics & Toiletries: February 2021
[17] Audrey Kerdudo, Pauline Burger, Florence Merck, Alexandre Dingas, Yohan Rolland, Thomas Michel, Xavier Fernandez. Development of a Natural Ingredient-Natural Preservative: A case study. Comptes Rendus Chimie, 2016(19): 1077-1089.
[18] Anupama Razdan Tiku. Co-Evolution of Secondary Metabolites, Chapter 33. 2020
[19]张美玲. 植物提取物作为化妆品防腐剂的研究. 江南大学, 2017.
[20]宁正祥, 高建华. 食品防腐剂的抗菌机理及构效关系. 广州食品工业科技, 1997(03):1-4.
[21] Ohemeng K, et al. DNA Gyrase Inhibitory and Antibacterial Activity of Some Flavones. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 1993,3(2):225-230.
[22] 张军,詹结钫. 化妆品中防腐剂的应用和发展趋势 中国化工贸易2018(05)
[23] 吕玉涛. 几种天然生物防腐剂及其在化妆品中的应用现状. 现代盐化工, 2019(04): 74-75+101.
[24] 杜巧燕等. 风口上的化妆品表内外防腐剂将从对立走向融合. 中国化妆品
[25] A. Varvaresou. Review Article Self-preserving cosmetics. International Journal of Cosmetic Science, 2009(31):163–175.

来源：荣格-《国际个人护理品生产商情》


原创声明：
本站所有原创内容未经允许，禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄，否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许，已经转载本站原创文章的平台，请立即删除相关文章。