刘沛溢 洪树珠 谢高峰 古颖霖 王峥 王中元

DOI：10.16255/j.cnki.ldxbz.2024.01.009

［收稿日期］  2023-08-30

［作者簡介］  刘沛溢（1981—），男，河北保定人，中国检验检疫科学研究院工程师，主要研究方向为化妆品配方开发，发酵类成分在化妆品领域中的应用；洪树珠（1984—），女，广东潮州人，珠海国佳新材股份有限公司工程师，主要研究方向为新材料在健康、医药领域中的应用；谢高峰（1991—），男，安徽宿州人，珠海国佳新材股份有限公司高级工程师，主要研究方向为材料工程，新材料在健康、医药领域中的应用；古颖霖（2000—），女，广东珠海人，珠海国佳新材股份有限公司助理工程师，主要研究方向为化妆品配方开发；王峥（1980—），男，浙江金华人，北京化工大学生命科学与技术学院副教授，博士，主要研究方向为合成生物学

、基因工程、生物基化学品。

［通讯作者］  王中元（1970—），男，湖北荆州人，珠海国佳新材股份有限公司总工程师，主要研究方向为新材料的开发，新能源材料在健康、医药领域中的应用。E-mail：824874619@qq.com

［摘  要］   参照《化妆品防腐挑战试验》T/SHRH 017-2019，研究不同成型基质水凝胶防腐体系的防腐效能，结果显示，0.05% 乙基己基甘油具有抑菌增效作用。实验分别采用0.05% 乙基己基甘油复配0.5% 对羟基苯乙酮和0.5% 1，2

-己二醇，0.05%乙基己基甘油复配0.2%对羟基苯乙酮

、0.024%辛酰羟肟酸和0.020%甘油辛酸酯

，0.05%乙基己基甘油复配0.107 5%对羟基苯乙酮、

0.047 5%辛酰羟肟酸和0.001 25%环庚三烯酚酮作为水凝胶防腐体系，实验结果显示：以上3组防腐体系具有良好的防腐效能。替代防腐成分具有协同抑菌作用，经化妆品防腐挑战试验证明可达到良好的防腐效能，可以更好地满足人们对化妆品安全、温和的需求。

［关键词］  水凝胶；新型载体；化妆品安全；防腐体系

［中图分类号］  TQ 658  ［文献标志码］  A  ［文章编号］  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  化妆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

中文名称功能结构性质作用

对羟基苯乙酮

抗氧化剂和防腐促进剂；

具有良好的抗真菌能力，促进其他防腐成分的防腐功能并能提高产品体系稳定性

1，2-己二醇保湿和抑菌剂；

具有两亲性，与微生物细胞膜的双分子层作用增强细胞膜的通透性，起到抑菌增效作用；在配方体系中，降低水分活度，增强抑制微生物的作用

乙基己基甘油润肤剂、保湿剂和防腐增效剂；具有类似表面活性剂的结构，影响微生物细胞膜的界面张力，在产品中形成抑菌环境，对整个产品起到防腐作用

辛酰羟肟酸螯合剂；

对Fe2+、Fe3+具有高选择性的螯合能力，在铁离子受限环境中扰乱霉菌的生长，从而起到抑制真菌的作用

甘油辛酸酯乳化剂和抑菌剂；表面活性的双亲分子结构，作用于细菌细胞膜上的双亲分子，持续、有效地影响微生物细胞结构，与特定的防腐剂复配从而杀灭细菌

随着科学技术的发展和大众消费需求的提高，对化妆品的功能性需求日益突出并要求赋予其更多的功能。选用适当的载体，能增强化妆品活性成分的稳定性；促进渗透，保证使用过程

中活性成分效果的充分发挥。水凝胶是一种新型化妆品载体［1］，其亲水性高分子网络结构能够承载大量水分，黏附于肌肤表层并不断滋润肌肤的角质层从而把有效物质传递到表皮及真皮层

。水凝胶基质通过非交联或交联的成型方式将各种营养物质凝固在内［2］，营养物质也为微生物生长提供了优异的碳源、氮源及矿物质［3-4］；4～7的基质pH值、无须升温加热的制备过程为微生物提供了适合生长繁衍的条件；生产过程洁净缺失，使用接触过程环境、消费者菌落的引入等多重因素最终可导致微生物污染事故的发生。

北京联合大学学报2024年1月第38卷第1期刘沛溢等：新型载体化妆品安全防腐体系研究

防腐体系是保证化妆品品质的重要保护剂，用以保证商品在制造或应用过程中避免细菌的污染［5-6］。防腐剂通常是指传统防腐剂［7］，较常用的有4-羟基苯甲酸类、咪唑烷基脲、苯氧乙醇、甲基异噻唑啉酮（甲基氯异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮混合物），以及苯甲酸类、山梨酸类等。

但传统防腐剂存在较多的潜在安全风险，如4-羟基苯甲酸类物质随着分子链增长类雌激素作用增强，咪唑烷基脲类释放甲醛会对人体皮肤产生刺激、致敏和致突变作用，甚至毒害健康，使传统防腐剂

的使用需要接受法规严格的监管以及

不断调整更新使用要求和限制。

化妆品配方设计时应用多元醇、酮类、有机酸及酯类等有机物原料，它們发挥着滋润、抗氧化、调理肌肤的作用。这类羟基、羰基、羧酸衍生物能作用于微生物细胞结构，影响其生理功能，同时降低水活度，综合发挥抗微生物功效，因此被称为替代防腐［8］（见表1）。

化妆品在配方设计时要形成合理的防腐体系，

应用复配2～5种替代防腐原料能扩大抗菌谱以有效保证抗菌能力。检索数据库未见对不同成型基质水凝胶替代防腐的相关研究。

本文对水凝胶载体化妆品替代防腐体系效果采用防腐挑战试验结果进行评价［9-10］，将对羟基苯乙酮、1，2-己二醇、辛酰羟肟酸、甘油辛酸酯、环庚三烯酚酮、乙基己基甘油

按照不同配比进行细菌、霉菌与酵母菌混合菌的残余菌量测定，

以期为在新型化妆品技术应用中降低微生物风险、提高化妆品产品安全提供帮助。

1  实验部分

1.1  材料

1.1.1  菌株  细菌混合菌（铜绿假单胞菌ATCC 9027、金黄色葡萄球菌金黄亚种ATCC 6538、大肠埃希氏菌ATCC 8739），霉菌与酵母菌混合菌（

巴西曲霉ATCC 16404、色假丝酵母菌ATCC 10231），菌种由广东微生物菌种保藏中心提供。

1.1.2  试剂与主要设备

营养琼脂培养基、孟加拉红琼脂培养基、胰酪胨大豆琼脂培养基（TSA）、马铃薯葡萄糖琼脂（PDA），麦芽汁琼脂培养基（广东环凯微生物科技有限公司）；氯化钠（AR）（广东光华科技股份有限公司）。

SymSave H（对羟基苯乙酮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（辛酰羟肟酸12.0%、甘油辛酸酯1.0%），广州艾卓生物科技股份有限公司；sonal-OSM-510Plus（对羟基苯乙酮21.5%、辛酰羟肟酸9.5%、环庚三烯酚酮0.25%），广州美尔生物科技有限公司。

设备包括：洁净工作台、生物安全柜（苏州净化设备有限公司）；生化培养箱（上海博迅医疗生物仪器股份有限公司）；高压灭菌锅

（江阴斌江医疗设备有限公司）。

1.2  测试样品

分别制备交联水凝胶和非交联水凝胶，样品由珠海国佳新材股份有限公司提供。参考企业原料的历史用量，对羟基苯乙酮、1，2

-己二醇单独使用时添加量≤0.5%；乙基己基甘油单独使用时添加量≤0.05%；对羟基苯乙酮、辛酰羟肟酸、甘油辛酸酯、环庚三烯酚酮复配使用时，复配物料的添加量≤0.5%。测试样品中的防腐体系及成分质量分数如表2所示。

1.3  防腐挑战试验

采用细菌混合菌（铜绿假单胞菌ATCC 9027，

金黄色葡萄球菌金黄亚种ATCC 6538，

大肠埃希氏菌ATCC 8739）、霉菌和酵母菌混合菌（

巴西曲霉ATCC 16404，

色假丝酵母菌ATCC 10231）接种法，采用平板计数法进行计数。

细菌混合菌液：取36±1℃培养21±3 h的细菌混合菌苔，添加无菌生理盐水制成1.0×107～1.0×108 cfu/mL的菌悬液。霉菌和酵母菌混合菌液：取28±2℃培养21±3 h的白色假丝酵母菌和22.5±2.5℃培养箱中培养9±2 d的巴西曲霉，添加

体积分数为0.05%（v/v）无菌的吐温80生理盐水稀释，再用无菌生理盐水制成1.0×106～1.0×107 cfu/mL的孢子悬液。

防腐测试：取适量细菌混合液、霉菌和酵母菌混合液，分别接种于装有试样的无菌三角瓶中，混匀，体积分数为1%（v/v），接种后将试样置于22.5±2.5℃培养，分别在第7、14、28 d进行平板计数。

1.4  评价标准

参照《化妆品防腐挑战试验》［10］，

防腐挑战测试标准有两种。

防腐挑战测试标准A：加菌7 d后，细菌菌落数降低＞99.9%，霉菌和酵母菌菌落总数降低＞90.0%，且14 d、28 d内细菌、霉菌和酵母菌菌落数无增长；防腐挑战测试标准B：加菌14 d后，细菌菌落数降低＞99.9%，霉菌和酵母菌菌落总数降低＞90.0%，且28 d内细菌、霉菌和酵母菌菌落数无增长。通过防腐挑战测试标准A和标准B均表明

：防腐体系效能满足化妆品防腐需求；符合标准A的防腐体系，能保证对微生物全程具有有效抑杀作用，并在初始7 d内显示有效防腐效能。

2  结果与讨论

2.1  微生物防腐挑战测试结果

将上述防腐体系制成8个批次的亲水凝胶和胶原蛋白测试样品，按要求进行残余菌落测试，结果如表3所示。

2.2  討论分析

由上述试验测试结果可知，1～8号水凝胶样品均符合防腐效能评价标准，通过防腐挑战测试。

1号、6号样品按常规使用量各添加0.5%对羟基苯乙酮和0.5% 1，2

-己二醇［11］。1号样品中的细菌、霉菌和酵母菌总数符合标准A；6号样品中的细菌数符合标准B，霉菌和酵母菌总数符合标准A，显示该防腐体系在非交联水凝胶基质的初始阶段（7 d）

对细菌的抑菌效能较弱。由此表明，0.5%对羟基苯乙酮和0.5% 1，2-己二醇组合的防腐体系在不同基质水凝胶产品中的防腐效能存在差异。

2号样品添加0.2%对羟基苯乙酮搭配0.2% AB91

（0.024%辛酰羟肟酸，0.020%甘油辛酸酯），细菌、霉菌和酵母菌总数符合标准A，但霉菌和酵母菌总数在第28 d出现增殖

现象，表明该防腐体系持续抑菌效能不佳。3号样品添加0.2%对羟基苯乙酮搭配0.5% AB91（

0.060%辛酰羟肟酸，

0.050%甘油辛酸酯），细菌、霉菌和酵母菌总数符合标准A。

4号样品添加0.2%对羟基苯乙酮搭配0.2% AB91（0.024%

辛酰羟肟酸，0.020%甘油辛酸酯）和0.05% 乙基己基甘油，细菌、霉菌和酵母菌总数符合标准A。2～4号样品测试结果表明：防腐体系效能与防腐活性物浓度呈正相关；0.2%对羟基苯乙酮搭配

0.060%辛酰羟肟酸、0.050%甘油辛酸酯或

0.024%辛酰羟肟酸、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号样品按常规使用量各添加0.5%对羟基苯乙酮，0.5% 1，2

-己二醇和0.05%乙基己基甘油，细菌、霉菌和酵母菌总数符合标准A，防腐体系表现出良好的防腐效能。

对比2号、6号样品，4号、7号样品的测试结果显示：乙基己基甘油能提高防腐体系效能，具有协同增效作用 ［12］。

5号、8号样品添加0.5% Esonal-OSM-510Plus（0.1075%对羟基苯乙酮、0.047 5%辛酰羟肟酸、0.001 25%环庚三烯酚酮）和0.05%乙基己基甘油，细菌、霉菌和酵母菌总数符合标准A，显示在交联水凝胶和非交联水凝胶中该防腐体系均具有良好的防腐效能。环庚三烯酚酮的主要

功能结构七元非苯芳香环具有抗菌、抗炎等作用，在抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性中比山梨酸钾浓度更低，抑菌效果更优［13］；羟苯基丙酰胺苯甲酸具有抗组胺活性和抗氧化性，可减少炎症因子的释放并预防炎症反应，从而减少皮肤刺激，

可有效消除皮肤表皮泛红等症状，还可以止痒舒敏，对敏感皮肤具有舒缓修护作用［14］。

3  结论

参考《化妆品防腐挑战试验》中的方法，对两种成型基质水凝胶的不同防腐体系进行微生物挑战测试，最终确认3种替代防腐体系方案。

0.5%对羟基苯乙酮和0.5% 1，2-己二醇，或

由0.2%对羟基苯乙酮、0.024%辛酰羟肟酸和0.020%甘油辛酸酯组成的防腐体系存在防腐效能及持续抑菌性能不足的风险。在上述防腐体系中添加0.05%乙基己基甘油，即

可通过防腐挑战测试并显示出良好的防腐效能

，上述防腐体系与乙基己基甘油复配使用有明显的协同增效作用。进一步探索0.05%乙基己基甘油复配0.1075%对羟基苯乙酮、0.0475%辛酰羟肟酸和0.00125%环庚三烯酚酮作为水凝胶防腐体系，均通过两种成型基质水凝胶防腐挑战测试并显示出良好的防腐效能；该复配防腐体系预先包含了舒缓、抗刺激成分——羟苯基丙酰胺苯甲酸，它可为化妆品产品提供更高的使用安全性，降低个体人群

因皮肤差异带来使用不适的风险。

替代防腐成分的协同抑菌机理以及防腐挑战测试显示：它可以满足化妆品防腐要求［15-16］，为化妆品创新技术应用提供有益的选择。替代防腐成分的主要作用为滋润、抗氧化、调理肌肤的自身属性，具有很高的使用安全性，结合水凝胶化妆品配方使用，

既符合日益严格的法规监管又能更好地满足人们对化妆品安全性

的需求。

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（责任编辑  柴  智；责任校对  白丽媛）