化妆品的安全性与稳定性是保证化妆品品质的重要前提，而配方体系中防腐剂的选择与使用又会对化妆品的以上性质有着极为重要的影响。我们知道，防腐剂的使用得当会提高化妆品的稳定性，有效防止由于微生物的作用导致的产品分层、变色、变味等变质现象，也不会给产品带来安全性的问题；相反，则会影响化妆品的稳定性，并有可能使配方的安全性降低，产生毒性及刺激性，甚至导致更为严重的皮肤问题。
本文将结合实际工作的经验与体会，围绕微生物与化妆品防腐的概念、化妆品配方防腐体系的建立、防腐剂的法律法规、防腐剂单体的性质等问题做一简要的阐述。
一、微生物与化妆品防腐的概念
1．化妆品防腐的定义
化妆品防腐就是保护化妆品成品在保质期内免受细菌、霉菌和酵母菌的污染。
2．化妆品防腐的必要性
化妆品被微生物污染后，会发生以下不良变化：变味；变色；粘度变化；产生气体；使透明体系混浊、产生沉淀；产生致病菌、危害人体，例：金黄色葡萄球菌会产生外毒素，侵害皮肤。
3．微生物的基本概念
微生物是一个广义的概念，它泛指生物界中存在的体形微小、构造简单的低等生物。主要包括：细菌、霉菌、酵母菌、放线菌、立克次氏体及病毒等。
微生物的特点：体积小、面积大；生长旺盛、繁殖快；适应性强、易变异； 分布广、种类多（天空、大海，无处不在；土壤中已发现10万种以上）。
4．化妆品中常见的微生物
化妆品中常见的微生物分为细菌、霉菌和酵母菌三类。
细菌：分革兰氏阳性与革兰氏阴性菌。从形态上分为球菌（葡萄球菌、链球菌等）、杆菌（绿脓杆菌、大肠杆菌等）、螺旋状菌等。 被细菌污染的化妆品会产生分层、混浊及异味等现象。
霉菌：喜欢在阴暗、潮湿的环境中生长，易在空气中传播。 化妆品被霉菌污染后，会产生霉斑（常出现在包装容器及内容物表面），有霉臭味。
酵母菌：化妆品被酵母菌污染后，会产生一种发酵所特有的酸味，另外还会导致产品混浊、分层、变色。
5、微生物在化妆品中生长所需的物质
水和空气是微生物在化妆品中生长所需的 主要的物质；另外还有脂肪酸、脂肪醇、酯类、蛋白质与氨基酸、羊毛脂及其衍生物、维生素、纤维素、淀粉、植物提取物、糖类（蔗糖、葡萄糖、粘多糖）、无机盐等一些常见的化妆品原料。
6、化妆品中常见的微生物的一般性质(见下表)
7、化妆品被微生物污染的途径——化妆品的一、二级污染
化妆品在生产过程中受到的微生物污染是化妆品微生物的一级污染；消费者在使用过程造成的微生物污染是化妆品微生物的二级污染。
（1）化妆品微生物的一级污染
包括设备、原料、制造及包装四个方面，而制造及包装过程又涉及生产环境与操作人员。
如何避免化妆品在生产过程中的一级污染：
设备：输送泵、管线、乳化机、灌装机等，是微生物聚集之处，要定期清洗、消毒。
原料：是微生物的重要污染源，对重点原料（如：动植物源性原料、水）可在检测的基础上进行灭菌处理。
制造环境： 定期进行环境灭菌消毒；制造过程中物料的加热灭菌处理等。
包装： 包装车间的空气净化，二次更衣；包装材料的清洗、消毒。
如何避免化妆品在生产过程中的一级污染：
在化妆品制造过程中添加适量的防腐剂。
(2) 化妆品微生物的二级污染
消费者在取用时，手指上的微生物可引发产品污染；经常开启瓶盖，空气中的微生物也可污染内容物。
二、化妆品中的防腐剂与防腐体系的建立
(一)化妆品用防腐剂
1．防腐剂的概念
可以稳定地发挥作用，能破坏微生物或阻止化妆品内微生物生长的物质。可以在一定时间内（通常14天）使99.9%以上的微生物失去活性。
杀菌剂的作用：
杀菌剂的特点是快速、强效地发挥作用，可在极短的时间（30秒）内，杀灭99.99%以上的微生物。有些杀菌剂在低浓度时可用作防腐剂。
2．影响防腐剂效能（活性）的因素
（1）防腐剂的使用浓度：一般地，浓度越高效能越强。
（2）与微生物的接触时间：一定时间后起作用，也许3、5天后。
（3） 体系的PH值：大多数防腐剂在酸性环境的活性大于在碱性环境的活性；例如：Bronopo（布罗波尔）在PH=4时，十分稳定；在PH=6时，其活性可保持1年；而在PH=7时，活性只能保持几个月。
（4）固体粒子对防腐剂的吸附：可使其活性降低。例如：5%的淀粉对0.1%尼泊金甲酯的吸附作用，会使尼泊金甲酯的活性降低10%；5%高岭土对0.1%的卡松的吸附，会使卡松的活性降低26%。
（5）防腐剂的油水分配系数：在乳化体中，微生物通常会被吸附在油—水界面或在水相活动，因此，防腐剂的溶解性很重要；好的防腐剂应有高的水溶性，即低的油水分配系数。
（6）配方中的一些物质对防腐剂的“封闭”作用：一些原料特别是一些非离子型表面活性剂、水溶性聚合物等，可与某些防腐剂胶合，降低其水中游离防腐剂的浓度，进而使其活性降低。
①防腐剂的增量系数（R）：由于一些非离子型表面活性剂等物质对防腐剂的胶合作用，使体系中游离防腐剂的含量降低，这时的体系中防腐剂的总量与游离防腐剂含量之比即为R值。
也即：在一些非离子表面活性剂、水溶性聚合物等体系中，要保持原有的防腐作用，应添加的防腐剂量的倍数。
R= 所需防腐剂的总浓度 / 游离防腐剂的浓度
②举例：
非离子表面活性剂存在时，一些防腐剂的增量系数（R值） 2%吐温- 805%吐温- 80 2%PEG硬脂酸酯5% PEG硬脂酸酯
③应用：
例如，尼泊金甲酯的 小抑菌浓度（MIC）为0.08%，在含有5%吐温- 80的体系中，尼泊金甲酯 小抑菌浓度（MIC）增加为：0.08% x R=0.08% x 4.5 = 0.36% 。
以上说明，防腐剂的使用必须考虑体系中其它原料的影响；另外，一些原料对防腐剂的“封闭”作用还是很强的。
④对策：
A：增加防腐剂的用量。
B：建立解“封闭”体系，即选择一些有效成分加入上述体系中，降低或解除“封闭”作用，常用的此类物质有：乙二醇、丙二醇、乙醇、异丙醇等。
3．防腐剂使用的安全性与我国的相关法规
（1） 需要指出的是，防腐剂是易导致皮肤安全性问题的化妆品原料之一，许多国家对它的使用都作了严格的规定。
例如，欧共体就规定了其允许使用的防腐剂清单，而美国虽然没有规定允许使用的防腐剂清单，但CTFA组建的化妆品成分评审专家组（简称CIR），对用于化妆品的各种成分（包括防腐剂）的安全性进行评审，并公开发表其评审报告，极具权威性，各厂家都会参照执行。日本则在其化妆品原料标准（JSCI）列出了允许使用的防腐剂清单
（2） 我国2002年版的“化妆品卫生规范”将防腐剂归纳在限用物质中，共有55种防腐剂被允许在我国使用，并规定了具体的限用量。
例如：尼泊金酯类， 单一酯限用量为：0.4%，混合酯：０.8%；（均以酸计）双咪唑烷基脲，限用量为0.6%，DMDMH的限用量为0.6%。
（3）使用原则：从安全及经济角度考虑，在保证化妆品在保质期内不被微生物污染的前提下，使用 少量的防腐剂。
（4）影响配方中防腐剂安全性的因素包括：防腐剂的种类、纯度、稳定性（光、温度）、加入量、与其它化妆品原料的配伍性等。
4．我国化妆品卫生规范对化妆品的微生物学的质量要求
我国2002年版的“化妆品卫生规范”在总则中对化妆品的微生物学质量作了如下的规定：
（1）眼部化妆品及口唇等粘膜用化妆品以及婴儿和儿童用化妆品菌落总数不得大于500CFU/ml或500CFU/g。
（2）其他化妆品菌落总数不得大于1000CFU/ml或1000CFU/g。
（3）每克或每毫升产品中不得检出粪大肠菌群、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌。
（4）化妆品中霉菌和酵母菌总数不得大于100CFU/ml或100CFU/g。
（二）化妆品防腐体系及其建立
1．理想的化妆品防腐体系应具备的性质
* 对人体及环境安全，无毒、无刺激性，世界范围内可使用；
* 在生产及使用过程中稳定；
* 广谱的抗菌活性，对细菌、霉菌及酵母菌均有良好的抑制作用；
* 与化妆品原料的配伍性好；
* 在较宽的PH值范围内有效；
* 良好的性能价格比。
2．有关防腐剂的复合使用
对大多数配方来讲，单独使用一种防腐剂很难达到上述理想的防腐体系的要求，所以，就目前而言，在配方中复合使用两种以上的防腐剂是十分必要的。
在具体实践中，配方师有两种方式可选择：
* 自己选择多种防腐剂单体，在配方中复合使用；
* 选择复配好的防腐剂成品，直接在配方中添加使用。
前者需要更多的防腐效果的评价试验及配方师的经验。
3．化妆品防腐体系建立要点
（1）明确防腐体系应用的产品类型。因为不同类型的产品对安全性的要求也不相同，欧共体在其预先考虑有效性的表中已将应用产品划分为：留在型产品、洗去型产品、婴儿护肤品、气溶胶、去头屑产品及眼部化妆品6类；我们在一些安全性要求较高的产品（如婴儿护肤品）中建立防腐体系时就要特别注意防腐剂的安全性问题。
（2）选择产品销售地区法规允许使用的防腐剂。在我国，要选择化妆品卫生规范中被允许使用的防腐剂品种。
（3） 考虑配方 终的PH值。因为PH值对许多防腐剂的活性都有很大的影响，所以在
操作中我们可以：按照配方的PH值选择防腐剂，或者调整配方的PH值，使防腐剂效果得以充分发挥。
（4）考虑防腐剂的油水分配系数：
防腐体系中，尽量要用油水分配系数小的防腐剂，因为，研究表明产品中的微生物主要存在于水相及油水界面处。
（5） 考虑配方中的非离子表面活性剂等物质对防腐剂的“封闭”作用。
（6） 考虑防腐体系中的防腐剂与配方中其它原料的配伍性。
（7） 考虑防腐体系中防腐剂之间的增效作用。
（8） 考虑配方中的其它原料对防腐体系的增效作用。例如：EDTA—2Na在含有尼泊金酯的防腐体系中，可有效提高其抑制革兰氏阴性菌的有效性，特别是对绿脓杆菌的作用。 就此，防腐剂的加入量得以降低。
（9）考虑生产中原料的卫生状况。假如，生产中所使用的原料已经带菌（去离子水、天然提取物、天然的高分子聚合物等），建立防腐体系时，要考虑加入的防腐剂将有一部分被“消耗”。
（10） 考虑配方中可被微生物利用的营养物质的种类与含量。
（11） 考虑产品生产与销售地区的气候因素。例如，在湿度较大的地区，要考虑提高防腐体系对霉菌的抑制能力。
4.防腐体系防腐效果的评价——建立防腐体系的评价手段
（1）防腐剂防腐效果的评价——防腐剂的筛选
抑菌圈试验：
原理：细菌或霉菌在适宜的培养基上，经培养后能迅速生长。在培养基平板中央放置一个用防腐剂处理过的圆形滤纸片，防腐剂向四周渗透就会形成抑菌圈。通过测量抑菌圈的大小，就可以判断防腐剂的防腐性能。
小抑菌浓度（MIC）试验：
小抑菌浓度试验同样可以反映防腐剂的效力，MIC值越小，表明防腐剂的抑菌能力越大。
（2）产品中防腐体系的防腐效果评价---防腐体系的确定
防腐挑战性试验：
在通过抑菌圈试验、MIC试验初步评价防腐体系的防腐效果后，需要进一步评价实际产品中防腐体系的防腐效能，目前国内外大多采用防腐挑战性试验。
模拟消费者反复使用产品过程中受到高度微生物污染的可能性，选择微生物生长的 适宜条件，以反映实际产品中防腐体系的防腐能力。
由于防腐挑战性试验可以在较短的时间内完成且所需样品量很少，因此，可以使用相当多的微生物进行测试，而且可以同步评估多种样品。
（3）美国CTFA推荐的单次防腐挑战性试验：
由于防腐挑战性试验是一种经验性的方法，目前各国及相关组织对此尚无统一的规定。目前较为常用的是美国CTFA推荐的、经典的、为期28天的单次防腐挑战性试验。该方法的做法是，一次性在成品中接入若干种类、一定数量的微生物，将样品置于适当的温度下，定期抽样检测样品中残余的微生物，并根据微生物的数量变化情况来评价样品中防腐体系的防腐效果。
三、常用化妆品防腐剂单体的用量、法规与特点
1、 尼泊金酯（对羟基苯甲酸酯）类
INCI名称： Parabens
特点：传统的、高使用频度一类防腐剂，在世界范围内广泛使用。安全、广谱、经济、耐受高温，适于微酸性至中性环境，在PH 4～5 稳定，在PH 8以上可部分水解；PH 8～9时，水煮，水解可达40%；
不足：水溶性较差，油水分配系数高，非离子、水溶性聚合物等物质对此类防腐剂的“封闭”作用较强。
目前在国际上常用的品种包括：尼泊金甲酯、尼泊金丙酯、尼泊金乙酯、尼泊金丁酯、尼泊金甲酯钠盐以及尼泊金异丁酯。
(1)尼泊金甲酯
INCI名称：Methyl Paraben
添加量：0.1～0.3%（ 高0.4%） 法规：日本，混合酯限量1%；欧共体，单一酯限量0.4%；混合酯限量0.8%；美国，认为用于化妆品安全；我国，单一酯限量0.4%，混合酯限量0.8% 。
（2）尼泊金丙酯
法规：日本，混合酯限量1%；欧共体，单一酯限量0.4%，混合酯限量0.8%；美国，认为用于化妆品安全；我国，单一酯限量0.4%，混合酯限量0.8% 。
（3）尼泊金乙酯
INCI名称：Ethyl Paraben
添加量：0.1～0.3%（ 高0.4%）
法规：日本，混合酯限量1%；欧共体，单一酯限量0.4%，混合酯限量0.8%；美国，认为用于化妆品安全；我国，单一酯限量0.4%，混合酯限量0.8%。
2、凯松（Kathon） （商品名）
有效物名称：5-氯-2-甲基异噻唑-3（2H）-酮和2-甲基异噻唑-3（2H）-酮
INCI名称：Methylchloroisothiazolinone/ Methylisothiazolinone
有效物含量：1.5%
添加量：即洗型产品为0.1（相当于活性物加量0.0015%）以下，驻留型产品为0.05%(相当于活性物加量0.00075%) 以下。
法规：在各国均可使用。日本仅可用于即洗型产品， 高限量为0.1%
特点：含无机盐（MgCI2）保护剂（现也有采用铜离子作保护剂的产品），水溶性好、与表面活性剂相容性好，主要用于香波、浴液等即洗型产品配方，也可用于驻留型产品中。 使用的PH值范围：2.8～8.5。
3．咪唑烷基脲（洁美- 115）
INCI名称：Imiazoli- dinyl urea添加量：0.2～0.5%。
法规 ：日本，可以使用，但是仅限于香皂、香波、洁肤泡沫等即洗型产品，且要在标签上标注“不能用于婴儿以及对甲醛敏感的人”，限量为0.3%；欧共体，允许使用，限用量0.6%；美国，认为在化妆品中使用安全；我国允许使用，限用量为0.6%。
特点：水溶性好，配伍性好（不会被其它原料钝化），与尼泊金酯合用有良好的抗菌增效作用。
不足：抗霉菌活性较差，暴露在空气中易吸潮。
4．双咪唑烷基脲（洁美-II）
INCI名称：Diazolidinyl urea<BR> 添加量：0.2～0.5%。
法规：日本，尚未批准使用；欧共体，允许使用，限量0.5%；美国，认为在0.5%以下，使用安全；我国，允许使用，限量为0.5%。
特点：稳定、易溶于水、配伍性好（不会被其它原料钝化）、良好的抗细菌活性。与尼泊金酯合用有良好的抗菌增效作用。
不足：抗霉菌活性较差，暴露在空气中易吸潮。
5．二甲基二羟甲基海因
INCI名称：Dimethyl Dimethylol Hydantoin
添加量：0.1～0.6%。
法规：日本，允许使用，但要在标签上警示；欧共体，允许使用，限用量为0.6%；美国，认为安全；我国，允许使用，限用量为0.6%。
特点：水溶性好，良好的抗细菌活性，配伍性好，常和其它防腐剂配合使用。尤其适用于水溶性凝胶体系配方。
不足：抗霉菌的效果稍差。
6．羟甲基甘氨酸钠
INCI名称：Sodium hydroxymethylgl-ycinate
添加量：0.2～0.5%。
法规：日本，未批准使用；欧共体，允许使用，限用量0.5%；美国，认为个人护理品中使用安全；我国，允许使用，限用量0.5%。
特点：极少的能够在碱性环境下使用的防腐剂之一，安全、水溶性好、广谱抗菌，适宜使用的PH值为8～12。
注意事项：
（1）低温（小于50℃）加入；
（2）添加量0.2～0.5%；
（3）配方中应避免阳离子；
（4）避免柠檬（醛）类香精。
7．苯氧基乙醇
INCI名称：Phenoxyethanol
添加量：0.25～1.0%。
法规：日本，允许使用2-苯氧基乙醇， 大允许用量为1.0%；欧共体，允许使用， 大允许用量为1.0%；美国，认为在化妆品中使用安全；我国，允许使用， 高限制用量为1.0%。
特点：其在水中的溶解度为2.7%，加入到配方当中对产品的稳定性没有影响，但是对体系的粘度影响较大，包括香波和乳液；试验表明，在香波中，加入1.0%的苯氧基乙醇可使体系的粘度下降1/3。目前在我国，苯氧基乙醇以及在它的基础上复合的防腐剂使用量在不断增加。
8．2-溴2-硝基-1，3-丙二醇 （商品名：布罗波尔）
INCI名称：2-bromo-2-nitropropane-1,3-diol
添加量：0.01～0.1%。
法规：欧共体，允许使用，限用量0.1%；美国，常用量下认为安全；我国，允许使用，但不可与易形成亚硝胺的原料合用，配方中 高限量0.1。
特点：溶解性好，使用方便， 佳使用的PH值为5～7。
注意事项：
（1）碱性条件下，光照会变色；
（2）高温时与两性咪唑啉不配伍，另外，一些蛋白质会影响其活性；
（3）不能和胺类的原料同时使用，否则会形成致癌物亚硝胺；
（4）不宜与铁的容器接触。
9．IPBC（碘代丙炔基丁基甲胺酸酯）
INCI名称：Iodopropynyl butylcarbamate ,
添加量: 0.01～0.05%。
法规 ：欧共体，允许使用，限量0.05%；美国，IPBC作为一种化妆品成分，在浓度为0.1%时是安全的，IPBC不应应用于气溶胶产品中；日本，尚在审理之中；我国，允许使用，限用量0.05%。
特点：IPBC（碘代丙炔基丁基甲胺酸酯）水溶性好、用量少，具有良好的杀真菌活性，和咪唑烷基脲类防腐剂配合使用，有良好的协同作用。
10．脱氢乙酸
INCI名称：Dehydroacetic acid
添加量：0.02～0.3%；
法规：欧共体，允许使用，限用量0.6%，以酸计；美国，允许使用；我国，允许使用，限用量为0.6%。
特点：难溶于水，在100克水中可溶解0.17克脱氢乙酸，可溶于氢氧化钠水溶液，形成脱氢乙酸钠，脱氢乙酸钠易溶于水，其水溶液呈微碱性。
脱氢乙酸钠的光及热的稳定性良好，其水溶液在120℃下加热两小时仍能保持稳定。但是，铁的化合物会促使其变色。
