防腐剂间增效性能及其在牙膏中的研究应用

韦玉金 黄晓燕 梁莹莹 黄柳云

(柳州两面针股份有限公司，广西 柳州 545006)

前言

防腐剂是指可以预防，或延缓产品内微生物的生长，防止产品腐败的物质。在产品中防腐剂起到保护作用，使之免受微生物污染，延长产品货架寿命，确保产品的安全性，防止消费者因使用受污染的产品而引起可能的感染[1]。

牙膏配方中原料种类众多，有水、各类油脂、活性组分和营养成分等，为微生物提供生长所需的碳源和氮源；加上在生产、运输和使用过程中有可能受到原料、包材和环境等各方污染。在pH值、温度适宜的条件下，微生物便会在产品中繁殖，必然会引起产品的腐败变质，造成牙膏膏体分水，变色、变味等不良变化。这不仅影响消费者感官体验，还可能会对消费者的身体健康造成不良影响。所以，在牙膏中添加适合的防腐剂，是牙膏质量和使用安全的重要保障。

现阶段，牙膏配方中常用的防腐剂有尼泊金、苯甲酸钠、苯甲醇等，新型防腐剂有乙基己基甘油、1,2-己二醇等；同时，产品配方中单一防腐剂的抗菌谱较窄，但在一定复配体系下，会存在协同和增效作用，即增加或提高防腐剂的抗菌活性。有相关研究表明，在防腐剂浓度不增加的情况下，添加增效剂或复配防腐剂，可以起到提高产品的抗菌活性[1]。例如：可认为在产品中添加丙二醇，通过增加亲脂性，或油溶性防腐剂水中的溶解度成为防腐剂的增效剂；以证实低浓度的乙醇可以增加苯氧乙醇、苯甲醇、羟苯酯类等防腐剂的抗菌活性；已证实乙基己基甘油能协同增加醇类防腐剂的抗菌活性、1,2-戊二醇能协同增加羟苯酯类的抗菌活性；香精组分有抗菌活性，并可用作产品配方防腐体系的补充等。

因此，为验证各类牙膏防腐体系中的优势配方，本实验采用微生物挑战实验，以固定山梨醇和苯甲醇含量的配方为基础，搭配不同配比的度米芬、苯甲酸钠、乙基己基甘油及1,2-己二醇，进行牙膏样品制作；并以车间环境腐败菌为实验菌种，进行微生物挑战试验，对比4种防腐剂或增效剂，与固定配方复配后防腐效果的变化，分析其差异，筛选出具有协同增效作用的优势配方，为牙膏配方研究及应用提供技术支持。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

原料：度米芬、苯甲酸钠、乙基己基甘油、1,2-己二醇。

从生产环境用水、原料以及变质样品中分离并鉴定的菌株：泛菌属(Pantoea Gavini et al.,1989)JS079-123G、盐单胞菌(Halotalea alkalilenta)JS079-123E、类芽孢杆菌属(Paenibacillus cineris)FX4、枯草芽孢杆菌( Bacillus subtilis)FX14，由广东省微生物分析检测中心鉴定[2]。

试剂：磷酸盐缓冲液(PBS，0.03mol/L，pH值为7.2～7.4)；0.85%生理盐水；卵磷脂、吐温80-营养琼脂培养基由北京陆桥技术股份有限公司提供，营养琼脂培养基、TTC指示剂，均由广州环凯微生物科技有限公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1 微生物挑战试验

防腐剂的功效试验(PET)通称为挑战试验。 进行PET的主要目的是测定产品是否耐受消费者使用时引起的污染。另外一些用途包括防腐剂的功效和生产过程中耐受污染的能力。已被使用的PET标准方法有多种，包括美国药典(USP)法、美国化妆品、盥洗用品和香精协会(CTFA) 法、欧洲药典( EP)法、日本药典(JP)法、美国材料试验学会( ASTM)法、公职分析化学家协会(AOAC)法、欧洲化妆品、盥洗用品和药品协会(CTPA)法等，此外还有一些快速检验方法，如线性 回归法( linear regression method)、公司内定(In house)试验法、腺苷三磷酸( ATP)法3551、加速双挑战PET法等。

本实验参考美国化妆品、盥洗用品与香料协会(CTFA)法、美国药典的微生物挑战性实验方法以及本公司的实际生产情况，采取使用浓度为107cfu/g的菌膏10g接种到90g牙膏实验样品中，在第7d、14d、21d和28d用平板计数法检测微生物的存活状态[2]。

判定标准：①当细菌在7d时下降到100cfu/g以下，14～28d全部为<10cfu/g，并且测试期间没有增加，则视为效果优良通过挑战试验；②若7d时下降到1000cfu/g以下，在7～28d内菌数持续下降，28d保持在100cfu/g以下，则视为通过；③若7d时下降到1000cfu/g以上，在7～28d内菌数持续下降，28d保持在100cfu/g以下，则视为勉强通过；④若7d时下降到1000cfu/g 以上，且在7～28d内菌数无下降趋势，则视为不通过。

1.2.2 菌膏制备

从生产环境用水、原料以及人为变质样品中收集到的环境菌添加到无防腐体系空白膏中，于37℃培养3～5天后测试菌膏浓度，浓度达到107cfu/g后，备用。

1.2.3 牙膏样品配制

以固定山梨醇和苯甲醇含量的配方为基础，添加增效剂或复配防腐剂。具体配比如表1。

表1 各类防腐剂配比 单位：%

2 结果与分析

2.1 菌膏实验结果

菌膏于37℃培养3～5d后进行微生物总数检测，检测结果为2.08×107cfu/g，浓度达到实验标准。

2.2 微生物挑战实验结果

对环境腐败细菌的挑战实验结果见表2。

表2 挑战实验结果 单位：cfu/g

由表2可知：

①固定基础配方在上述实验条件下，7d时下降到1000cfu/g以上，在7～28d内菌数持续下降，28d时保持在100cfu/g以下，该防腐体系判定为勉强通过,达到判定标准(c)类。

②A原料苯甲酸钠，在上述条件下，7d时下降到1000cfu/g以上，在7～28d内菌数持续下降，21d时保持在100cfu/g以下，该防腐体系视判定为勉强通过,达到判定标准(c)类。但是该原料的增效作用，并不随着含量的增加而增加，相对于基础配方提升了1个等级。

③B原料度米芬，同理，该防腐体系判定为勉强通过，达到判定标准(c)类。但添加了度米芬的防腐体系，增效作用并没有随着含量的增加而增强，防腐效果与基础配方等级相同。

④C原料乙基己基甘油，同理，该防腐体系判定为勉强通过,达到判定标准(c)类。基础配方中添加了乙基己基甘油后，防腐效能随着乙基己基甘油用量的增加而增强，与A原料(苯甲酸钠)的增效作用相似，比基础配方提高了1个等级。

⑤D原料1,2-己二醇，浓度为0.05%～0.2%时(D1-3),该防腐体系判定为勉强通过,达到判定标准(c)类；浓度为0.3%时(D4),7d时下降至100cfu/g以下，且14～28d持续下降，并保持在10cfu/g以下，该防腐体系判定为优良通过,达到判定标准(a)类。说明，1,2-己二醇用量在0.05%～0.2%时，可使基础配方提高1个防腐等级，但在该范围内，防腐效能不随着用量的的增加而提升；当在用量达到0.3%时，增效作用显著提升，出现分界点，可使基础配方提高3个防腐等级，防腐效果优良通过。

⑥4种原料与基础配方的增效作用由高到低排序为：1,2-己二醇>乙基己基甘油>苯甲酸钠>度米芬(即D-C-A-B)。

3 结论

本实验采用微生物挑战实验，以固定山梨醇和苯甲醇用量为基础配方，复配苯甲酸钠、度米芬、乙基己基甘油和1,2-己二醇4种防腐剂，对比分析复配配方防腐效能的差异性，筛选出具有优良防腐效果的防腐体系。研究表明：1,2-己二醇与基础配方的协同增效作用最好，用量达到0.3%时，可优良通过挑战实验；度米芬增效作用不随含量的增加而增加；乙基己基甘油、苯甲酸钠增效作用相似，可使基础配方防腐效能提升1个梯度。

推测，1,2-己二醇作为一种吸湿剂和保湿剂，其本身具有抗菌活性，因而能增效基础配方中相近似的醇类防腐剂抗菌活性，作为产品配方防腐体系的补充，起到协同增效作用。