使用日化防腐剂减少微生物的抗药性.pdf

第3 6 卷第 3 期 2 0 0 7年 3月 应用化工 Ap p e d C h e mi c a l I n d u s t r y V0 1 3 6 N o 3 Ma r 2 O c r 7 使用 日化防腐剂减少微生物的抗药性 李程碑 ( 陕西华润实业公司， 陕西 西安7 1 0 0 0 3 ) 摘要： 随着微生物对防腐剂抗药性的不断升级， 长久单一使用一种防腐剂的习惯做法受到挑战。作者结合多年 的防腐剂生产和应用实践， 给出合理的选择和使用防腐剂方法 ， 并列出了一些具有实用价值的复合型防腐剂的组 成配比， 提出了“ 循环使用不同品种， 定期系统全面更新， 复合使用不同杀菌机理的防腐剂” 的思路。 关键词： 日 用化学品； 微生物抗药性； 复合防腐剂 ； 应用 中图分类号： T QO 4 7 6 文献标识码 ： A 文章编号： 1 6 7 1 - 3 2 0 6 ( 2 0 0 7 ) 0 3 0 2 8 8 0 4 Re d u c tio n o f t h e r e s i s t a n c e o f mi c r o o r g a n i s m s b y p r e s e r v a tiv e s i n p e r s o n a l c a r e p r o d u c t s i n d u s t r y L C h e n g b e i ( S h a a n x i Hu a R u n I n d u s t r y C o m p a n y ， X a n 7 1 0 0 0 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e s e y e a r s t h e r e s i s t a n c e o f mi c r o o r g a n i s ms i n p e r s o n a l c a r e p r o d u c t i n d u s t r y i s mo l e and mo r e S N O U S ， wh i c h b rou g h t mu c h mo r e d i f f i c u l ti e s t o c o s me ti c s p r o d u c i n g t h a t u s e o n e g e n u s p r e s e r v a fi v e f o r l o n g ti me B a s e d o n the p r o d u c t i o n an d a p p l i c a t i o n o f p r e s e r v a ti v e， i t s u g g e s t s many t e e h n i q u e for p r e serva t i v e an d p r e s e rva t i v e c o mp o s i t i o n s i n thi s Al t e r n a t e u s e p r e s e rva t i v e ， c l e an i n g s y s t e m t e r ml y an d u s e d i s s i mi l a r me c h ani s m p r e s e rva ti v e c o mpou n d a r e f e a s i b l e Ke y wo r d s ： c o s me ti c s ；r e s i s t a n c e o f mi c r o o r g a n i s ms ；c o mp o u n d p r e s e rva t i v e ；a p p l i c a ti o n 微生物对工业杀菌剂具有抗药性是过去多年前 就给出的结论， 但由于防腐剂使用范围不广， 抗药性 未引起足够重视。对于使用杀菌防腐剂的大多数技 术人员来讲， 甚至缺乏微生物抗药性意识， 直到有一 天他们的产品受到微生物感染， 产品变质， 也只是将 责任推到防腐剂了事。随着科技的发展， 防腐剂使 用量急剧加大。事实上， 防腐剂的使用者中有些人 已发现了不可思议的现象， 同一种防腐剂的加入量 已是几年前的好几倍， 仍出现产品的腐败变质现象。 2 0 0 6年9 月， 第四届全国防霉防腐技术研讨及产品 交流会上， 微生物对工业杀菌剂的抗药性由广东省 微生物研究所公之于众， 受到与会专家的一致响应。 微生物对工业杀菌防腐剂的抗药性是指某一类 ( 种) 杀菌防腐剂长期连续使用， 引起菌群对该杀菌 剂的敏感性降低， 从而造成杀菌防腐效果下降。在 个体水平上则表现为微生物菌株对杀菌剂敏感性发 生可遗传的降低。抗药性是微生物为了适应或抵抗 环境的变化而发生的可遗传的变异。近年来， 国内 外研究人员已发现所有的杀菌剂长时间使用都存在 微生物的抗药性。不同的微生物往往能适应不 同的环境条件， 对杀菌剂的种类、 环境温度、 p H值、 重金属离子等其抗药性主要表现在： 微生物体内 产生了钝化或分解杀菌剂的酶； 改变了细胞膜的 渗透性而导致抗药性； 细胞内被作用过的活点发 生了改变等。在我 国可用 的 日化杀菌剂大概有 5 5 种之多， 但最常用的不过 l O多种， 这也是导致微 生物产生抗药性的根源之一。微生物对防腐剂的抗 药性已造成严重的经济损失， 且每年我们都有相关 的案例 报道， 必须 引起 人们 高度 重视。例如： 2 0 0 5年广州某大型洗发水企业的产品腐败， 2 0 0 6 年 5月西安某美容护肤品变质变色， 某国内知名企业 的洗洁精多次发生的产品变味等， 现场调查认为， 都 与微生物的抗药性关系极大。他们都是长期使用一 种防腐剂， 有的时间长达近 l O 年之久。我们为其设 计了新的防腐体系， 经使用验证， 在不提高使用成本 的基础上， 均达到了很好的防腐效果。 通常， 一种防腐剂都有自己特定的杀菌谱， 这往 往是单一使用某种防腐剂易出问题的关键所在。如 果几种抗菌谱互补的防腐剂配合使用， 可以取长补 短， 安全性就高得多。复合的结果， 在提高药效的同 收稿日期： 2 0 0 7 - 0 1 - 1 2 作者简介： 李程碑( 1 9 6 0 一 ) ， 男， 陕西临潼人 ， 陕西华润实业公司高级工程师， 长期从事精细化学品研发工作。电话： 0 2 9 8 6 3 1 1 3 4 8， Ema i l ： c h e n g b e i l i 1 7 9 s o h u c o rn 维普资讯 第3 期 李程碑 ： 使用日化防腐剂减少微生物的抗药性 时， 还可降低添加量。另外， 某种防腐剂具有快速杀 菌能力， 但持久性差， 而另一种杀菌剂作用速度慢 ， 但持久性强， 配合使用， 既可保证储存前大量微生物 被杀死， 又能在货架期内免受微生物污染， 特别像化 妆品、 洗洁精类， 开启后多次使用的情况。一种防腐 剂高剂量使用， 会引发安全性问题， 且易产生抗药 性， 微生物同时对2种以上的防腐剂产生抗药性的 概率极低， 特别是几种不同作用机理的防腐剂配合 使用时。还应注意， 防腐剂可能会和某些原材料发 生吸附、 包裹、 降解等物理或化学变化， 多种复合则 安全得多。 1 减少微生物抗药性的有效措施杀菌 剂的复配使用 1 1 卡松与其他防腐剂的复配 卡松在 日 化界应用非常广泛， 且杀菌效果之高 为世界公认。目前为止， 还没有一种更好的品种完 全取而代之。因为除过其高效的杀菌性外， 还具有 很低的使用成本。可能正因为此， 微生物对卡松的 抗药性初见端倪， 我们已在 2 年前开始关注。另外， 卡松也具有一定的固有缺陷， 如对皮肤的过敏性及 相对很低的添加量限制等。其过敏性主要来自含氯 杂环 C M I及杂 质 4 ， 5 - 二氯- 2 - 甲基 异噻 唑啉酮 ( D C ) 。如果使用非化妆品级的卡松( 杂质多， 颜色 发黄) ， 有时会导致更严重的后果， 因为其中不但含 有易引起过敏的 D C ， 而且可能含有亚硝酸盐。发达 国家要求卡松中 D C含量 1 5 1 0 时， 要在包装上贴上过敏性 标签， 2 0 0 2 年已在欧洲全面执行。复配决不是简单 地将 2 种或几种防腐剂混合在一起的过程， 而要考 虑如下几个方面： 几种防腐剂的抗菌谱是否互补； 兼顾快速杀菌和长时间抑菌； 防腐剂的溶解性 能； 防腐剂的p H值适用范围； 防腐剂之间是否 会发生反应； 防腐剂混合后的高低温稳定性； 不 同用途时复合防腐剂与产品材料的配伍性； 尽量 选用不同杀菌机理的防腐剂复合； 防腐剂的毒理 性； 防腐剂的储存期。 卡松与D M D M H的复配是高效防腐剂的强强联 合。D M D M H对细菌的杀灭效率很高， 而且不易出 现皮肤过敏， 允许的添加量可高达 0 6 。但是， 其 使用成本较卡松高， 且对真菌的抑制效果较差。 4 2 0 1 0 的 D M D MH和O 4 4 1 0 的卡松单 独使用时， 都不能抑制混合真菌的生长， 而将二者混 合时可有效控制混合真菌 3 d 。单独使用 6 0 1 0 的D MD M H时， 可抑制混合细菌 1 4 d ， 但对真菌效果 不佳； 只有 D M D M H达到 7 2 0 1 0 时， 方可有效控 制混合真菌 7 d 。通常 D M D M H与卡松的比例为 ( 3 0 0 ： 1 ) 一 ( 1 0 0 0 ： 1 ) J 。我们经过反复配制， 成功 地摸索出一套稳定的复配方法( 见表 1 ) ， 且卡松比 例大大提高。 表1 卡松与 DMDMI -I 复配 Ta b l e 1 Ka t h o n c o mp o u nd wi t h DMDMH 成份 用量 DMDMH 稳定剂 ( C M I + M I ) 固体盐酸盐 调节剂 4 3 5 4 0 O 4 5 2 O 放置半年， 稳定性良好， 结果见表 2 。由表 2可 知， 卡松仍有明显的增效性。 表2 对绿脓杆菌的抑菌圈 Ta b l e2 Th e p r e s e r v a t i v e e f f i c i e n c y o f c o mpo un d f o r p y o c y a n i n e 2 0 0 6年5月， 西安某美容护肤品生产厂原用卡 松作防腐剂， 其用量由原来的0 1 增加到0 2 ， 仍出现产品变质现象， 且用户反映存在过敏问题， 改 为使用尼泊金类 ， 几天后仍出现产品变质现象。因 其产品中存在大量营养物质 ( 海藻类、 鱼子精华 等) ， 将上述复配方案用于产品中， 加入量为0 2 ， 使用后效果良好。 该复配方案中采用新的卡松稳定剂， 不含金属 盐， 增效性好， 可广泛添加于多数日 化用品。 1 2 D MDMH与 I P B C的复配 碘丙炔基丁基氨基甲酸酯( I P B C ) 是极为出色 的杀真菌防腐剂。美 国 L o n z a公司推出的防腐剂 G ly d a n t P l u s L i g u id就是 D M D M H与 I P B C的复配 物， 对细菌和霉菌的有效性极其明显。其中甲醛含 量 1 3 一1 4 ， I P B C含量 2 一5 ， 游离甲醛 0 1 。D M D M H与 I P B C复配结果见表 3 。 表 3 D MDMI - I 与 I P BC复配 T a b l e 3 DMDMI - I c o mpo un d with I PBC 配制方法： 微热下将稳定剂与 D M D M H混合搅 拌溶解， 加入羟基溶剂， 最后加 I P B C ， 搅拌溶解至澄 清无色。在5 O下存放 1 个月， 其中I P B C 仍保持 9 0 。复配物在温度小 于 2 0 c C时， 可能会析 出 维普资讯 应用化工 第 3 6卷 I P B C ， 可适当增加含羟基溶剂的加入量。使用时可 加热到4 0搅拌， 使析出物溶解。 实验表明， 在非离子乳液 中添加量为 0 1 5 时， 第 1 4 d即可抑制混合细菌的生长； 添加量为 0 2 时， 第 1 4 d即可抑制混合霉菌的生长。由于 具有配伍性优异、 可靠性高、 无刺激性、 低过敏概率、 成本较低等， D M D M H与 I P B C的复配体系可替代常 用的防腐体系中的大部分方案。 1 3 2 - 甲基异噻唑啉酮与尼泊金酯类复配 H R M 9 0防腐剂是适合于高档护肤品、 防晒品 及含 z 盯 的去屑香波、 面膜、 高 p H值液体洗涤品的 新一代广谱高效防腐剂 】 ， 其主要成分为 2 一 甲基异 噻唑啉酮 ( M I ) ， 纯度 9 9 ， 与罗门哈斯 N e o l o n e 9 5 0 类似。我们对普通卡松与 H R M 9 0 ( M I ) 进行储 存稳定性测试， 在不同的 p H值下所得数据见表4 。 表 4 常规卡松与 MI 在 3 7存放 1 个月稳定性 Ta b l e 4 S t a b i l i t y o fk a t h o n a n d MI s t o r e d f o r a mo n t h a t 3 7 o C ( ) 由表4 可知， M I 在 p H值 8时存放， 稳定性良 好； 常规卡松要求在 p H 9 9 。 1 5 其他防腐剂的复配 重氮咪唑烷基脲在膏霜中得到广泛的应用， 但 维普资讯 第3期 李程碑 ： 使用 日 化防腐剂减少微生物的抗药性 对霉菌效果较差， 将其同尼泊金或 I P B C复配， 效果 更好。如咪唑烷基脲 ： I P B C=( 1 0 0 ： 1 ) 一( 5 0 0 ： 1 ) ， 添加量0 0 5 一 2 时有理想的防腐效果 J 。 碱性防腐剂羟甲基甘氨酸钠同卡松的复配( 为 I S P公司的专利阴 ) ， 推荐 比例为羟 甲基甘氨酸 钠： 卡松( 活性成分) =( 1 0 0 ： 1 )一 ( 4 0 0 0 ： 1 ) 。 苯氧基乙醇同 I P B C复配， 苯氧基乙醇 ： I P B C =9 0 ： 1 ， 具有很好的抗真菌和细菌的效果； 如果为 提高抗真菌性， 可将比例改变为苯氧基乙醇： I P B C =1 5： 1I S 。在各类化 妆品 中添加量 为 0 2 5 一 0 6 。 2 正确认识和使用防腐剂 2 1 防腐剂在 日化产 品中的使用状况 随着技术的进步， 人们对吃、 穿、 住、 行、 用都渴 望“ 绿色化” 。在发达国家， 特别像德国， 有人提出 “ 无防腐剂化妆品” 概念， 使消费者对防腐剂的使用 产生负面印象， 认为所谓“ 无防腐剂产品” 是最安全 的。无防腐剂产品一时应运而出。在国内， 仍有很 多物品标注“ 决不添加任何防腐剂” 的招牌误导消 费者。防腐剂的功效使产品免受微生物的侵害， 确 保消费者的使用安全。现在的化妆品的功效越来越 多， 其中各种营养物质含量增加， 极易招致微生物污 染， 必须添加有效的防腐剂， 除非是一次性使用的个 别产品， 但其使用成本是大多数人不可企及的。 日化行业中， 随意提高防腐剂的添加量， 或擅 自 添加有毒防腐剂的现象时有存在。为了降低成本， 超量使用诸如甲醛等公认的有害防腐剂。微生物对 防腐剂的抗药性普遍增加， 与超量使用防腐剂有一 定关系。一个 日 化厂同时可能生产多种产品， 但却 往往只喜欢用同一种防腐剂， 虽可节约成本、 减少管 理难度， 但却是极端有害的， 很容易造成微生物的抗 药性。许多化妆品生产企业规模有限， 根本没有自 己的配方工程师， 不注重生产场所的环境卫生条件 建设， 而是用现成的通用配方组织生产， 对防腐剂的 性能及应用知之甚少， 更不能引起足够重视。 2 2 通过挑战性试验或借鉴同类产品的类似防腐 剂体系引入新防腐体系 防腐剂生产厂家在每一种防腐剂的宣传页上都 推荐用途、 添加量、 注意事项等， 但这些是仅供参考 的数据。因为各防腐剂用户的原材料来源、 储存条 件、 工艺过程、 环境条件( 灭菌状况) ， 包装物等都不 尽相同， 最安全的方法是通过小试， 做挑战性试验， 同时小批量使用后观察一段时间， 确认无误后方可 大范围使用。 2 3 定期清理生产系统 在同一生产环境、 同一防腐体系下进行长期生 产， 该防腐体系不能杀灭的微生物会逐渐壮大“ 阵 营” ， 久而久之可能形成灭顶之灾!另外， 管道及设 备死角、 储存罐上部空间、 水及水储槽都可能使微生 物大量繁殖。针对上述情况， 推荐以下方法： 高温 或南方潮湿环境连续生产最长 1 个月应清理一次系 统； 2 0以下， 每3 个月清理一次系统； 间歇生 产或长时间停产后恢复生产前清理一次系统； 清 洗液可用适当浓度的杀菌剂溶液。杀菌剂可选用快 速杀菌剂或消毒剂 ( 醛类： 如甲醛、 戊二醛、 丙烯醛 等； 氧化杀菌剂有过氧乙酸、 二氧化氯、 D B N P A等； 消毒剂如环氧乙烷) 。注意不可选用降解慢的杀菌 剂， 特别是有污水处理系统的生产厂家， 含杀菌剂的 清洗液不可进入污水处理系统， 因为可能会杀灭活 性污泥中的有用菌。 3 结束语 虽然几乎所有的防腐剂都存在微生物的抗药 性， 但只要正确认识， 合理选择和使用防腐剂， 加强 防腐剂的复配技术研究， 不断筛选新的防腐体系， 人 们完全有能力免除或减少因微生物的抗药性而带来 的灾害。 参考文献： I 王春华 2 0 0 6 第四届全国防霉腐技术研讨及产品交流 会论文集 C 北京： 中石化研究院， 2 0 0 6 ： 5 6 - 6 2 2 L u t z ， P a t ri c k ， M a r o s k i ， e t a 1 B r o a d s p e c t r u m p r e s e r v a ti v e ： U S ， 6 1 1 4 3 6 6 P 2 0 0 0 - 0 9 - 0 5