呂玉濤

摘? ?要：介紹了乳酸鏈球菌素、ε-多聚賴氨酸、曲酸、溶菌酶、納他霉素等天然生物防腐劑的功能和特點以及在化妝品中的應用情況和前景。

關鍵詞：天然生物防腐劑;化妝品;應用

在社會日益進步的今天，化妝品種類琳瑯滿目，功能選澤日趨多元，種類多樣的營養(yǎng)成分被添加到化妝品的配方體系之中。這樣營養(yǎng)物質豐富的化妝品成分，充分滿足微生物在元素水平和營養(yǎng)要素水平上的生長要求，在適宜的條件下，微生物可在化妝品中大量繁殖，從而導致化妝品的變質、失效，甚至產生毒副作用。為保障化妝品的品質，需要在其配方體系中添加一定量的防腐劑來抑制微生物的生長和繁殖?；瘖y品可用的防腐劑類別較多，如抗真菌和革蘭氏陽性細菌的對羥基苯甲酸酯類、抗細菌的苯甲醇、抗細菌和真菌的對氯間二甲酚以及作用范圍較廣的苯氧基乙醇，這些防腐劑大多為化學合成防腐劑，具有一定的毒性，如苯甲醇可被皮膚吸收，具有麻醉作用，對眼、上呼吸道、皮膚有刺激作用。為保障消費者的安全，保證化妝品的質量，國家嚴格限制化妝品中防腐劑的種類和用量，2015版的《化妝品安全技術規(guī)范》[1]的“表4—化妝品準用防腐劑”中對多種防腐劑在化妝品組分中的含量和種類及應用條件作了明確的規(guī)定。但還是會出現(xiàn)化妝品防腐劑違規(guī)使用和超標的案例，一些特殊膚質的消費者，即便使用了所含防腐劑在安全限量以內的化妝品，仍會產生皮膚過敏反應，長期使用含有化學防腐劑的化妝品會加速皮膚老化。

隨著消費者對化妝品安全要求的提高，減少化妝品中化學合成防腐劑的應用，尋找新型、有效和安全的天然防腐劑成為化妝品研究的一個熱點。天然防腐劑主要有3種制備來源：（1）以殼聚糖、魚精蛋白和蜂膠等為代表的動物源防腐劑。（2）以植物精油、大蒜素和茶多酚為代表的植物源防腐劑。（3）通過微生物發(fā)酵后提取的微生物源防腐劑[2]。微生物源防腐劑又稱天然生物防腐劑，具有低劑量、高效率、適用pH范圍寬、無特殊感官性狀、不會使微生物產生抗性、安全性高等優(yōu)點。筆者主要介紹乳酸鏈球菌素（Nisin）、聚賴氨酸（Poly-lysine）、曲酸（Kojic acid）、溶菌酶（Lysozyme）和納他霉素（Natamycin）等天然生物防腐劑的來源、功能特點以及在化妝品工業(yè)中的應用和前景。

1? ? 乳酸鏈球菌素

乳酸鏈球菌素（Nisin）也稱乳酸鏈球菌肽，是利用微生物發(fā)酵工程技術，以蛋白質類原料，經乳酸鏈球菌發(fā)酵后，制備得到的一種純天然、高效、安全的生物活性抗菌肽，由34個氨基酸組成，分子質量3 354 Da。Nisin的防腐原理是干擾細菌細胞壁中肽聚糖層的形成，使磷脂化合物與細胞壁、質膜的合成停滯[3]，導致細胞內含物和ATP外泄，使細胞裂解。Nisin有效抑菌質量濃度小于100 μg/mL，可有效抑制革蘭氏陽性菌（包含芽孢）生長和繁殖，如鏈球菌屬、乳酸桿菌屬、葡萄球菌屬等，但對革蘭氏陰性菌、真菌和病毒一般無抑制作用。Nisin可以通過與其他天然生物防腐劑或螯合劑（如檸檬酸、EDTA、山梨醇、吐溫20等）復配，協(xié)同增加防腐效能，大大增加抗菌性。

Nisin作為食品防腐劑已經得到較為廣泛的應用，已在60多個國家和地區(qū)批準使用。聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）于1969年確認Nisin為高效、安全、可靠的食品防腐劑。1983年，美國食品藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)AD）確定Nisin為公認安全產品（Generally Recognized as Safe，GRAS）并批準使用[4]。我國于1990年批準使用，可用于肉制品加工、乳制品和酸性罐頭食品中，能夠有效阻止耐熱性孢子的萌發(fā)和毒素的形成。在化妝品中，Nisin作為防腐劑已被納入2015年版的《已使用化妝品原料名稱目錄》，廣泛應用在潔面膏、面霜、面膜、乳液、化妝水、精華液、眼唇部護理以及毛發(fā)護理類的化妝品中，在這些化妝品中，Nisin與一些螯合劑協(xié)同組成防腐體系。

2? ? ε-多聚賴氨酸

ε-多聚賴氨酸（ε-PL）是由白色鏈球菌（Streptomyces albulus）發(fā)酵產生的一種含有25～30個L-賴氨酸殘基的同型單體聚合物，由L-賴氨酸的ε-氨基與另一L-賴氨酸的α-羧基形成ε-酰胺鍵連接而成[5]。ε-多聚賴氨酸為淡黃色粉末，吸濕性強，略有苦味，易溶于水，微溶于乙醇，是賴氨酸的直鏈狀聚合物。ε-PL是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能的微生物類防腐劑，其抑菌機理是呈高聚合多價陽離子態(tài)的ε-PL能破壞微生物的細胞膜結構，引起細胞內的物質、能量和信息傳遞中斷，還能與胞內的核糖體結合，影響生物大分子的合成，最終導致細胞死亡。ε-PL具有廣譜抑菌性，對革蘭氏陽性和陰性菌如枯草桿菌、乳酸菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等的繁殖有較強的抑制作用，對細菌的最小抑菌質量濃度均小于100 μg/mL，其對酵母菌和霉菌也有一定的抑制作用，與鹽酸、檸檬酸、蘋果酸、甘氨酸和高級脂肪甘油酯等合用有增效作用。分子質量在3 600～4 300的ε-PL的抑菌活性最好，當分子質量低于1 300時，ε-PL失去抑菌活性。作為防腐劑，ε-PL具有安全性能高、在水中的溶解性極強、熱穩(wěn)定性好、使用范圍廣等優(yōu)點，在中性和微酸性環(huán)境條件下均有較強的抑菌性，由于對熱穩(wěn)定，故加入后可熱處理，能抑制一些耐熱性芽孢桿菌等。良好的水溶性和熱穩(wěn)定性使ε-PL在實際應用上具有較大的競爭力。

1989年，日本在添加劑目錄表中把ε-PL歸屬于一種天然添加劑，并允許使用。自2003年起，F(xiàn)DA已正式批準ε-PL作為天然食品添加劑。在化妝品中，聚賴氨酸作為防腐劑已被納入我國2015年版的《已使用化妝品原料名稱目錄》，而ε-PL尚未錄入此名錄中。鑒于其良好的抗菌性能和安全性，韓國、日本和歐美的化妝品企業(yè)已將ε-PL用作防腐劑，在一些化妝水、面霜、乳液和卸妝液類的產品中使用。ε-PL作為安全、環(huán)保、高效、廣譜的殺菌劑，在日化產業(yè)會有較大的應用空間。另外，ε-PL具有很強的吸濕能力，在化妝品中可用作保濕劑，也可與丙烯乙二醇結合形成水凝膠，制備高吸水性聚合物材料，應用于一次性紙尿褲和衛(wèi)生巾等日化產品中[6]。

3? ? 曲酸

曲酸是米曲霉在發(fā)酵蔗糖等原料的過程中產生的一種具有抗抑菌、抑制酪氨酸酶活性、抗細胞增殖、增強免疫細胞活力、清除自由基等功能的生物活性有機酸，化學名為5-羥基-2-羥甲基-1，4-吡喃酮。曲酸對細菌的抑制作用主要是抑制了脫氧核糖核酸（DeoxyriboNucleic Acid，DNA）復制所需的一些酶的活力，使細菌不能大量繁殖。其作為防腐劑，具有水溶性好、熱穩(wěn)定性高、受酸堿度影響小等優(yōu)點。目前，曲酸的防腐功能已經廣泛地應用到食品中。曲酸已被納入在我國2015版的《已使用化妝品原料名稱目錄》中，因曲酸對人體皮膚黑色素的生成具有很強的抑制作用[7]，而且安全、無毒、不會產生白斑后遺癥，在實際使用中更多的是被用在美白類化妝品中。如曲酸被配入化妝水、面膜、乳液和護膚霜中，制成能有效治療雀斑、老人斑、色素沉著、粉刺的化妝品[8]。但曲酸有較強的致敏性，可能產生刺激性、接觸性皮炎，在化妝品中的添加量一般為0.5%～2.0%，所以其防腐功能大多是作為美白功能的副功能被間接地引入到化妝品中。

4? ? 溶菌酶

溶菌酶是一種能水解細胞壁中黏多糖的堿性酶[9]。溶菌酶的來源有多種，如雞蛋清溶菌酶、植物源溶菌酶、動物源溶菌酶、微生物源溶菌酶等，不同來源的溶菌酶，其抑菌譜各不相同。該酶化學性質穩(wěn)定，具有抗菌、消炎、抗病毒等作用，且具備良好的熱穩(wěn)定性和酸堿穩(wěn)定性。其抑菌機制主要是通過破壞細胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-1，4糖苷鍵，使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導致細胞壁破裂，內容物逸出而使細菌溶解。溶菌酶對革蘭氏陽性菌具有較強的殺菌作用，與EDTA-二鈉或殼聚糖復配時，可以增強其抑菌作用[9]。目前，溶菌酶作為天然蛋白質型防腐劑，用作食品防腐，安全、高效且無毒，已廣泛用于肉制品、乳制品、水產品和飲料等食品的防腐保鮮。在我國2015版的《已使用化妝品原料名稱目錄》中，溶菌酶作為抗菌劑已被納入，并在多種類型的化妝品中使用，但其用量在《化妝品安全技術規(guī)范》中并未作出相應規(guī)定。溶菌酶用在化妝品中有強化皮膚抗菌力、抑制細菌繁殖、消炎退腫的作用[10]，可使多種微生物細胞分解，殺滅致病微生物，尤其是對痤瘡桿菌有較強的殺滅作用，使化膿性痤瘡的創(chuàng)傷組織得以修復和再生。另外，溶菌酶用于口腔衛(wèi)生用品中，可以預防多種牙齒疾病和齲齒[11]。

5? ? 納他霉素

納他霉素是一種廣譜、高效的抗真菌劑，是由鏈霉菌發(fā)酵大豆蛋白提取物生成的多烯烴大環(huán)內酯，其分子是一種具有活性的環(huán)狀四烯化合物，為白色或奶油色、無味的結晶粉末。其抑菌機理是納他霉素分子的疏水部分即大環(huán)內酯的雙鍵部分以范德華力和甾醇分子結合，形成抗生素-甾醇復合物，破壞細胞質膜的滲透性。分子的親水部分即大環(huán)內酯的多醇部分在膜上產生水孔，損傷膜的通透性，從而引起菌內物質的泄露而死亡[12]，由于細菌細胞膜缺乏甾醇類物質，所以對霉菌和酵母菌均具有極強的抑制性，但對細菌和病毒無效。

納他霉素作為食品防腐劑，以其高效安全的特性，被各國廣泛應用于食品防腐。美國FDA允許納他霉素作為食品添加劑使用，并將其歸類為GRAS產品之列。我國1996年食品添加劑委員會對納他霉素進行評價并建議批準使用，現(xiàn)已列入食品添加劑使用標準[13]。因2015年版的《化妝品安全技術規(guī)范》中把抗生素列為化妝品禁用物質，目前，納他霉素在化妝品中的應用仍屬空白，但作為高效的抗真菌劑，如果將納他霉素與其他生物防腐劑復配使用，能夠更好地保障化妝品的質量安全。

6? ? 結語

天然生物防腐劑的制備相對于化學防腐劑的合成更加綠色環(huán)保，且在安全性上具有一定的優(yōu)勢，但應用受限于其防腐劑的抑菌特性、抑菌譜的范圍和價格的高低等因素。用天然生物防腐劑替代化妝品中的化學防腐劑，以達到安全、有效、無毒副作用的目的，實現(xiàn)尚需時日，還需繼續(xù)優(yōu)化各種天然生物防腐劑的制備條件，降低制備成本，深入探索其功能特性，研究天然生物防腐劑間或與其他化學合成防腐劑之間的復配效果，方能使天然生物防腐劑在化妝品防腐領域中發(fā)揮重要的作用。

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