▇资深工程师灵峰探境
正确地运用各种防腐剂，构建安全、有效、性价比高的防腐体系，是每位配方师在设计配方时，必须面临的问题。
防腐体系的构建，会直接影响到产品的市场安全性反馈、保质期。
构建防腐体系，首先应该对各种防腐剂的性质进行比较，熟悉的了解，其中包括防腐剂对各种细菌、霉菌最低抑菌浓度MIC、防腐剂大致的抑菌机理。
防腐剂对微生物的抑制作用，是通过影响细胞亚结构而实现的，这些亚结构包括细胞壁、细胞膜、与代谢有关的酶、蛋白质合成系统及遗传物质。
由于每个亚结构对菌体而言，都是必须的，因此防腐剂只要作用于其中的一个亚结构，便能达到杀菌或抑菌的目的。
构建防腐体系要考虑到两个非常重要的因素：安全性、防腐有效性。
一个好的防腐体系，能够非常好地平衡两者，既能做到安全，防腐效果又好。
以下是目前较新型的一些防腐剂的简要阐述和分析：
一、1,2-二元醇
常用的有1,2-丙二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇、1,2-辛二醇、1,2-癸二醇。
它们的杀菌效果随着碳原子的增加而增加，水溶性随着碳原子数量的增加而降低。然而随着碳原子的增加，1,2-二元醇的刺激性也会随之增加。
杀菌效果大小顺序排列：1,2-丙二醇＜1,2-戊二醇＜1,2-己二醇＜1,2-辛二醇＜1,2-癸二醇，然而安全性1,2-丙二醇＞1,2-戊二醇＞1,2-己二醇＞1,2-辛二醇＞1,2-癸二醇。
1,2-二元醇的杀菌机理：主要是使微生物膜系统的通透性丧失（比如对脂质溶解、使蛋白质变性等）
以下是各种1,2-二元醇的MIC值：
MIC值/%
1,2-二元醇
铜绿假单胞菌
金黄色葡萄球菌
大肠杆菌
白念珠菌
黑曲霉菌
1,2-丙二醇
10
20
10
20
20
1,2-戊二醇
1.6
3.2
3.2
1.6
1.6
1,2-己二醇
0.63
2.5
1.25
1.25
0.63
1,2-辛二醇
0.15
0.
0.15
0.
0.04
1,2-癸二醇
0.04
0.03
0.03
0.02
二、含1,2-二羟基结构的短碳链酯（醚）
常见的有：甘油辛酸酯、甘油十一碳烯酸酯、山梨坦辛酸酯、乙基己基甘油、甘油月桂酸酯、聚甘油-3辛酸酯等。
这种防腐剂的结构特点，都有亲水亲油基团，跟细胞膜的磷脂双分子层结构上的亲水亲油基团结合，引发细胞膜系统发生裂解，从而使细菌死亡。（其实跟1,2-二元醇的灭菌机理类似）
至于各种防腐剂的MIC值，尚未收集完全，故无列举出来，若有兴趣，可以向对应的原料供应商索要。
三、有机酸及其盐类
常见的有机酸及其盐类有：山梨酸（钾）、苯甲酸（钠）、脱氢乙酸（钠）、水杨酸、双乙酸钠、乙酰丙酸钠、辛酰羟肟酸、茴香酸等。
对于此类防腐剂，市售的基本上是盐类，但其实起防腐功效的（或者说防腐活性成分）就是它们在水中电离、水解后产生的弱酸。
在溶液中，弱酸随pH不同在解离和未解离状态间，存在动态平衡。在低pH值情况下，该类防腐剂有最大抑菌活性，因为此时分子多数处于未电离状态，未电离的有机弱酸分子是亲脂性的，因此可自由透过原生质膜。进入细胞内后，在高pH环境下，分子解离成带电质子和阴离子，不易透过膜而在细胞内蓄积。
防腐剂分子不断扩散入细胞，直到达到平衡，引起细胞内H+的失控，改变细胞内pH状态及蓄积毒性阴离子，抑制细胞的基础代谢反应，最终达到抑菌目的。
以下是pH对一些有机酸解离的影响：
未解离的有机酸的百分比
pH值
有机酸
3
4
5
6
7
水杨酸
48.3
8.5
0.9
0.1
0
苯甲酸
94.1
61.3
13.7
1.6
0.2
山梨酸
98.3
84.9
36
5.3
0.6
乙酰丙酸
97.5
79.9
28.5
3.8
0.4
茴香酸
96.9
76.0
24.0
3.1
0.3
脱氢醋酸
99.5
94.9
65.1
15.7
1.8
辛酰羟肟酸
从表中我们可以总结一个规律：在pH相对较低的条件下，有机酸的解离程度较低，以分子态（防腐活性物）存在的含量相对较高。
然而，大多的护肤产品配方体系设计，pH往往会在5-7，在此pH范围，防腐活性物往往都是不尽人意的。
表中，我们看到有一个特殊的有机酸（辛酰羟肟酸）在pH为3-7，仍然以分子态的形式存在，未发生解离。正因为有这样的性质，给配方设计带来了一些使用的便捷性。
四、含防腐功效的提取液
常见的有厚朴提取物、葡萄柚果提取物、酵母发酵产物滤液。
五、构建防腐体系
防腐体系的构建，考虑的因素多种多样，其中包括体系的pH值、营养度（这里讲的营养度只是一个广义的概念，配方中加到的蛋白质、多肽、多糖、维生素等）、多元醇的含量、体系的类型（油包水、水包油、水剂、精华等）、配方成本控制等。
以下，以几种简单的体系，进行大致的分析：
1、水包油的体系：
无甲醛释放体简单的防腐体系：
MP羟苯甲酯：0.2%，PP羟苯丙酯：0.1%，苯氧乙醇PE：0.3%。（此体系较安全、无刺激、价格低廉、接受性较强）
无对羟基苯甲酸酯类防腐体系：
甘油辛酸酯：0.08%，氯苯苷醚：0.15%，苯氧乙醇：0.3%。（此体系符合一些对甲醛释放体防腐剂、对羟基苯甲酸酯类的客户要求、且安全性较高）
无防腐添加概念的防腐体系：
甘油辛酸酯：0.1%，1,2-己二醇：0.5%，对羟基苯乙酮：0.3%。
山梨坦辛酸酯：0.8%，1,2-戊二醇：2%，辛酰羟肟酸（7-8%含量）：0.5%
2、水剂及透明精华液体系：
可选择的防腐剂有对羟基苯乙酮、辛酰羟肟酸、1,2-己二醇、1,2-戊二醇等。
可通过上述列举的防腐剂复配进行安全性、防腐有效性（防腐挑战实验）的优化实验获得合适配比。
如果不限制对羟基苯甲酸酯类的使用，建议可以这样复配：
羟苯甲酯：0.1%，PE：0.25%,辛酰羟肟酸（7-8%）：0.6%
对于有限制对羟基苯甲酸酯类，做到无添加概念的，建议可以这样复配：
辛酰羟肟酸（7-8%）：0.6%，对羟基苯乙酮：0.3%，1,2-己二醇：0.2%
六、小结：
异噻唑啉酮类、咪唑烷基脲、IPBC以及对羟基苯甲酸酯类、苯甲酸、山梨酸及其盐类是国内实际使用的主要防腐剂，但其效果均受安全性、配方成分、pH值和溶解性等因素影响，在很大程度上限制了它们的应用。
所以，寻求广谱、高效、低毒的防腐剂仍是化妆品科学研究中的热点之一。
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