山梨坦辛酸酯,是一种非离子型表面活性剂,由失水山梨醇与辛酸经酯化反应制得,具有优良的乳化、分散、增溶能力,且对人体肌肤温和无刺激,因此在化妆品中得到了广泛应用。
表1 山梨坦辛酸酯的物性参数
除了作为乳化剂稳定配方体系外,山梨坦辛酸酯还展现出显著的保湿和防腐功能,对于提升化妆品的品质和延长产品货架期具有重要意义。
1、保湿作用
山梨坦辛酸酯具有良好的亲水性和亲脂性,能够在皮肤表面形成一层保护膜,锁住水分,防止皮肤干燥。此外,山梨坦辛酸酯还能够与皮肤表面的天然保湿因子(NMF)相互作用,进一步增强保湿效果。
2、防腐作用
山梨坦辛酸酯是双亲分子(具有表面活性),它可以和细菌细胞膜上的双亲分子进行接触,进而松动细菌细胞膜,并打开一个缺口,然后把其他防腐剂带入细菌里面,从而杀死细菌。整个过程山梨坦辛酸酯只是起到“开门”的作用,自身没有被消耗,可以反复起作用,作用功效不会随着时间的推移而减弱。
山梨坦辛酸酯的抑菌能力与常用芳香醇类相比防腐能力较弱(表2),优势在于能够增效传统防腐剂(如苯氧乙醇、甲基异噻唑啉酮等)。
表2 山梨坦辛酸酯与芳香醇的最低抑菌浓度(MIC)
山梨坦辛酸酯于2010年由科莱恩公司以Velsan SC牌号作为多功能防腐增效剂推出,可通过增效作用提高防腐剂性能。
如表3所示,当山梨坦辛酸酯<1%浓度时,不能抑制革兰氏阴性菌绿脓假单胞菌的生长,但当与苯氧乙醇或苯甲醇协同使用时,抑菌效果很不错;1:1的山梨坦辛酸酯与苯氧乙醇的混合物对抑制黑曲霉菌也有显著效果;山梨坦辛酸酯与苯氧乙醇和苯甲醇复配能起到明显的防腐协同增效作用,这样就可以降低配方中芳香醇的用量。
表3 山梨坦辛酸酯+苯氧乙醇/苯甲醇最小抑菌浓度数据(MIC)
如表4所示,山梨坦辛酸酯具有很好的防腐增效作用,其与苯氧乙醇的配合使用效果远远好于使用单一更高含量的苯氧乙醇。
如表5所示,在pH为5.5时,含0.4%苯甲酸的膏霜并不能通过革兰氏阳性菌金色葡萄球菌的挑战性实验。以0.5%作为间隔量,加入山梨坦辛酸酯,体系的防腐性能持续提高;当山梨坦辛酸酯加入量达到1.5%时,体系通过了挑战性实验4个A标准。
表5 山梨坦辛酸酯+苯甲酸在有机膏霜配方中的防腐效果
根据中国化妆品安全技术规范(2015),苯甲酸可以被用于驻留型产品的最大使用浓度是0.5%。
最后,美国专利US8969390中,对山梨坦辛酸酯进行了典型的增效复配方案,简单举几个例子:
①90%的山梨坦辛酸,10%的苯甲酸;
②50%的山梨坦辛酸,15%的脱氢乙酸,20%对羟基苯甲酸甲酯,15%乙醇;
③70%山梨坦辛酸酯,30%DMDM乙内酰脲;
④75%山梨坦辛酸酯,10%的羟甲基甘氨酸钠,10%对羟基苯甲酸丙酯,5%丙二醇;
⑤40%山梨坦辛酸酯,35%的1,2-辛二醇,10%山梨酸钾,10%苯氧乙醇,5%水;
山梨坦辛酸酯和多元醇也可以组成无添加防腐体系,如:
①60%山梨坦辛酸酯,40% 1,2-辛二醇;
②40%山梨坦辛酸酯,30%乙基己基甘油,30% 1,2-己二醇;
③50%山梨坦辛酸酯,50%乙基己基甘油;
④70%山梨坦辛酸酯,30% 1,2-癸二醇。
总结:山梨坦辛酸酯是一种基于可再生来源的新的防腐增效剂,能与芳香醇(苯甲醇、苯氧乙醇)复配,起到防腐性增效效果。还可以与一些同样没在防腐剂列表中的添加物一起使用,做成“不含防腐剂”宣称的化妆品配方。
参考资料:
[1]李程碑,窦杰,杨杰.化妆品用无添加防腐剂体系[J].工业微生物,2016,46(04):41-48.
[2]杨淑玮,曹琳,屈文婷.“无添加”防腐剂复配体系抑菌微生物应用试验[J].工业微生物,2021,51(05):40-43.
[3]曹琳,李程碑.“无添加”防腐剂MIC值的测定结果及应用[J].工业微生物,2018,48(05):46-51+56.
[4]庄孟芙,向立群,江俊华.山梨坦辛酸酯在个人护理产品中的防腐协同增效作用研究[J].中国洗涤用品工业,2017,(06):39-43.
[5]Klug,Gehm P,Kluth S,et al. Composition containing sorbitan monocaprylate and antimicrobial substances: US8969390[P].2015-05-03.