胖博士，懂你皮肤问题的清华胖师兄 阅读原文 欧盟法规定义的化妆品中防腐剂一共有 55 种。除此之外还有不在防腐剂列表，但是具有防腐功能的成分，数量就更多了。 防腐剂零添加不能说没有，但是真的很难。市面上的大部分无防腐剂，或者零添加的护肤品，只不过是加了不在防腐剂列表里面的防腐剂而已。真正的零添加对配方，包装，以及使用条件都有严格的要求。 无防腐概念非常流行 在这里，胖博士就刨根问底，给大家深挖防腐剂的前世今生。为了让大家都能看得懂，本文尽可能写得深入浅出。 这是一篇五千五百字的长文，本文由以下几部分组成： 1. 为什么化妆品需要防腐剂 2. 真正的无防腐零添加 3. 都有哪些防腐剂 4. 防腐剂是怎么工作的 5. 逗你玩的无防腐 / 零添加 6. 哪些防腐剂更安全 为什么化妆品需要防腐剂 我们常用的化妆品（包含护肤，彩妆，防晒和洗护）大部分都是乳液体系。当然，也有极少数例外，比如粉饼，口红，眼影盘这种无水或者纯油配方。 无水的眼影盘就不需要加防腐剂 所谓乳液，从字面意思来看，就是像奶一样的液体，实际意思也八九不离十。在化妆品中，油和水通过乳化剂被糅合到一起，就像牛奶一样。这样的好处在于，避免了单独使用油造成厚重的感觉，又能够加入溶于油或者溶于水的活性成分。 牛奶就是典型的乳液 但是这样一来也造成了一个大问题，就是微生物的繁殖。微生物生长需要水，还有食物。如果只有水，微生物会饿死。如果只有食物，微生物会渴死。乳液类型的化妆品为微生物提供了绝佳的生长土壤。渴了喝水，饿了可以吃里面的油，茁壮的成长。而在宏观上看起来，化妆品就会腐败变质然后长霉。 因为化妆品开盖之后要多次使用，更是带来了病菌滋生的风险。所以为了保证化妆品的质量，在配方中需要加入防腐剂，来抑制微生物的繁殖。 真正的无防腐零添加 有一些很特殊的配方不需要加防腐剂。 纯水配方，最典型的代表就是雅漾温泉水。众所周知，雅漾温泉水里面只有水，没有其他成分。水里面含有微量元素，起到舒缓镇静皮肤的作用。里面因为没有微生物的食物，所以不需要防腐剂。就像农夫山泉不需要加防腐剂是一个道理。 纯油配方，比如唇釉，唇膏，护肤油，里面都不需要加防腐剂。因为它们里面只有油，微生物也无法生长。就像我们家里做饭的菜油也不需要加防腐剂一样。 酒精含量高的配方，比如一些防晒喷雾，也不需要加防腐剂。因为里面的酒精能起到抑制微生物的作用。就像没有人听说过茅台里面会加防腐剂一样。 严格密封的和次抛配方。前者有之前提到的温泉水，后者则有市面上比较常见的次抛原液。在生产过程中严格消毒密封之后，因为一次使用完之后就丢弃，不需要考虑染菌的情况，所以可以不用添加防腐剂。就像我们平时喝的牛奶，吃的午餐肉不需要加入防腐剂一样。但是一旦打开，就要马上吃完，否则就会变质。 都有哪些防腐剂 根据欧盟化妆品法规 1223/2009/CE，一共有 55 种被认可的化妆品防腐剂。按照化学结构，它们可以分为 11 类。我相信没有谁会无聊到记住它们到底是什么，结构是什么样。 防腐剂按照化学结构分类 如果把它们的结构都列出来，也是非常壮观的。 防腐剂们的结构 这 55 种防腐剂并非每种都能占据 C 位，它们当中有些非常常见，是我们化妆品背标的老朋友了。苯氧乙醇，苯甲酸钠。有些防腐剂因为消费者的担心，用的已经不如以前那么广泛，比如对羟基苯甲酸酯类（尼泊金酯类），也就是大家会看到的「Parabens free」里面的 Parabens；还有甲基异噻唑啉酮（MIT）和混合的卡松。 苯氧乙醇 目前应用最广的防腐剂之一，也是比较安全的防腐剂。 苯氧乙醇结构 针对苯氧乙醇，最主要的担心来自于肝毒性。因为苯氧乙醇在体内的代谢主要经过肝脏，所以长期使用之后，如果大量被皮肤吸收，会对肝脏造成额外的负担。但是根据目前的研究结果，少量的苯氧乙醇还是安全的。 根据欧盟法规，在化妆品中限量 1%。为了以防万一，法国另外规定在小于三岁的婴童产品中，含量应该小于 0.4%，在臀部护理品中禁用。 苯甲酸钠 苯甲酸钠作为防腐剂，应用很广。和老朋友山梨酸钾一样，经常被添加在方便面中。苯甲酸钠在碱性和中性的环境下没有防腐作用，只有在低 pH 的配方中起效。所以在以温和和弱酸性为卖点的氨基酸洗面奶里面看到的频率会比较高。 苯甲酸钠结构 Paraben（尼泊金酯类） 前几年，国际上掀起了一阵 paraben free 的潮流，paraben 也被当成洪水猛兽。对 paraben 最大的担心在于它在一些测试中，表现出了类似雌激素的效果。但是它的作用非常非常轻微。个人觉得，与其担心使用了含有 Paraben 的产品，不如担心今天多吃了一包豆浆。 paraben free 也是很流行的趋势 根据欧盟法规，羟苯丁酯和羟苯丙酯的限量都是 0.14%。 MIT 这里的 MIT 并不是 Massachusetts Institute of Technology（麻省理工），而是 methylisothiazolinone（甲基异噻唑啉酮）。MIT 防腐剂最大的问题是有可能导致过敏。因此它们已经在驻留型产品（也就是我们常用的护肤品）中禁用，但是在洗去型产品（包括洗面奶，洗发水）仍然可以正常使用。 防腐剂的 MIT 不是大家知道的麻省理工 防腐剂是怎么工作的 在我了解防腐剂之前，傻傻的分不清防腐剂和抗生素，觉得它们都是杀菌，效果一样。后来才发现它们的工作方式完全不一样。防腐剂可以说是物理攻击，微生物只能硬抗，而往往扛不住。但是抗生素是化学攻击，特异攻击微生物的某个靶点，微生物可以通过突变，伪装，形成耐药性。 不同的防腐剂的杀菌方式不完全一样，了解一下防腐剂的杀菌原理，还是有点意思。 甲醛释放体 最典型的代表是 DMDM 乙内酰脲。这大概是最简单粗暴的防腐剂，它通过缓慢释放甲醛来实现杀灭微生物的功效。甲醛的水溶液俗称福尔马林，在医学上常用作尸体的保存。甲醛能够使蛋白质变性，微生物细胞中负责各个功能的器官也就失去了功能，最后死亡。 有机酸类 苯甲酸钠，山梨酸钾都属于有机酸类。与甲醛释放体简单粗暴的拍死微生物不同，有机酸的原理在于把微生物累死。 有机酸的工作原理在于累死微生物细胞 有机酸在低 pH 情况下，以酸的形式存在。这时候，它们表现出油溶性。而微生物的细胞膜也是油溶性的。根据相似相溶原理，有机酸和细胞膜的亲和性很好，所以能够穿过细胞膜，进入到微生物细胞内部。正常细胞的内部是电中性的，当有机酸进入之后，微生物细胞内变成了酸性，在这种情况下，细胞没法正常生活。于是微生物细胞开足马力，启动质子泵，把氢离子泵出去，保持内部 pH 值的稳定。但是有机酸和细胞膜的亲和性实在太好了，能够源源不断的进入细胞。这样微生物只能徒劳的不断开足马力，让质子泵保持运转。但是微生物细胞储存的能量是有限的，连续运转之后，油尽灯枯，最后死亡。 苯氧乙醇 相比于有机酸和甲醛释放体，苯氧乙醇的杀菌原理相对来说比较复杂。它能够影响微生物的能量代谢，还可以破坏微生物细胞膜的完整性[1]。用扫描电子显微镜对使用苯氧乙醇处理的微生物进行观察，可以发现它们细胞表面的形态发生了明显的变化，细胞膜表面出现褶皱。而在使用精度更高的透射电镜观察发现，使用苯氧乙醇处理的微生物细胞质已经泄露到周边环境中。 苯氧乙醇破坏微生物细胞膜（上图 A，处理之前，上图 C，处理之后），让细胞质渗透出来（下图 A，处理之前，下图 C，处理之后）[1] 多元醇类 这是一类新型防腐剂，但是不在防腐剂列表里面，所以经常被用来做无防腐剂的宣称，在面膜里面用的比较多。 多元醇的原理在于它能够进入到微生物的细胞膜，然后破坏细胞膜的完整性，让微生物的细胞液渗透出来，最终导致微生物死亡。 多元醇类防腐原理 逗你玩的无防腐 / 零添加 前面我们已经科普过，大部分化妆品的配方必须加入防腐剂，否则就会长霉变质。而市面上目前宣称的无防腐 / 无添加，其实都是添加了具有防腐功能的成分，只不过这些成分不在法规定义的防腐剂列表当中。在行业内，我们称他们为防腐替代方案。 目前应用比较广的防腐替代方案有三类，一类是多元醇，一类是对羟基苯乙酮，还有一类是有机酸。 多元醇 可以说，多元醇是现在市面上使用范围最广的一类防腐替代成分。 顾名思义，作为醇类，它里面有羟基。羟基的亲水性能非常好，因此多元醇除了防腐之外，还能提供保湿的效果。所以它们在无防腐面膜里面用的特别多。 辛甘醇的结构 但是单独使用多元醇的防腐效果较弱，所以往往需要和其他防腐剂搭配使用。比如其中的代表辛甘醇，在 5% 的添加量情况下，才能实现对酵母和革兰氏阴性菌的有效抑制。而即使是如此高的浓度，对革兰氏阳性菌和霉菌的效果也不尽如人意。因此它们经常和有机酸搭配使用，能起到很好的效果。所以多元醇在一些地方又被叫做防腐增效剂。 对羟基苯乙酮 在业界它有个响当当的名字 - 馨鲜酮。是原料公司 Symrise 的拳头产品之一。它有一个美丽的故事，那就是这个化学结构存在于拉丁美洲的某种草药以及一种叫云莓的高山植物中。当然，商业化的产品不可能是提取出来的，因为成本太高，而是通过化学方法合成的。 对羟基苯乙酮的结构 单纯的对羟基苯乙酮需要添加 1% 的量，才对细菌有比较好的抑制效果，但是抗真菌能力比较弱，因此也需要搭配其他防腐剂共同作用。比如 0.6% 的对羟基苯乙酮复配 0.6% 的多元醇，或者 0.2% 的山梨酸钾，可以起到很好的防腐效果。 此外，对羟基苯乙酮因为其特殊的结构，在体外测试中表现了一定的抗氧化效果。 有机酸 有机酸的防腐原理前面已经简单提过，它能够让微生物累死，从而起到防腐的作用。但是有机酸有个问题，就是对配方的 pH 值非常敏感，只有在较低的 pH 值下，分子以酸的形式存在，才能起到很好的防腐效果。但是在这种情况下，有机酸是不溶于水的，于是在配方上又是个很大的挑战，需要把它们先溶解在油脂当中。 茴香酸来自茴香 比如其中的代表茴香酸，最早从茴香中发现。只有在配方 pH 介于 4 和 6.5 之间的时候，才能发挥效果。而且和所有的防腐替代方案一样，他们的防腐效果不强，也不够广谱。茴香酸对革兰氏阴性菌就没有效果，需要搭配多元醇共同使用。 所以无防腐并不是不添加防腐剂，而是添加的防腐剂不在法规规定的防腐剂列表中而已。而且无防腐中的防腐替代方案，使用的时间不长，没有积累足够的使用数据，说不好有没有潜在的风险。 哪些防腐剂更安全 防腐剂的安全性需要经过长时间的检验。有些新型防腐剂刚出来，因为临床和使用资料缺乏，可能看起来很安全，但是随着大规模的使用，越来越多的不良反应被检测出来，同时各种负面研究结果也会让防腐剂的生命旅程走到尽头。 防腐剂的生命周期 要横向比较防腐剂的安全性，是个很麻烦的事情。毕竟需要把所有的防腐剂放在一起，看看它们的安全性如何。而且不同防腐剂的潜在刺激性也取决于配方体系和用量。 在欧洲的大规模调查中[2]，刺激性比较强的防腐剂是 MIT。而根据 2000 左右的统计，欧盟人群对 MIT 过敏的比例在 2-2.5% 之间。而在类似的研究中，parabens（尼泊金酯）的表现都非常好，过敏比例在 0.5% 以下。所以相比来说，尼泊金酯是安全的防腐剂。 台湾地区对 1996 年到 2015 年化妆品使用的过敏研究进行了统计[3]。最后的结果也显示 MIT 的混合物卡松具有最高的致敏效果。而 Paraben 带来的过敏比例最低。 在这些数据当中，苯氧乙醇的资料都缺失。但是根据额外的斑贴测试[4]，苯氧乙醇的刺激水平和 Paraben 类似。 所以初步结论是，比较安全的防腐剂是苯氧乙醇和尼泊金酯类。 还有一个可以参考的点，就是欧盟法规中的添加限量[5]。毕竟能添加的浓度越高，说明越安全。其中允许添加量最高的是苯甲酸钠，最高添加浓度是 2.5%。随后是苯氧乙醇，允许添加量是 1%。 所以结合以上几点，目前比较安全的三款防腐剂是分别是苯甲酸钠，苯氧乙醇，以及尼泊金酯类。 看完这篇长篇大论，你已经对化妆品防腐剂入门了。 化妆品中，防腐剂是必须添加的成分。我们不必把他们当洪水猛兽。根据现有的研究数据，苯甲酸钠，苯氧乙醇，以及尼泊金酯类都是比较安全的防腐剂。 而大部分的无防腐，并不是不添加防腐剂，而是添加了多元醇，有机酸，以及对羟基苯乙酮这一类不在防腐剂列表里面的防腐替代方案。 参考文献 Langsrud S, Steinhauer K, Lüthje S, et al. Ethylhexylglycerin impairs membrane integrity and enhances the lethal effect of phenoxyethanol[J]. PloS one, 2016, 11(10): e0165228. Giménez‐Arnau A M, Deza G, Bauer A, et al. Contact allergy to preservatives: ESSCA* results with the baseline series, 2009–2012[J]. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology, 2017, 31(4): 664-671. Huang Y K, Wu Y H, Lu P H, et al. Contact allergy to preservatives in Taiwan between 1996 and 2015[J]. Dermatologica Sinica, 2019, 37(3): 123. Ma X, Wang H, Song Y, et al. Skin irritation potential of cosmetic preservatives: An exposure‐relevant study[J]. Journal of Cosmetic Dermatology, 2020. REGULATION (EC) No 1223/2009 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL 阅读原文
