因分子中烷基R 的不同,尼泊金酯的系列品种较多,主要有尼泊金丁酯、丙酯、乙酯、甲酯、异丙酯、异丁酯、苄基酯等品种正在(或曾经)作为化妆品防腐剂使用。本文将主要介绍尼泊金丁酯的使用频率以及尼泊金酯类物质的安全性。
尼泊金酯类微溶或难溶于水,易溶于醇类有机溶剂。对霉菌和酵母菌的抗菌作用较强,对细菌的作用稍差,主要通过破坏微生物的细胞膜,使细胞内的蛋白质变性,并抑制细胞呼吸酶和传递酶系统的活性而起到抗菌作用。分子中酚羟基上的H能发生微弱的电离,其抗菌作用受体系中H+浓度的影响,因此在偏酸性的环境中对羟基苯甲酸酯能发挥较好的防腐作用。一般而言,随着烷基碳链长度的增加,抗菌效果越好,即在尼泊金酯系列中,尼泊金丁酯的抗菌效果较佳。
40年来,《化妆品与盥洗用品》(Cosmetics and Toiletries)杂志一直较定期地发表关于化妆品防腐剂使用频率的文章,目前为止共统计了14次,最近一次发表于2016年1月(2014年的数据)。统计的资料来源是基于与统计年份相关联的一定时间内,在美国食品与药品管理局(FDA)登记的化妆品配方数据,下图是尼泊金丁酯的使用频率数据,可以看出,尼泊金丁酯的使用频率排名一直靠前,且近年来使用数量在稳步上升。
关于尼泊金丁酯及其类似物的使用安全性有一定争议,有人担忧它们与乳腺癌或其他健康问题有关。对此,FDA称,尼泊金酯是防腐剂,可以防止可能存在于某些化妆品中的有害细菌的生长。在化妆品中使用尼泊金酯的安全问题,主要围绕在尼泊金酯是否会起类似雌激素的作用,因为雌激素可能和乳腺癌有关。然而,研究显示,尼泊金酯的雌激素活性明显低于人体自然产生的雌激素。化妆品使用的尼泊金酯并未显示出有害作用,因为化妆品中只有极少量的防腐剂。
尼泊金异丁酯,英文名为Isobutylparaben,是一种白色固体,不溶于水但可溶于醇类有机溶剂,具有特殊气味和酸性。在食品生产中,主要用作防腐剂。
图1 尼泊金异丁酯的性状图
尼泊金异丁酯是一种酚酯类化合物,具有丰富的化学转化活性。其结构中的酚羟基可转变为酚氧负离子,具有亲核性,可用于制备酚醚和酚酯类衍生物。作为防腐剂,能延长食品保质期并保持食品品质和口感。
尼泊金异丁酯常与其他化合物混合使用,作为防腐剂和防霉剂在食品加工中应用广泛。其抗菌作用强,对各种霉菌、酵母都有抑制或杀灭作用,且不受pH影响。在食品生产中,常用于酱油、醋、清凉饮料等产品。
[1] 石立三,吴清平,吴慧清,等.我国食品防腐剂应用状况及未来发展趋势[J]. 食品研究与开发, 2008, 29(3):5.
尼泊金酯,又称为对羟基苯钾酸酯,是一种广泛应用于日化、医药、食品、饲料及各种工业防腐的防腐剂。它具有高效、低毒、光谱、易配伍等优点。尼泊金酯类中,丁酯的防腐抗菌作用最强。
尼泊金酯的合成通常采用对羟基苯甲酸与丁醇在浓硫酸作用下直接制备。然而,硫酸具有严重的腐蚀性,易发生副反应及污染环境。
CN104725232A提供了一种尼泊金丁酯的制备方法,该方法用硫酸氢钠代替液体硫酸催化合成尼泊金酯。这种方法操作简单,原料易得,对设备无腐蚀,对环境无污染,是一种绿色催化剂。
该制备方法包括以下步骤:
一、在装有分水器、温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入对羟基苯甲酸、正丁醇和硫酸氢钠,加热回流5小时;
二、反应完毕后,放出水层和分水器中的正丁醇,将粗产品分别经水、碳酸钠溶液、饱和食盐水洗涤,干燥后进行蒸馏,回收正丁醇。冷却后加水进行摇动、冷却,析出白色产品,再经抽滤、干燥,即得成品尼泊金丁酯。
这种制备方法的优点在于,用硫酸氢钠代替液体硫酸催化合成尼泊金酯,操作简单,原料易得,对设备无腐蚀,对环境无污染,是一种绿色催化剂。
化妆品中常见的防腐剂是尼泊金酯类,其中羟苯x酯是一种常用的防腐剂。为了防止化妆品因细菌繁殖和氧化变质,添加适量的防腐剂是必要的。然而,为了延长产品的保质期,一些厂商私下添加过量的防腐剂,但在检查时却展示符合规定的产品。
尼泊金酯类是目前广泛应用的防腐剂之一,但用量较大。随着碳链的增长,其水溶性逐渐变差,影响其在水中的分配。尼泊金甲酯的水溶性最好,可以直接添加在水中;而尼泊金乙酯、丙酯、丁酯和异丁酯则更适合溶解在油中。
尼泊金甲酯适用于酸性体系的防腐剂。在pH5时,其具有77%的最高抑菌活性;在pH7时为63%;在pH8.5时接近50%。因此,通过降低体系的pH值,可以改善尼泊金酯在体系中的活性,通常在7.0~6.5或更低的pH值下使用。尽管有时它们也能在略高pH值的体系中保持其功效。
尼泊金酯对细胞中的多种分子途径产生影响,包括:
1、加快色素沉淀,导致皮肤暗沉;
2、尼泊金酯类是内分泌干扰物质,会影响机体内正常的雄激素分泌,使雌激素水平升高,降低人体内的精子水平;
3、孕妇使用会引起新生儿生殖器畸形。
中文名称 | 尼泊金异丙酯 | 英文名称 | Isobutylparaben |
---|---|---|---|
中文别名 | 对羟基苯甲酸异丁酯;4-羟基苯甲酸异丁酯;羟苯异丁酯; |
英文别名 | Isobutyl 4-hydroxybenzoate;Isobutyl paraben;2-methylpropyl 4-hydroxybenzoate; |
CAS号 | 4247-02-3 | 分子式 | C11H14O3 |
分子量 | 194.22700 | 精确质量 | 194.09400 |
PSA | 46.53000 | LOGP | 2.20500 |
外观与性状:白色奶油色
密度:1.105 g/cm3
沸点:302.3oC at 760 mmHg
熔点:76°C
闪点:125.4oC
折射率:1.524
储存条件:0-6oC
尼泊金异丙酯是通过对羟基苯甲酸与异丁醇进行酯化反应得到的。酯化反应在硫酸存在下进行,以苯或甲苯为溶剂,加热回流反应,得到对羟基苯甲酸异丁酯。根据《日本食品添加物公定书》规定,产品纯度应在99%以上。该物质具有较低的毒性,鼠口服LD50为8.38g/kg。
尼泊金异丙酯很少单独使用,通常与异丙酯、丁酯等混合,作为水包油型乳化剂使用。与单纯丁酯相比,其溶解度增加了2~3倍。尼泊金异丙酯易于用于酱油等食品中。与对羟基苯甲酸丁酯一样,尼泊金异丙酯可用作食品的保存剂和防霉剂。根据日本的规定,对羟基苯甲酸酯类食品添加物有六种,包括乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯、异丁酯和另丁酯,其中丁酯的抗菌作用最强。一般来说,酯的醇的碳原子数越大,抗菌作用越强,而毒性相反,碳原子数越小,毒性越大。尼泊金异丙酯对各种霉菌和酵母都具有抑制或杀灭作用,并且不太受pH值的影响。其限用于酱油、醋、清凉饮料、果子露、水果沙司、水果及瓜果类蔬菜(限于表皮部分),用量为对羟基苯甲酸的1.4倍。
引言:
尼泊金甲酯作为一种常用的防腐剂,其性质对其在化妆品、食品和药品中的应用至关重要。了解尼泊金甲酯的主要特性有助于更好地利用其优势,确保产品的安全性和有效性。
简介:什么是尼泊金甲酯?
尼泊金酯(Parabens)即对羟基苯甲酸酯类物质,常见类型包括对羟基苯甲酸甲酯(MP)、对羟基苯甲酸乙酯(EtP)、对羟基苯甲酸丙酯(PrP)和对羟基苯甲酸丁酯(BuP):
尼泊金甲酯,又名对羟基苯甲酸甲酯,是一类低毒、无刺激性且适用 pH 范围较宽的防腐剂,因而在食品、化妆品及医药领域获得广泛应用。自 20 世纪 90 年代以来,对羟基苯甲酸酯的使用量逐年增加,并且已经应用于制药、食品、化妆品甚至医学等各个领域。在工业中,对羟基苯甲酸酯 (MP) 被称为 E-218。对羟基苯甲酸酯的使用量大大增加,尤其是在食品工业中,自 2013 年以来,几乎所有类型的罐装或包装食品的成分中都含有对羟基苯甲酸酯。
1. 对羟基苯甲酸甲酯的理化性质
尼泊金甲酯(methylparaben,MP),学名为对羟基苯甲酸甲酯,是一类典型的新兴环境污染物,属于药品与个人护理品。MP常温下为无色结晶或白色结晶粉末,沸点为270~ 280℃ ,是国际上广泛使用的一类广谱高效防腐剂;主要是对羟基苯甲酸和相应的醇(甲醇)在催化剂作用下经过酯化反应而得到的,分子式为C8H8O3。在酸性条件下能稳定存在,当 pH 超过其酸性离解常数(pKa)8.17时,就会以对羟基苯甲酸的形式存在于水体中。MP常作为防腐剂应用于食品、药品和个人护理品、工业产品中。
2. 尼泊金甲酯的特性
(1)抗菌性能
尼泊金甲酯对细菌和真菌展现出强效的抑制作用,能够有效防止有害微生物在产品中的繁殖。这一特性对于化妆品、食品及药品的安全性及保质期至关重要。
(2)稳定性
尼泊金甲酯在各种环境条件下表现出高度的稳定性,无论是在水性还是油性产品中均能保持其防腐效果,且不易降解,从而有效延长产品的使用寿命。
(3)多功能性
尼泊金甲酯可广泛应用于多种配方中,适用于面霜、乳液、洗发水、加工食品、饮料、药品等多种产品,展示了其广泛的适用性。
(4)溶解性
尼泊金甲酯在水、醇、醚、丙酮以及其他有机溶剂中均可溶解,这使其能够轻松融入不同的配方中,并确保均匀分布。
(5)兼容性
尼泊金甲酯与许多常见的化妆品、食品及药品成分具有良好的相容性,能够与其他添加剂和活性成分协同使用,而不影响其防腐效果。
3. 对羟基苯甲酸甲酯的性质
对羟基苯甲酸甲酯是一种广泛应用于化妆品、药品等领域的高效防腐剂。其优异性能主要体现在以下几个方面:
(1)广谱抗菌性
对羟基苯甲酸甲酯能有效抑制细菌、酵母菌和霉菌等微生物的生长,从而延长产品货架期。
(2)pH稳定性
该化合物在较宽的pH范围内保持稳定,适用于酸性、中性和碱性等不同pH环境的产品。
(3)低挥发性
对羟基苯甲酸甲酯挥发性较低,不易随时间蒸发,从而保证产品长期保持有效的防腐效果。
(4)安全性
在规定的使用浓度范围内,对羟基苯甲酸甲酯通常被认为是安全的。但个体差异较大,少数人可能对该化合物过敏。
(5)协同增效
与其他对羟基苯甲酸酯类化合物(如对羟基苯甲酸丙酯)联合使用时,可产生协同作用,进一步增强防腐效果。
4. 尼泊金甲酯的好处
(1)卓越的抗菌性能
对羟基苯甲酸甲酯能有效抑制多种微生物(如细菌、酵母菌、霉菌)的生长,从而显著延长产品货架期,降低微生物污染风险。
(2)增强产品稳定性
通过抑制微生物生长和化学降解,对羟基苯甲酸甲酯能有效保持产品原有的物理性质和化学成分,从而延长产品的使用寿命。
(3)广泛的配方兼容性
该化合物能与多种配方体系(如水相、油相)相容,使其在化妆品、药品等领域具有广泛的应用前景。
(4)优越的成本效益
与其他市售防腐剂相比,对羟基苯甲酸甲酯具有较高的性价比,能有效降低生产成本,
5. 用途
苯甲酸酯类防腐剂已在食品、药品、个人护理和化妆品行业中安全使用了近 100 年。苯甲酸酯类(包括对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸异丙酯和对羟基苯甲酸异丁酯)可用于化妆品、保湿霜、护发和剃须产品等。与一些报道相反,大多数主要品牌的除臭剂和止汗剂都含有苯甲酸酯类。苯甲酸酯类防腐剂可用于化妆品中,以防止微生物(例如细菌、真菌)生长,既可以保护消费者,也可以保持产品的完整性。
6. 使用对羟基苯甲酸甲酯安全吗?
对羟基苯甲酸酯化合物具有雌激素作用和抗雄激素作用。这些分子与肿瘤(即乳腺肿瘤)以及男性不育症有关。因此,对羟基苯甲酸酯被认定为对人类健康的潜在风险。人类接触对羟基苯甲酸酯的主要来源是使用药品和化妆品。
关于对羟基苯甲酸甲酯在通常用于身体护理或化妆品的浓度下是否有害,存在争议。美国食品药品监督管理局(USFDA)认为对羟基苯甲酸甲酯是安全的(GRAS),用于食品和化妆品抗菌保存。对羟基苯甲酸甲酯很容易被常见的土壤细菌代谢,使其完全可生物降解。
对羟基苯甲酸甲酯很容易从胃肠道或皮肤吸收。它被水解为对羟基苯甲酸,并迅速在尿液中排出体外,而不会在体内积聚。急性毒性研究表明,对羟基苯甲酸甲酯在动物体内口服和胃肠外给药实际上是无毒的。在皮肤正常的人群中,对羟基苯甲酸甲酯几乎没有刺激性和致敏性;然而,已有对摄入的对羟基苯甲酸酯的过敏反应的报道。2008 年的一项研究发现,人雌激素和雄激素受体对羟基苯甲酸甲酯没有竞争性结合,但与对羟基苯甲酸丁酯和异丁基对羟基苯甲酸酯的竞争性结合水平不同。
研究表明,涂抹在皮肤上的对羟基苯甲酸甲酯可能会与 UVB 发生反应,导致皮肤老化和 DNA 损伤加剧。
参考:
[1]周蕾. 尼泊金甲酯对胰岛β细胞的干扰作用及其分子机制研究[D]. 内蒙古农业大学, 2021. DOI:10.27229/d.cnki.gnmnu.2021.000063.
[2]李玉文,张琦. 尼泊金甲酯的绿色合成 [J]. 中国食品添加剂, 2014, (09): 71-73.
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[4]Ambarak, M. F. "Determination of Methyl Paraben in Some Cosmetics And Pharmaceutical Using Liquid-Liquid Extraction And Spectrophotometric Technique." Asian Journal of Green Chemistry (2019).
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[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Methylparaben
羟苯酯类防腐剂,也称为尼泊金酯,是广泛应用于化妆品中的一种防腐剂。它包括羟苯甲酯、乙酯、丙酯和丁酯四种化合物。这些化合物具有广谱的抗菌和抗真菌活性,并且非常稳定。然而,过量使用可能导致接触性皮炎,并且与紫外线接触可能加速皮肤老化。因此,在三岁以下儿童使用的驻留类产品中不建议添加羟苯酯类防腐剂。
近年来,人们对羟苯酯类防腐剂的关注主要集中在两个方面:1. 这些化合物是脂溶性的,可能会在脂肪组织中积累;2. 这些化合物具有类雌激素作用。主流学术界的观点认为,羟苯酯类防腐剂容易被肠胃吸收,并在体内水解后通过尿液排出,因此不会对人体安全造成严重影响。尽管有人声称羟苯丁酯在特定测试系统中显示出模拟雌激素的能力,但目前尚无确凿的科学证据证明这类防腐剂与乳腺癌之间存在关联。总体而言,羟苯酯类防腐剂仍然是目前已知最安全的防腐剂。
布罗波尔(Bronopol)是2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇的简称,具有广谱的抑菌作用,能有效抑制大多数细菌,尤其对革兰氏阴性菌的抑菌效果极佳。然而,在高温和碱性条件下,布罗波尔不稳定,会分解产生甲醛,并且在光照下会分解变黄色或棕色。
布罗波尔防腐剂可能导致致癌物质亚硝胺的形成,因此日本禁止使用,欧盟和中国规定化妆品中最高允许浓度为0.1%。为了避免形成亚硝胺,使用时应避免使用胺类原料,并可以通过添加抗氧化剂来抑制亚硝胺的生成。
硫酸钐八水是一种淡黄色晶体,可溶于水。在105℃加热时失去3分子结晶水,在450℃时失去全部水分子,约在1000℃左右分解为氧化物。硫酸钐八水具有化学性质稳定的特点,与碱金属的盐溶液混合后生成不溶性复盐。制备方法为将三氧化二钐溶解于硫酸中,经过蒸发和浓缩得到。主要应用于核反应器的制造。
CN201611252699.6公开了一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法。该材料由多种原料组成,包括黏土、硅藻土、纳米级氧化硅、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐八水等。这种耐磨复合金属陶瓷材料具有耐磨、耐高温、抗弯强度高、韧性好等优点,能够显著提高陶瓷的品质。同时,该制备方法简单,降低了生产成本,具有良好的经济效益。
CN201610736103.3公开了一种耐高温贴片红胶及其制备方法。该贴片红胶由多种组分制备而成,包括邻甲酚醛环氧树脂、聚酮树脂、12-氨基十二烷酸、吡啶甲酸铑、甲基纳迪克酸酐、尼泊金异丁酯、双酚A型酚醛树脂、二氨基二苯砜、氯化1-甲基-3-烷基咪唑、明胶、白炭黑、硅酸镁锂、松油醇、香草醇丁醚、腰果酚缩水甘油醚、2-羧乙基苯基次磷酸、甘氨酸、单宁、异丙基联苯膦、氧化聚乙烯、硫酸钐八水、辛酸铋、二异硬脂醇苹果酸酯、红丹、大红色料。这种贴片红胶具有较高的耐高温性能,良好的粘结性能和稳定性,能够满足高端电子行业的应用需求。
[1] 化合物词典
[2] CN201611252699.6一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料
[3] CN201610736103.3一种耐高温贴片红胶及其制备方法