一种抑菌消炎牙膏的研发

李 琳 王春梅 柯静霞 梁晓宇

(康博士日化集团有限公司，广东 广州 510655)

引言

丹皮酚，为无色或白色或微黄色有光泽的针状结晶，是从毛茛科植物牡丹的干燥根皮中提取物出来的一种有效成分，对金黄色葡萄球菌、粪链球菌、大肠杆菌等有较强的抗菌作用[1]，具有镇静抗炎、解热抗过敏等药理作用。同时现代研究表明，丹皮酚在人体中可以迅速地吸收、代谢和排泄[2]，毒副作用小，可应用于口腔护理领域，如牙膏。而利用超临界二氧化碳萃取法从牡丹根皮提取出丹皮酚，提取率较高，丹皮酚成分不易损失破坏，生产工艺操作简便，所得物含量高，色泽较浅，质量稳定，将其应用于牙膏中，牙膏对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病细菌有较强的抑制作用[3]。

厚朴酚，为棕褐色或白色状粉末，来源于天然植物厚朴，具有广谱的抗菌作用，具有很好的杀灭致龋菌的效果[4]。利用此机理添加到牙膏中，具有一定的预防和治疗龋齿的作用，是一种天然植物概念的牙膏功效物添加剂。利用超临界二氧化碳萃取法从植物厚朴中提取有效物，可以选择性地萃取出有效成分厚朴酚(含和厚朴酚)，此工艺可以将原料中80%的有效成分选择性萃取出来，生产工艺操作简单，工艺周期短，将其用于牙膏中，牙膏对变形链球菌、嗜酸乳杆菌、乳杆菌等主要的致龋菌有良好的抑(杀)菌效果[5]。

蜂胶，为团块状或不规则碎块，呈青绿色、棕黄色、棕红色、棕褐色或深褐色，是蜜蜂从胶原植物新生枝芽或花蕾处采集的树脂类物质，掺入其上腭腺分泌物，经蜜蜂反复加工而成的胶状物质。蜂胶是一种传统的天然药物，已收载于《中华人民共和国药典》，并明确了其“补虚弱，化浊脂，止消渴；外用解毒消肿，收敛生肌。用于体虚早衰，高脂血症，消渴；外治皮肤皲裂，烧烫伤”的功效，具有广泛的药理学活性。大量研究证明，将其应用在口腔护理方面具有明显的抑菌消炎作用，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等病菌均有抑制、杀灭的作用。采用超临界二氧化碳萃取法提取蜂胶，无毒、无残留、安全，也可以避免有效成分高温分解和氧化，其有效成分可以有效保留。

采用超临界二氧化碳提取法提取丹皮酚、厚朴酚、蜂胶，可避免了传统工艺中由于高温、长时间使得原有成分发生改变的不足，有效减少了功效成分的散失。同时利用三者的功效配合应用于牙膏上，可使牙膏在抑制牙菌斑、减轻牙龈炎症方面产生协同增效的效应，从而在口腔护理方面达到理想的效果，也对于传统天然药物应用于现代口腔护理用品具有积极的意义。

1 功效物体外抑菌实验

1.1 溶液配制

同一总量各功效物(超临界提取)配比方案如表1。

表1 同一总量各功效物(超临界提取)配比

试验样品溶液配制：参照高玉云[6]对厚朴酚和丹皮酚的配制方法，以无菌操作各取表1方案样品，先加入少量无水乙醇，再加入吐温20和蒸馏水(吐温和乙醇含量不超过0.5%)，超声乳化后放入94ml灭菌0.03mol/L磷酸缓冲液(pH=7.2)中，充分震荡溶解，配成1%的均匀分散的悬液。

1.2 试验方法

依据《日化产品抗菌抑菌效果的评价方法(QB/T 2738-2012)》7.3悬浮定量法，测试不同方案的试验样品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、变形链球菌的抑菌率来评价不同组合比例的抑菌效果。

实验步骤参照标准《QB/T 2738-2012》7.3.3，试验菌株为金黄色葡萄球菌ATCC 6538、大肠杆菌8099、白色念珠菌ATCC 10231、变形链球菌ATCC 25175，作用时间为3min，抑菌率计算公式如下：

式中：Ⅰ——对照样品平均菌落数;

Ⅱ——试验样品平均菌落数。

1.3 实验结果

各方案抑菌实验结果如图1。

图1 抑菌实验结果

1.4 结果分析

根据图1抑菌实验结果所示，在功效物同一总添加量下，方案6、9、10、13、14和15对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、变形链球菌的抑菌率均在50%以上，根据《QB/T 2738-2012》中的7.3.6抑菌效果评价标准(即抑菌率50%～90%说明产品有抑菌作用)，可见上述方案(即三者复合物总份数分为6份，丹皮酚：厚朴酚：蜂胶提取物比重=1～3∶1～3∶2～4)对4种菌均有抑菌作用，综合抑菌能力较强，尽管对比单一功效物或两两组合，在对于某一两种菌种的抑菌效果稍有逊色，但都有较高的抑菌率，而且对于其他菌种的抑菌效果也有很大的优势，可见，将三者进行复配，可以发挥各自互相协同增效的作用，可将上述方案的复合物应用于牙膏上。

2 牙膏试验部分

2.1 试验原料

保湿剂(PEG-400、山梨醇)；味觉改良剂(糖精钠)；防腐剂(苯甲酸钠)；着色剂(二氧化钛)；增稠剂(羧甲基纤维素钠、汉生胶)；发泡剂(十二醇硫酸钠)；磨擦剂(二氧化硅)；功效物；食用香精；去离子水余量。

2.2 试验主要仪器和设备

电动搅拌机(IKA，RW20.n型)；电热恒温干燥箱(上海跃进，GZX-DH-50X55-s)；电子天平(METTLER，TOLEDO AG204)；制膏试验机(FRYMA，VME-12)；超声波封尾机(成久，QDFW-125)。

2.3 成分选择及配比

2.3.1 保湿剂

主要作用是让制成的牙膏膏体保持湿润、保持一定的水分，当膏体外露在空气中时，能有效防止膏体中的水分蒸发流失，也预防牙膏成品在保存期间管口处的牙膏不易干结，易于挤出，便于消费者使用；同时也利于改善保持膏体的流变性，生产上便于灌装；降低冰点；提高牙膏的稳定性。

配方采用的是PEG-400与山梨醇复配，PEG-400具有很好的保湿功能，冰点比甘油低，具有抗冻性能，也有溶解牙渍的作用；山梨醇是一种常用的牙膏保湿剂。研究表明，保湿效果比甘油更稳定，在较低湿度时，山梨醇散失水分较甘油低，在较高湿度时，吸收水分也较甘油低，具有非常良好的抗冻性，口味较好。此配方保湿剂用量和为45%～55%。

2.3.2 味觉改良剂

用来改善牙膏的口感，掩盖牙膏某些成分的不良口味。

配方采用的是糖精钠，人工合成甜味剂，历史悠久，应用稳定，广泛应用于牙膏中，用量为0.20%～0.25%。

2.3.3 防腐剂

防止和抑制牙膏微生物的生长，避免牙膏膏体的腐败、变质。

配方采用的是苯甲酸钠，因配方体系为二氧化硅做磨料，而且有较高比例的醇类保湿剂，苯甲酸钠已完全能够应对该配方的防腐，用量为0.2%～0.3%。

2.3.4 着色剂

改变牙膏外观。

配方采用的是二氧化钛，化学性质极为稳定，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性，没有毒性，可以减弱配方二氧化硅体系透明的感觉，也可适当减轻膏体因功效物引起的颜色发黄等，用量为0.3%～0.6%。

2.3.5 增稠剂

保证牙膏稳定性的关键、主导原料，可以使牙膏具有适当的粘度、稠度以及良好的流动、成条性能，并让消费者在刷牙时让膏体容易分散，可以使得牙膏体系中的粉末稳定分散在液相中，保证牙膏膏体保持稳定的状态。

配方采用的是羧甲基纤维素钠和汉生胶复配，羧甲基纤维素钠是目前国内外普遍使用的牙膏增稠剂，价格便宜，具有增稠、稳定膏体的作用，但黏度受可溶性电解质特别是钠盐和重金属的影响较大，还容易受酶的作用发生生物降解，因此在此配方复配了汉生胶，增加膏体抗盐、抗酶性能，也改善了膏体的分散性、外观、口感以及灌装性能，用量和为0.8%～1.2%。

2.3.6 发泡剂

让膏体在刷牙磨擦时产生丰富的泡沫，给予消费者一定的感官体验，同时起到清除牙垢、清洁口腔的目的，并且有一定的乳化作用，可以有助于香精等油溶性物质与膏体中的其他成分形成稳定的体系。

配方采用的是十二烷基硫酸钠，是目前最常用的牙膏发泡剂，相比较于其他发泡剂，在价格以及发泡力具有很好的性价比，也具有优异的去污、乳化和发泡力，用量为2.0%～3.0%。

2.3.7 磨擦剂

牙膏的主体原料，作用是去除牙垢，减轻牙结石等。

配方采用的是二氧化硅，安全无毒，呈化学惰性，不与配方中的丹皮酚、厚朴酚、蜂胶功效物以及香精等发生反应，具有良好的相容性，并具有卓越的贮存稳定性，可以提高膏体中功效物的稳定性，用量为20%～25%。

2.3.8 功效物

使得牙膏可以实现除清洁基本功能之外的功效的成分。

配方采用的功效物是超临界二氧化碳提取法提取的丹皮酚、厚朴酚、蜂胶复合物。

根据前述的功效物体外抑菌实验结果可知，方案6、9、10、13、14和15(即三者复合物总份数分为6份，丹皮酚∶厚朴酚∶蜂胶提取物比重=1～3∶1～3∶2～4)在对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、变形链球菌的综合抑菌能力较好，均有抑菌作用，复合物用量为0.5%。

2.3.9 食用香精

赋予牙膏香气和口感，掩盖某些成分的异味，给予产品特定风格的标签认知，用量为1.0%～1.5%。

2.4 方案设计

分别按照方案6、9、10、13、14和15(即三者复合物总份数分为6份，丹皮酚∶厚朴酚∶蜂胶提取物比重=1～3∶1～3∶2～4)，将复合物以0.5%的总添加量添加至牙膏中，牙膏中其余成分配比见表2。

表2

2.5 工艺操作

准确称取各物料，预先将食用香精、超临界二氧化碳提取法提取的丹皮酚、厚朴酚、蜂胶复合物溶解均匀，将糖精钠、苯甲酸钠、去离子水加入搅拌釜中，溶解均匀后，再加入PEG-400、山梨醇，搅拌2分钟后，再将二氧化硅、二氧化钛、羧甲基纤维素钠、汉生胶加入搅拌釜中，开启真空泵、刮板和双搅拌，计时15～25分钟，加入预先溶解好功效物的香精液，继续搅拌计时10分钟，停双搅拌，保持刮板继续运行，在真空度达到-0.094MPa以上保持抽泡5分钟，停搅拌，出料。

2.6 性能测定

2.6.1 稳定性判定

将制好的牙膏成品放置于45℃的电热恒温干燥箱中，放置3个月后取出与常温储存的样品进行对比，观察高温样品的外观、香味、pH值等变化，以此来推论3年保质期内牙膏的稳定性。

2.6.2 抑菌性能测试

依据《日化产品抗菌抑菌效果的评价方法(QB/T 2738-2012)》7.3悬浮定量法测试不同功效物添加量的成品牙膏对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、变形链球菌的抑制效果。

实验步骤参照标准《QB/T 2738-2012》7.3.3，试验菌株为金黄色葡萄球菌ATCC 6538、大肠杆菌8099、白色念珠菌ATCC 10231、变形链球菌ATCC 25175，作用时间为3min，抑菌率计算公式如下：

式中：Ⅰ——对照样品平均菌落数;

Ⅱ——试验样品平均菌落数。

2.7 试验结果

2.7.1 稳定性测试结果

稳定性测试结果如表3所示。

表3 稳定性测试结果

2.7.2 抑菌性能测试结果

抑菌性能测试结果如表4所示。

表4 抑菌性能测试结果

2.7.3 结果分析

根据《QB/T 2738-2012》7.3.6抑菌效果评价标准抑菌率50%～90%，可表明产品有抑菌作用，由上述的稳定性及抑菌性能测试结果可知，各方案所得牙膏有抑菌作用，并且通过稳定性测试，各项指标符合牙膏国家标准要求。

3 临床试验

3.1 试验方法及目的

采用随机、双盲、平行对照临床试验的方法，使用含有超临界萃取的丹皮酚、厚朴酚和蜂胶复合物的牙膏(取上述方案9)为实验组，使用不含活性牙膏组(除方案9中的复合物和水外，其他组分种类和含量均相同，其中水为余量)为对照组，为期三个月，评估在无监督情况下日常家庭使用待测产品每天至少两次，是否有抑制牙菌斑和减轻牙龈炎症的效果。受试者为广州市内符合纳入及排除标准的72名健康成年男性和女性。

3.2 试验过程

使用牙龈指数(gingival index，GI)、探诊出血百分比(percentage of bleeding on probing,BOP%)评价牙龈炎情况，使用菌斑指数(plaque index，PI)评价牙菌斑情况，在试验开始、试验1个半月、3个月进行全口牙临床检查，每颗牙检查6个位点，并记录口腔软硬组织是否正常。受试者每天使用统一分发的牙刷和牙膏刷牙两次，每次至少1分钟。A组为实验组，分发牙膏A(含超临界提取的丹皮酚、厚朴酚和蜂胶牙膏)；B组为对照组，分发牙膏B(无添加功效物牙膏)。

3.3 试验结果

72名参加试验的志愿者中，有69名完成了全部(3个月)的试验，共有3名受试者中途退出，其数据未纳入统计分析。

试验组和对照组的平均年龄和性别如表5。

表5 两组年龄和性别情况

试验组和对照组试验各项指标如表6。

表6 试验组与对照组各项指标

试验组和对照组结束与基线各项指标比较结果如表7。

表7 结束与基线各项指标比较

2.4 分析与讨论

如上述统计表所示，试验组和对照组的平均年龄和性别分布无显著性差异，基线检查各项指标无显著性差异。通过3个月的试验结果表明，试验组的菌斑量、牙龈炎程度、探诊出血百分比值表现为逐渐下降趋势；而对照组只有牙龈炎程度呈下降趋势，而菌斑量、探诊出血百分比值在试验结束时较试验中段有轻微升高。试验结束时，试验组和对照组各项检查指标较基线检查时有不同程度减低，试验组牙龈炎和菌斑的各项检查指标均校对照组减轻，差异程度是显著性的，其中菌斑改善率23.50%，牙龈炎改善率21.2%，探诊出血百分比改善率23.0%，并且均无观察到口腔软硬组织副作用。

临床研究的结果证明，与普通无功效物的对照组牙膏对比，使用本文研制的含超临界提取的丹皮酚、厚朴酚、蜂胶牙膏可以有效地抑制牙菌斑和减轻牙龈炎症。

3 小结

利用超临界二氧化碳提取的丹皮酚、厚朴酚、蜂胶三者抑菌消炎等相辅相成、协同增效的功效应用在牙膏上，牙膏质量稳定，可有效抑制牙菌斑和减轻牙龈炎症，对于传统中草药应用于现代口腔护理用品也具有积极的意义。