一种多功能个人护理产品的性能研究

陈冬芝 余 翔

科莱恩化工科技（上海）有限公司，上海，200335

随着中国化妆品行业的快速发展，市场竞争越来越激烈，消费者将头皮护理与头发的整体健康联系在一起，对产品的需求更加细分化，消费者对洗发护发产品有了更高的期待，为品牌研发配方拓展了发挥空间[1-2]。在洗发护发产品中，去屑类产品仍是消费者的主要需求产品之一，而吡罗克酮乙醇胺盐以抑制马拉色菌和抗氧化的功效成为去屑类洗发护发产品的热门成分。吡罗克酮乙醇胺盐通常被用作去屑剂、抑菌剂、祛痘剂和防腐剂等[3-9]，在个人护理产品中有着广泛的应用。一些国际品牌一直在研究吡罗克酮乙醇胺盐在个人护理产品中的应用，如海飞丝、清扬、欧莱雅等[10-12]。

本文介绍了一款液体版去屑剂Velsan SX，其主要功效成分是吡罗克酮乙醇胺盐和山梨坦辛酸酯[13]，它具有很好的溶解性能，与化妆品中常用原料的配伍性和兼容性良好，在配方应用中操作简便，支持冷配工艺。它的主要作用机制有以下两个方面，一方面是有效抑制细菌和真菌的生长，另一方面是清除自由基，达到抗氧化的作用，从而实现抑菌、去屑、祛痘、防腐等作用。随着对Velsan SX的深入研究，它在个人护理产品中显示出非常重要且广泛的应用前景。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

Velsan SX（专利产品）、Hostapon SCI 85 GC（椰油酰羟乙磺酸酯钠）、Genagen CAB LF（椰油酰胺丙基甜菜碱）、Medialan LD（月桂酰肌氨酸钠）、Genagen CME（椰油酰胺MEA）、Genamin PQ7 C-PF（聚季铵盐-7）、Nipaguard EHP（苯氧乙醇，乙基己基甘油）、Nipaguard SCP（山梨坦辛酸酯，苯氧乙醇）、Sensotain EP 6205（PPG-5-鲸蜡醇聚醚-20），科莱恩化工（中国）有限公司；月桂醇聚醚硫酸酯钠，巴斯夫有限公司；聚季铵盐-10，陶氏化学公司；EDTA二钠，阿克苏诺贝尔公司；乙醇（95%）、维生素E（纯度≥96%）、甘油、氯化钠、柠檬酸、柠檬酸钠，国药集团化学试剂有限公司。

IKA RW20搅拌器，德国IKA公司；ME2002E分析天平，梅特勒-托利多；DVIMRV黏度计，美国Broolfield公司；HWS-24恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；LC-213鼓风干燥箱，上海埃斯佩克环境设备有限公司；冰箱，BOSCH；METYLER S210-B pH计，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 测试样品制备

在制备样品前，将所用到的搅拌桨、烧杯等彻底消毒清洁。根据表1所示，制备测试所用洗护配方。配制工艺为：将A相在75～80 ℃水浴下搅拌溶解完全；B相搅拌溶胀完全，加入A相中搅拌均匀；降温至45 ℃以下，依次加入C相，搅拌30 min，静置冷却至室温。

表1 洗护配方

表1（续） 洗护配方

1.2.2 抑菌性能测试

1.2.2.1 对马拉色菌的抑菌测试

参考QB/T 2738－2012《日化产品抗菌抑菌效果的评价方法》第七部分中7.5抑菌环法和卫生部《消毒技术规范》（2002年版）第二部分中2.1.7.2抑菌环试验，试验菌种选择的是糠秕马拉色菌（Mslassezia furfur）ATCC 44344。具体操作过程如下：取马拉色菌培养基平皿，打直径为5 mm的孔。取接种的糠秕马拉色菌浓度为5×105～5×106cfu/mL的试验菌，在马拉色菌培养基平皿上均匀涂布3次，置室温中干燥。取20 μL测试样滴入马拉色菌培养基平皿中直径为5 mm的孔内，盖上平皿，置于37 ℃恒温箱；阴性对照样的制备：取20 μL无菌蒸馏水滴入马拉色菌培养基平皿中直径为5 mm的孔内，盖上平皿，置于37 ℃恒温箱培养；观察结果，测量抑菌环的直径，并记录，试验结果重复3次，取平均值。

1.2.2.2 对痤疮丙酸杆菌的抑菌测试

试验菌种选择痤疮丙酸杆菌（P ro p i o n ibacterium acnes，ATCC 11827），参考QB/T 2738－2012《日化产品抗菌抑菌效果评价方法》和QB/T 2850－2007《抗菌抑菌型洗涤剂》，具体操作过程如下：测试样用无菌标准硬水进行1∶5稀释，混匀；取0.1 mL接种菌痤疮丙酸杆菌浓度为5×105～5×106cfu/mL的试验菌，加入至5 mL稀释好的测试样中，混匀；接触2 min后，取试验菌与测试样混合液0.5 mL添加至4.5 mL缓冲液中，充分混匀，作适当稀释，然后取其中2-3个稀释度的稀释液，分别吸取0.5 mL置于两个平皿，用倾注法接种于营养琼脂培养基；将制作好的平皿置于（35±2）℃培养48 h，做活菌菌落计数，记录结果，试验重复3次，计算抑菌率。

1.2.2.3 防腐挑战测试

根据《欧洲药典》（2005）防腐挑战实验的规范来进行测试样的防腐挑战测试，评判标准如下。A标准对于细菌：在接种后第2天时，接种菌量的对数减少值须达到2（或以上），至第7天时须达到3（或以上），在第14天和第28天检测，菌的数量没有增长。A标准对于酵母菌、霉菌：在接种后第14天，接种菌量的对数减少值须达到2（或以上），在第28天检测，菌种数量没有增加。B标准对于细菌：在接种后第14天，接种菌量的对数减少值须达到3（或以上），在第28天检测，菌种数量没有增加。B标准对于酵母菌、霉菌：在接种后第14天，接种菌量的对数减少值须达到1（或以上），在第28天检测，菌种数量没有增加。若测试样的防腐挑战达到A标准或B标准，则该测试样通过防腐挑战测试；若测试样的防腐挑战均未达到B标准，则认为测试样板未通过防腐挑战测试。

上海日用化学品行业协会团体标准T/SHRH 006－2018《化妆品-自由基（DPPH）清除实验方法》提供了一种抗氧化原料的评估方法，抗氧化原料清除自由基DPPH的能力，即抗氧化活性的大小。该方法具体操作如下：阳性对照物维生素E用95%乙醇溶解稀释成0.01 mg/mL、0.02 mg/mL、0.03 mg/mL、0.04 mg/mL系列浓度梯度以验证试验系统。测试样用95%乙醇稀释为多级浓度样品。参照表2，使用10 mL试管设立样品管（T）、样品本底（T0）、DPPH管（C）和溶剂本底（C0），每一样品的每个受试浓度的样品管（T）需设立3支平行管，同时DPPH管（C）也需设立3支平行管。在样品管（T）和样品本底（T0）中各加入1 mL相同浓度的样品溶液。在所有试管中（T、T0、C、C0）补充95%乙醇，补足3 mL，混匀。在样品管（T）和DPPH管（C）中加入DPPH乙醇溶液1 mL，样品本底（T0）和溶剂本底（C0）用95%乙醇代替，轻轻摇匀，室温下静置5 min。将各支反应溶液移入1 cm比色皿中，在517 nm处测定吸光值。记录结果，根据DPPH自由基清除率的公式（如公式1）计算清除率。注意：每批次实验都需要加入阳性对照维生素E的测试，维生素E的IC50应在0.02～0.06 mg/mL，则认为试验系统有效。计算DPPH自由基清除率的公式如下：

表2 样品加液要求

公式1中：

T—样品管吸收值，即样品与DPPH反应后溶液吸收值；

T0—样品本底吸收值；

C—DPPH管吸光值3次平均值，即未加样品时DPPH溶液吸光值；

C0—溶剂本底吸光值。

2 结果与讨论

2.1 对马拉色菌的抑制作用

马拉色菌是形成头皮屑的重要因素之一，有头屑的人群其头皮上马拉色菌数量的减少直接反应为头皮屑的减少[14-15]。目前，马拉色菌的抑菌环实验是评估去屑效果的常用方法。根据表1配方1-3，考察不同添加量的Velsan SX在洗护产品中对马拉色菌的抑制作用。表3为配方1-3对马拉色菌的抑菌环测试结果，结果显示，Velsan SX对马拉色菌具有较强的抑制性能，随着其添加量的增加而显著增加，即Velsan SX具有明显的去屑效果。

表3 抑菌环测试结果

2.2 对痤疮丙酸杆菌的抑制作用

痤疮（又称粉刺）的发生主要与皮脂分泌过多、毛囊皮脂腺导管堵塞、痤疮丙酸杆菌细菌感染和炎症反应等因素密切相关。当痤疮丙酸杆菌大量繁殖时，其产生的脂酶分解皮脂生成游离脂肪酸，同时趋化炎症细胞和介质，诱导炎症反应加剧；有效抑制痤疮丙酸杆菌的生长，可以减少炎症，改善痤疮[16-17]。Velsan SX对丙酸杆菌的最小抑菌浓度（MIC）为200 μg/mL，相对于水杨酸（MIC＞2000 μg/mL）效果强许多倍。由表4的结果可知，Velsan SX在常见两种表面活性剂体系月桂醇聚醚硫酸酯钠（AES）和月桂酰肌氨酸钠（SLS）中均表现出对痤疮丙酸杆菌的抑制作用；当Velsan SX的添加量为1.5%时，它对痤疮丙酸杆菌的抑菌率达到99.9%。因此，Velsan SX特别适用于祛痘产品，同时因其具有良好的水溶性，与化妆品中常用的原料具有良好的配伍性和稳定性，使其适用于：洗发水、沐浴露、洁面乳、乳液、膏霜等大多数化妆品剂型。

表4 抑菌率测试结果

2.3 防腐挑战测试结果

本文对配方7和配方8分别采用了空白对照实验，即空白对照实验组均添加Velsan SX，其余原料与配方7/配方8一致。配方7和配方8的空白对照实验的防腐挑战均未通过。Velsan SX在洗护配方中对细菌、酵母菌和霉菌的防腐挑战测试结果见表5。Velsan SX对铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌和黑曲霉的抗菌作用强，均能通过防腐挑战试验。Velsan SX对微生物具有明显的抗菌作用，其作用机制主要是功效成分吡罗克酮乙醇胺盐和山梨坦辛酸酯协同复配共同作用的。

表5 Velsan SX在洗护配方中的防腐挑战试验结果

吡罗克酮乙醇胺盐对细菌和真菌的抑菌作用如下所述：对于细菌，它主要作用于细胞膜，通过破坏微生物细胞膜，改变膜渗透性，导致细胞膜破裂，从而起到抑菌杀菌效果；对于真菌，它穿透细胞膜，与铁（Ⅲ）离子形成络合物，抑制酵母菌和霉菌的能量代谢，从而起到抑菌杀菌效果。

山梨坦辛酸酯对细菌和真菌的抑菌作用如下所述：细菌/真菌通常由双层的细胞膜包围，该细胞膜具有亲水性和疏水性结构，配有相同的亲水性和疏水性结构的山梨坦辛酸酯可以进入与之相匹配的细胞膜结构之间，与之相互作用，从而改变细胞膜的界面行为；细胞膜开始变得更易被抗菌活性物所渗透，这些抗菌活性物更容易穿透细菌/真菌的细胞壁，攻击细菌、真菌的重要结构，从而导致细胞死亡，最终起到抑菌的效果。因此，Velsan SX可以作为防腐剂在个人护理产品中使用。

2.4 抗氧化性能

吡罗克酮乙醇胺盐具有优异的抗氧化性能，它可以明显降低头皮氧化应激物的产生，减少头发氧化损伤程度，同时改善头皮的屏障功能，增加头发的数量[18]。Velsan SX的主要功效成分之一是吡罗克酮乙醇胺盐，因此本文对Velsan SX是否同样具有抗氧化性进行了研究。由图1显示，维生素E的IC50在0.02～0.06 mg/mL之间，该试验方法是有效的。根据图2的实验结果可知，Velsan SX对DPPH自由基具有很好的清除作用，其浓度为60 mmol/mL左右时，对DPPH自由基的清除率已超过50%。随着Velsan SX的浓度增加，其对DPPH自由基的清除率逐渐增大。因此，Velsan SX表现出一定的抗氧化性能，这也拓展了它在个人护理产品领域的应用范围。

图1 不同浓度的维生素E对DPPH自由基的清除率

图2 不同浓度的Velsan SX对DPPH自由基的清除率

3 结论

本文主要通过抑菌环实验、抑菌率实验、防腐挑战实验以及自由基清除率实验探究了Velsan SX的性能，实验结果表明：①Velsan SX对引起头屑的马拉色菌具有明显的抑制作用，其抑菌性能会随着添加量的增加而增加；当Velsan SX添加量大于等于1%时，其抑菌环直径大于7 mm，显示其具有较好的抑菌作用。②Velsan SX在常见的两种表面活性剂AES和SLS体系中，对痤疮丙酸杆菌的抑菌作用表现优异，且当Velsan SX的添加量为1.5%，其对痤疮丙酸杆菌的抑菌率达到99.9%。③Velsan SX在洗护配方中具有优异的防腐性能，且当Velsan SX的添加量为0.5%，其在洗护配方中的防腐挑战实验结果可以达到《欧洲药典》（2005）的A标准。④Velsan SX对自由基（DPPH）具有一定的清除作用，且随着浓度的增加，对自由基的清除作用增强，表明Velsan SX具有抗氧化性。

综上所述，Velsan SX具有优异的抑菌性能和抗氧化性能，在个人护理产品中可作为去屑剂、祛痘剂、防腐剂等，使其在各种日化产品中，拥有更加广阔的应用前景。