目前世界各国的防腐剂种类很多,牙膏作为口腔卫生用品,对其安全性要求较高,因此对采用的防腐剂的要求是:符合卫生标准,与牙膏的各组分不发生化学反应,防腐效果好,对人体正常功能无影响,此外,还要求使用方便,价格便宜。
一、传统防腐剂
下面先讨论一下传统使用得较多的防腐剂,常用的主要有以下几种。
1.酸性防腐剂
包括苯甲酸、山梨酸和丙酸以及它们的盐类等。这类防腐剂的特点就是体系酸性越大,其防腐效果越好。在碱性条件下几乎无效。
这类防腐剂在牙膏中最常用的是苯甲酸钠。苯甲酸钠亦称安息香酸钠,分子式C7H5O2Na,相对分子质量114.11,苯甲酸钠为白色颗粒或晶体粉末,无臭或微带安息香气味,味微甜,有收敛性,在空气中稳定,易溶于水,其水溶液的pH值为8。
苯甲酸亲油性大,易透过细胞膜进入细胞体内,从而干扰了微生物细胞膜的通透性,抑制细胞膜对氨基酸的吸收。进入细胞体内的苯甲酸分子,电离酸化细胞内的碱性,并能抑制细胞的呼吸酶系的活性,对乙酰辅酶A缩合反应有很强的阻止作用,从而起到防腐作用。苯甲酸对细菌抑制力较强,对酵母、霉菌抑制力较弱。
苯甲酸钠的防腐作用机理与苯甲酸相同,但防腐效果小于苯甲酸。这是因为苯甲酸钠只有在游离出苯甲酸的条件下才能发挥防腐作用。苯甲酸钠1.18g的防腐效能相当于1.0g苯甲酸。苯甲酸钠在牙膏中的应用已经比较成熟,一般添加量在0.2%~0.5%。但由于其防腐效能受pH值影响较大,杀菌和抑菌效力随介质的酸度增高而增强。所以,苯甲酸钠一般较多应用在以二氧化硅为磨料的配方体系中,因为这种体系才能存在较低的pH值,而在石粉型的配方中则不适用。
2.酯型防腐剂
包括对羟基苯甲酸酯类(尼泊金酯类)、没食子酸酯、抗坏血酸棕榈酸酯等。这类防腐剂的特点就是在很宽的pH值范围内都有效,毒性也比较低。但其溶解性较低,一般情况下不同的酯要复配使用,一方面提高防腐效果,另一方面提高溶解度。
这类防腐剂在牙膏中最常用的是对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸异丁酯。其中以对羟基苯甲酸丁酯的防腐作用最好。我国主要使用对羟基苯甲酸乙酯和丙酯,日本最多使用的是对羟基苯甲酸丁酯。
对羟基苯甲酸丁酯的抗菌能力大于对羟基苯甲酸乙酯和丙酯。对酵母和霉菌有强抑制作用,在中性条件下能充分发挥防腐作用。
对羟基苯甲酸酯类在牙膏中也较常用,一般复配使用。笔者进行过试验,用对羟基苯甲酸乙酯和丙酯复配使用,乙酯与丙酯的量大约为2：1,添加总量在0.15%~0.75%,牙膏的质量都可稳定,且添加总量在0.15%时,已可达到较好的控制微生物数量的作用。由于对羟基苯甲酸酯类防腐效能受pH值影响不太大,所以,其可以较广泛地应用在各类型的配方体系中,在石粉型的配方中也适用。
3.灭滴灵
灭滴灵,又名甲硝哒唑。本品为白色或微黄色结晶或结晶性粉末;有微臭,味苦而略咸,易溶于水。具广谱抗厌氧菌和抗原虫的作用。
灭滴灵在牙膏配方中的用量一般为0.05%~0.2%,抑菌效果比较好。
4.凯松
凯松,英文商品名:KathonCG,主要化学成分为:5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
本品为淡琥珀色清亮透明液体,无味或带有特征性气味。广谱抗菌活性,能有效抑制革兰氏阴性菌、阳性菌、酵母菌、霉菌及澡类。一般添加量为0.05%~0.1%,在低于50。C加入较好。pH值使用范围:2~8,随pH值的增加,活性逐渐减弱。
凯松在牙膏配方中的用量一般为0.05%~0.1%,抑菌作用较苯甲酸钠和尼泊金酯类好。
5.布罗波尔
布罗波尔,化学名称:2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇。化学简称,溴硝醇。英文商品名称为:Bronopol。分子式:C3H4NO4Br,分子量:199.9。本品为白色或类白色结晶型粉末,无味或略带有特征性气味,易溶于水和极性有机溶剂。能在较广泛pH值范围内应用,广谱抗菌活性,能抑制革兰氏阴性、阳性细菌、酵母菌、霉菌等。布罗波尔在牙膏配方中的用量一般为0.01%~0.05%,但与膏体的配伍性较差。
上述的防腐剂则主要着重于产品防腐方面,而牙膏中常用的防腐剂还有洗必泰和三氯新,但一般在牙膏中使用这两种添加剂更着重于其对口腔保健的功效,因此,在此不作详细讨论。
二、新型防腐剂
目前,国内外都在大力寻找更低毒、高效、广谱及经济实用的防腐剂,以下简单介绍一些最新的研究情况。
1.新型的合成防腐剂
1.1α-(2-羟基乙胺)-