CN112370365B - 一种协同增效的杀菌抑菌乙基己基甘油组合物 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于日用化工技术领域,涉及一种抗菌组合物,具体涉及一种协同增效的杀菌抑菌乙基己基甘油组合物,含有乙基己基甘油和氨基酸螯合剂,表现出协同增效的杀菌抑菌作用。
背景技术
一个影响全球化妆品行业的趋势是对于天然可持续的产品和原料的日益高涨的需求。对安全有效及绿色的防腐体系也是如此。满足对温和绿色防腐剂的需求,同时要确保防腐剂的功效性和广谱抑菌性,是目前防腐剂所面临的严峻挑战。
目前传统的防腐剂,以化学合成为主。因为长期使用的安全性和刺激性而备受争论。目前最常用的传统防腐剂包括:咪唑烷基脲、已内酰脲、异噻唑啉酮、尼泊金酯类、季铵盐-15、苯甲酸/苯甲醇及衍生物防腐剂、醇类及衍生物防腐剂、苯甲酸/苯甲酸钠/山梨酸钾、布罗波尔(2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇)、IPBC、三氯新等。长期使用这些防腐剂,有不同程度的安全和健康隐患。同时,法规也禁用和限制一些防腐剂的使用量及使用领域,如甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮(卡松),在中国法规中限制最大允许浓度为:0.0015%,且只能在淋洗类产品中使用。
防腐剂作用于微生物的不同靶点而发挥杀菌抑菌的功效。根据作用机理的不同,防腐剂可作用于细胞壁,细胞膜上,干扰微生物的膜通透性和完整性。也可以作用到影响细胞新陈代谢的酶的活性或对细胞质部分遗传微粒结构而产生功效,如醇类及其衍生物(如苯氧乙醇)。但这些作用在特定靶蛋白及遗传物质DNA的防腐剂,长期使用,会增加微生物产生变异的可能性,使得微生物产生耐药性。抗微生物耐药性是21世纪人类面临的严峻挑战。
追求温和、安全、有效的防腐体系是一个必然的趋势。然而,温和的防腐剂,对微生物的杀灭能力也相对较弱。尚不存在一种完美的杀菌剂能够做到对种类如此繁多的微生物都能达到良好的杀菌效果。在化妆品配方中,常常通过添加不同成分的科学组合,来达到协同的抑菌效果。所以,将几种防腐剂或有防腐功效的成分复配使用,形成一个高效,广谱的协同增效的防腐体系,是防腐剂发展的必然趋势。
乙基己基甘油,作为一种多元醇类物质,可以在低用量下,明显提高一些传统防腐剂,如尼泊金酯类,苯氧乙醇的功效,大幅度降低传统防腐剂的使用量。也用作除味剂、保湿剂及皮肤调理剂等多种功效用于个人护理品和化妆品配方中。因其具有表面活性剂的结构,它可干预界面张力,使得一些活性成分或防腐剂更容易接触到微生物细胞。并且通过改变微生物细胞膜的表面张力,使得细胞膜的完整性受损,干预微生物细胞的生长及代谢,从而达到抑制微生物生长的作用。乙基己基甘油因其作用于非特异性靶点,不易产生耐药性。随着先进的生物技术的应用,目前乙基己基甘油可通过生物技术的方式合成,从而实现了真正的绿色工艺和原子经济,推进了绿色防腐体系的应用。
化妆品中常常使用螯合剂,如在洗涤领域及个护领域被广泛应用的EDTA,通过与金属离子或金属化合物的结合,可防止产品的污染或变色。同时,螯合剂能提高一些防腐剂和抗氧化剂的功效,对个人护肤品的稳定性和功效起着至关重要的作用。螯合剂本身对于微生物的生长也有抑制作用。通过对金属离子的获取,螯合剂干扰了金属离子的生物可利用度,故可以选择性地干扰微生物细胞的基础代谢。螯合剂可以破坏一些革兰氏阳性菌,如金黄色葡萄球菌,生物膜的活性。对于一些革兰氏阴性菌,其生物膜的维持需要镁、钙、铁离子的参与。同时,铁离子也是微生物呼吸及代谢的重要成分。螯合剂能有效的抑制铁离子被微生物体的利用,从而使得微生物体内代谢紊乱,最终杀死微生物,具有广谱抗菌性。同时,因其作用的机理是干预了微生物赖以生存的外部环境,这样也极小可能地产生抗药性。
发明内容
本发明提供了一种化妆品中使用的协同增效的杀菌抑菌乙基己基甘油组合物,所述的组合物包括乙基己基甘油和氨基酸螯合剂,对于抗微生物的能力具有协同增效作用,两者组合使用远大于单独使用在抗微生物上表现的能力,且对使用者安全性能高,生物可降解性高,原子经济及可循环经济等,表现出对人类健康及环境可持续发展的优势为化妆品领域提供了一种新的防腐复配方案。
一种协同增效的杀菌抑菌乙基己基甘油组合物,其特征在于,所述组合物包含乙基己基甘油和氨基酸螯合剂,按质量浓度计算,其配比为1:64至1:0.25;所述的氨基酸螯合剂,具有下式结构:
或
其中,R为CH2,CH2CH2,CH2CH2CH2,CH2CH2CH2CH2,CH2CH2CH2CH2CH2,CH2OCH2或CH2CH2OCH2CH2;R1,R2为CH2CH2或CH2CH2CH2。
乙基己基甘油在化妆品中一般作用于其它传统防腐剂的功能助剂,如苯氧乙醇、甲基异噻唑啉酮等的增效剂使用。而现有的化妆品中常用的杀菌抑菌剂,如尼泊金酯类、卡松类虽然杀菌抑菌能力较强,但是有报道显示,长期使用会对人类健康有潜在风险,并且易产生微生物的耐药性。本发明组合物包含的乙基己基甘油或氨基酸螯合剂,在化妆品配方中均不在防腐剂列表中,不作为杀菌抑菌剂的活性成分使用。本发明的组合物在杀菌抑菌性能上却表现出较强的协同增效作用,作为一种杀菌抑菌组合物,一方面,两者的组合是互相增强的作用,可大大提升单独使用在抑菌方面表现的性能,另一方面可减少其他抑菌杀菌剂的使用添加量。
本发明的组合物中采用氨基酸螯合剂,此类氨基酸螯合剂具有较高的螯合能力及较好的生物降解性,在螯合剂应用领域是传统石化来源的EDTA最佳的替代品。所述的氨基酸螯合剂及其制备方法可参见CN2019102380351。
优选地,所述的组合物中,乙基己基甘油和氨基酸螯合剂,按质量浓度计算,其配比为1:16至1:2。在个人护理领域最优选为1:4至1:2。
优选地,所述的组合物中,氨基酸螯合剂选自谷氨酸二乙酸四钠、二羧甲基丙氨酸三钠、苏氨酸二乙酸三钠、丝氨酸二乙酸三钠等。
本发明还涉及所述的组合物在化妆品中作为杀菌抑菌活性组分应用。
所述的组合物作为一种化妆品的杀菌抑菌剂,在配方中的添加量,按其在配方中的质量百分数计,乙基己基甘油0.01-5%,氨基酸螯合剂0.05-20%。
有益效果:针对绿色温和安全防腐体系的述求,本发明提供了一种协同增效的杀菌抑菌乙基己基甘油组合物,包含乙基己基甘油和氨基酸螯合剂。作为一种新型的复配组合方案,能极大提高组合物之间的功效,发挥协同增效的防腐性能。所述的组合物作为一种安全、绿色的杀菌抑菌剂可以替代传统杀菌剂,广泛地应用于化妆品中。
附图说明
图1两种物质按浓度梯度添加于96平板的示意图。
图2EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于大肠杆菌的(A)抑菌效果和(B)
等效曲线;灰色为非抑菌浓度组合,空白为达到抑菌能力的浓度组合。
图3EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于绿脓杆菌的(A)抑菌效果和(B)
等效曲线。
图4EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于金黄色葡萄球菌的(A)抑菌效果和(B)等效曲线。
图5EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于白色念球菌的(A)抑菌效果和(B)等效曲线。
图6EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于黑曲霉的(A)抑菌效果和(B)等效曲线。
具体实施方式
本发明所使用的测试方法,应用棋盘式微量液基稀释法(checkerboardmicrodilution assay)及部分抑菌浓度指数FICI(Fractional InhibitoryConcentration index)来决定两种抑菌剂的协同效应。这个方法被广泛地应用于研究药物之间的相互作用,并是最为熟知也被认可的,简单有效的方法来验证两种抗生素之间的协同作用。实验是在一个二维组合的数组中,通过使用两种测试抗生素的系列浓度,以证明组合的药剂能够产生比单独的效果总和更大的抑制效果。
使用96孔无菌微孔板,两种抑菌剂,在本发明的实施例中使用来自申请人中狮化学的生物技术合成的乙基己基甘油(EvermildTMEHG)和来自中狮化学的氨基酸螯合剂谷氨酸二乙酸四钠(EvermildTMGLDA-30)、二羧甲基丙氨酸三钠、苏氨酸二乙酸三钠,丝氨酸二乙酸三钠等,最高从两倍MIC浓度开始,倍比稀释,取8-12个稀释度。然后各取50μl分别排列在96孔板的行与列上,在每一个孔中加入100μl菌液,使最终接种量为5×105CFU/ml。
如图1,其中,96孔板的纵列A1-H1,为不添加抑菌剂A,单独使用抑菌剂B所显示的抑菌能力;而96孔板的横列H1-H11为不添加抑菌剂B,单独使用抑菌剂A所显示的抑菌能力。纵列A12-H12,为不添加菌悬液的空白对照。
在培养箱中过夜培养12小时以上。第二天肉眼观察,如果任何孔里面浑浊的菌悬液,在加入了抑菌剂或组合抑菌剂之后,有效地抑制了微生物的成长,则孔内的液体为肉眼可见的澄清透明。如果抑菌剂没有起到抑制微生物生长的作用,则仍为浑浊的菌悬液外观。之后,为进一步确定澄清透明微孔里面的菌被有效地抑制,选择临界点的澄清透明微孔,从每个孔内吸取100ul的液体,均匀涂抹在琼脂平板上,在培养箱过夜培养12个小时。第二天观察,在琼脂平板上未有菌落生成的,为有效抑菌的浓度组合。
本实验所采用的FICI法是以Loewe additivity(LA)理论为基础发展的,可以量化被测抑菌剂之间的相互作用。(刁文琦等,以棋盘法测定汉防己甲素联合伏立康唑的体外抗烟曲霉活性,中华皮肤科杂志,2014年第2期,P108-111)其公式为
FICI=MICA 组合/MICA 单独+MICB 组合/MICB 单独
式中的MICA 单独和MICB 单独分别为组分A和B单用时的MIC,MICA 组合和MICB 组合为两种物质联用时达到与单独用药相同药效时各自的浓度。
当FICI≤1时为协同作用,且FICI越小,其协同作用越强;当1≤FICI≤4为无关作用,当FICI>4为拮抗作用(参考European Patent Application EP 2 138 189A1)。
实验选取的菌株,参考防腐挑战性实验(如CTFA/USP51/中国化妆品测试规范)选定为如下五种:大肠杆菌ATCC 8739,铜绿假单胞杆菌ATCC 9027,金黄色葡萄球菌ATCC6538,白色念球菌ATCC 10231,黑曲霉ATCC 16404。
使用琼脂稀释法,分别测试两种抑菌剂(在本发明以下实施例中以乙基己基甘油和谷氨酸二乙酸四钠为例,分别为EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30,说明本发明组合物在抗微生物的能力上的协同增效作用。)针对不同微生物的最小抑菌浓度(MIC)。
表1.MIC值
根据所测得到的MIC值,以及结合两成分在配方实际应用中的常用浓度,对于两成分的测试浓度,分别选用了EvermildTMEHG从4000ug/ml开始,逐步稀释为,2000,1000,500,250,125,64,32,16,8,0(单位ug/ml)。EvermildTMGLDA-30从32,000ug/ml(活性物浓度)开始,逐步稀释为16000,8000,4000,2000,1000,500,0的重量添加量。
所有的实验室菌株,严格按照操作规范保存,传代不超过5代。
实验结果可表示为抑菌结果图和等效线图。其中,所展示的实验结果图,代表在96孔板中微生物成长的状况。用灰色标出的微孔,表明所添加的两种待测物质,并没有有效抑制微生物的成长。而没有微生物继续成长的微孔,用白色标出,表明所添加的两种待测物质,可以有效地抑制了微生物的生长,起到了抑菌杀菌的作用。
曲线是应用了等效线图解法(Isobolograms)来验证两种之间的相互关系。用等效线图解法绘制其联合用药时两药的MIC值。由等效曲线的形状可以判断协同(凹形)、拮抗(凸形)、无关(直线)等不同的效用。
实施例1:大肠杆菌ATCC8739
1.在96孔板中,按不同浓度添加两种组分,对大肠杆菌的抑菌结果显示如图2A。图中灰度圆圈表示添加组分之后仍为菌浑浊液,表明没有抑菌能力。图中空白圆圈表明添加组分之后,添加物已经有效抑制了菌的成长,菌悬液由浑浊表现为清亮。
2.部分抑菌指数FICI计算及两种组分添加的比例计算。
A组分=EvermildTMEHG(MICA)浓度计算单位ppm(ug/ml),
B组分=EvermildTMGLDA-30(MICB)浓度计算单位ppm(ug/ml)。
按100%活性物计算,计算结果如下表2。
FICI=MICA 组合/MICA 单独+MICB 组合/MICB 单独
式中,MICA 单独和MICB 单独分别为组分A和B单用时的MIC,MICA 组合和MICB 组合为两种物质联用时达到与单独用药相同药效时各自的浓度。
A/B活性物浓度比例:A和B分别用其活性物浓度(ppm)计算的添加比例。
表2
其中上标a标识的部分,FICI值均小于0.5,具有显著的协同增效的关系。
3.等效曲线。其中EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30分别按其产品的重量百分比计算。按照每1000ppm活性物=0.1%(w/w)来计算。其中,EvermildTMGLDA-30按30%的活性物浓度计算。
EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于大肠杆菌的等效曲线如图2B。
综上,对于大肠杆菌,EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30两组分的优选的配比为1:16至1:1。更优选的组合物抑菌指数FICI=0.25,显示两者具有较强的协同作用。
实施例2:铜绿假单胞杆菌ATCC 9027
在96孔板中,按不同浓度添加两种组分,对铜绿假单胞杆菌的抑菌结果显示如图3A。图中灰度圆圈表示添加组分之后仍为菌浑浊液,表明没有抑菌能力。图中空白圆圈表明添加组分之后,添加物已经有效抑制了菌的成长,菌悬液由浑浊表现为清亮。
1.部分抑菌指数FICI计算及两种组分添加的比例计算。
A组分=EvermildTMEHG(MICA)浓度计算单位ppm(ug/ml),
B组分=EvermildTMGLDA-30(MICB)浓度计算单位ppm(ug/ml)。按100%活性物计算,计算结果如下表3。
FICI=MICA 组合/MICA 单独+MICB 组合/MICB 单独
式中,MICA 单独和MICB 单独分别为组分A和B单用时的MIC,MICA 组合和MICB 组合为两种物质联用时达到与单独用药相同药效时各自的浓度。
A/B活性物浓度比例:A和B分别用其活性物浓度(ppm)计算的添加比例。
表3
其中上标a标识的部分,FICI值均小于0.5,具有显著的协同增效的关系。
2.等效曲线。其中EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30分别按其产品的重量百分比计算。按照每1000ppm活性物=0.1%(w/w)来计算。其中,EvermildTMGLDA-30按30%的活性物浓度计算。
EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于铜绿假单胞杆菌的等效曲线如图3B。
综上,对于铜绿假单胞杆菌,EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30两组分的优选的有效配比为1:16至1:2。更优选的组合物抑菌指数FICI=0.25,显示两者具有较强的协同作用。
实施例3:金黄色葡萄球菌ATCC 6538
1.在96孔板中,按不同浓度添加两种组分,对金黄色葡萄球菌的抑菌结果显示如图4A。图中灰度圆圈表示添加组分之后仍为菌浑浊液,表明没有抑菌能力。图中空白圆圈表明添加组分之后,添加物已经有效抑制了菌的成长,菌悬液由浑浊表现为清亮。
2.部分抑菌指数FICI计算及两种组分添加的比例计算。
A组分=EvermildTMEHG(MICA)浓度计算单位ppm(ug/ml),
B组分=EvermildTMGLDA-30(MICB)浓度计算单位ppm(ug/ml)。
按100%活性物计算,计算结果如下表4。
FICI=MICA 组合/MICA 单独+MICB 组合/MICB 单独
式中,MICA 单独和MICB 单独分别为组分A和B单用时的MIC,MICA 组合和MICB 组合为两种物质联用时达到与单独用药相同药效时各自的浓度。
A/B活性物浓度比例:A和B分别用其活性物浓度(ppm)计算的添加比例。
表4
其中上标a标识的部分,FICI值均小于0.5,具有显著的协同增效的关系。
3.等效曲线。其中EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30分别按其产品的重量百分比计算。按照每1000ppm活性物=0.1%(w/w)来计算。其中,EvermildTMGLDA-30按30%的活性物浓度计算。
EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30联合作用于金黄色葡萄球菌的等效曲线如图4B。
综上,对于金黄色葡萄球菌,EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30两组分优选的的配比为1:16至1:2。更优选的组合物抑菌指数FICI=0.31,显示两者具有较强的协同作用。
实施例4:白色念球菌ATCC 10231
1.在96孔板中,按不同浓度添加两种组分,对白色念球菌的抑菌结果显示如图5A。图中灰度圆圈表示添加组分之后仍为菌浑浊液,表明没有抑菌能力。图中空白圆圈表明添加组分之后,添加物已经有效抑制了菌的成长,菌悬液由浑浊表现为清亮。
2.部分抑菌指数FICI计算及两种组分添加的比例计算。
A组分=EvermildTMEHG(MICA)浓度计算单位ppm(ug/ml),
B组分=EvermildTMGLDA-30(MICB)浓度计算单位ppm(ug/ml)。
按100%活性物计算,计算结果如下表5。
FICI=MICA 组合/MICA 单独+MICB 组合/MICB 单独
式中,MICA 单独和MICB 单独分别为组分A和B单用时的MIC,MICA 组合和MICB 组合为两种物质联用时达到与单独用药相同药效时各自的浓度。
A/B活性物浓度比例:A和B分别用其活性物浓度(ppm)计算的添加比例。
表5
其中上标a标识的部分,FICI值均小于0.5,具有显著的协同增效的关系。
3.等效曲线。其中EvermildTMGLDA-30和EvermildTMEHG分别按其产品的重量百分比计算。按照每1000ppm活性物=0.1%(w/w)来计算。其中,EvermildTMGLDA-30按30%的活性物浓度计算。
EvermildTMGLDA-30和EvermildTMEHG联合作用于白色念球菌的等效曲线如图5B。
综上,对于白色念球菌,EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30两组分的优选的配比为2:1。更优选的组合物抑菌指数FICI=0.38,显示两者具有较强的协同作用。
实施例5:黑曲霉ATCC 16404
1.在96孔板中,按不同浓度添加两种组分,对黑曲霉的抑菌结果显示如图6A。图中灰度圆圈表示添加组分之后仍为菌浑浊液,表明没有抑菌能力。图中空白圆圈表明添加组分之后,添加物已经有效抑制了菌的成长,菌悬液由浑浊表现为清亮。
2.部分抑菌指数FICI计算及两种组分添加的比例计算。
A组分=EvermildTMEHG(MICA)浓度计算单位ppm(ug/ml),
B组分=EvermildTMGLDA-30(MICB)浓度计算单位ppm(ug/ml)。按100%活性物计算,计算结果如下表6。
FICI=MICA 组合/MICA 单独+MICB 组合/MICB 单独
式中,MICA 单独和MICB 单独分别为组分A和B单用时的MIC,MICA 组合和MICB 组合为两种物质联用时达到与单独用药相同药效时各自的浓度。
A/B活性物浓度比例:A和B分别用其活性物浓度(ppm)计算的添加比例。
表6
其中上标a标识的部分,FICI值均小于0.5,具有显著的协同增效的关系。
3.等效曲线。其中EvermildTMGLDA-30和EvermildTMEHG分别按其产品的重量百分比计算。按照每1000ppm活性物=0.1%(w/w)来计算。其中,EvermildTMGLDA-30按30%的活性物浓度计算。
EvermildTMGLDA-30和EvermildTMEHG联合作用于黑曲霉的等效曲线如图6B。
综上,对于黑曲霉菌,EvermildTMEHG和EvermildTMGLDA-30两组分的优选的配比为1:64至1:4。更优选的组合物抑菌指数FICI=0.28,显示两者具有较强的协同作用。
实施例6
对此膏霜分别使用了EvermildTMGLDA-30,EvermildTMEHG及联合使用了两者,进行了微生物的挑战实验。实验数据如下:
由表可知:添加本发明的联合使用的组合物,能明显提高产品的防腐杀菌能力。表现为对细菌真菌的微生物挑战实验都通过了国际CTFA标准。
配方中添加了使用了EvermildTMGLDA-30与EvermildTMEHG组合物,明显提高了产品对微生物的防腐特性,尤其表现在细菌和酵母菌上,可以显著增强防腐。
作为一种化妆品的防腐协同增效剂,在配方中的添加量,按其在配方中的质量百分数为:乙基己基甘油(A组分)0.01-5%,谷氨酸二乙酸四钠或二羧甲基丙氨酸三钠(B组分)0.05-20%。以下列举若干配方的实例加以说明。
实施例7:洗发香波
操作工艺:1.依次将A相组分加入反应釜;搅拌均匀2.边搅拌边加入B相直至均匀;3.加入C相调节pH。4.加热到85℃,同时搅拌直到体系透明。5.冷却至40℃,出料。
实施例8:沐浴露
操作工艺:
1.加热A相至85℃,搅拌直至均匀;2.冷却至70℃,边搅拌边加入B相直至均匀;3.冷却至室温,边搅拌边加入C、D相直至均匀;4.加入E相调节pH,出料。
实例施9:化妆水
操作工艺:
依次将A相组分加入反应釜,85℃下搅拌均匀。冷却至常温后,调节pH到6.6出料。
实施例10:湿巾
操作工艺:
依次将A相组分加入反应釜,50℃下搅拌均匀。冷却至常温后,调节pH到5.8-6.0出料。
Claims (5)
1.一种协同增效的杀菌抑菌乙基己基甘油组合物,其特征在于,所述组合物由乙基己基甘油和氨基酸螯合剂谷氨酸二乙酸四钠组成,按质量浓度计算,其配比为1:64 至1:0.25。
2.根据权利要求1所述的乙基己基甘油组合物,其特征在于,所述的组合物中,乙基己基甘油和谷氨酸二乙酸四钠,按质量浓度计算,其配比为1:16 至1:2。
3.根据权利要求2所述的乙基己基甘油组合物,其特征在于,所述的组合物中,乙基己基甘油和谷氨酸二乙酸四钠,按质量浓度计算,其配比为1:4至1:2。
4.权利要求1所述的乙基己基甘油组合物在化妆品中作为杀菌抑菌活性组分的应用。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述的乙基己基甘油组合物在化妆品配方中的添加量,按其质量百分数计,乙基己基甘油0.01-5%,谷氨酸二乙酸四钠0.05-20%。
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