很多化学物质具有抗菌效果，但用于化妆品的并不多，根据美国食品药品监督局和化妆品，洗漱用品与香料香精协会提供的数据，可用于化妆品防腐剂的物质种类约有110-120种，其中化合物40多种，衍生物20多种，复合防腐剂约50种，国内用的大概是60多种，对羟基苯甲酸酯类使用占比是最大的防腐剂。通常防腐剂使用的浓度越高，效果越好。防腐剂使用量高时可直接杀死微生物，适当使用量则可抑制微生物的生长，但防腐剂用量过高会导致人体产生过敏反应。防腐剂加入产品时还应考虑它是否在新体系中有良好的稳定性和长效性，因此，在化妆品配方中，要考虑化妆品中影响防腐剂效能的相关因素。
针对不同的化妆品，所使用的防腐剂也是不同的。随着生产技术的不断改进和提高，防腐剂的种类也越来越多。
早期使用的防腐剂主要有：尼泊金酯类、苯甲醇、烷基二甲基苄基铵氯化物、对氯间二甲酚、苯氧乙醇、布罗波尔、脱氢醋酸、山梨酸、卡松等。这些防腐剂至今很多仍在使用。另外现在使用的还有甘油单月桂酸、双咪唑烷基脲(Germall II)，羟甲基海因、季铵-15等，其中，尼泊金酯类、咪唑烷基脲、脱氢醋酸、山梨酸、甘油单月桂酸酯、布罗波尔、双咪唑烷基脲(Germall II)、二羟甲基二甲基海因、季铵-15等都是化妆品高效抗菌防腐剂。
目前最常用的防腐剂是对羟基苯甲酸酯类、咪唑烷基脲，苯氧乙醇和卡松。我国2015版的《化妆品安全技术规范》中对51种防腐剂在化妆品中的使用含量和适用种类及条件进行了规定。
一、化妆品常用防腐剂的种类与特征
很多化学物质具有抗菌效果，但用于化妆品的并不多，根据美国食品药品监督局和化妆品，洗漱用品与香料香精协会提供的数据，可用于化妆品防腐剂的物质种类约有110-120种，其中化合物40多种，衍生物20多种，复合防腐剂约50种，国内用的大概是60多种，对羟基苯甲酸酯类使用占比是最大的防腐剂。通常防腐剂使用的浓度越高，效果越好。防腐剂使用量高时可直接杀死微生物，适当使用量则可抑制微生物的生长，但防腐剂用量过高会导致人体产生过敏反应。防腐剂加入产品时还应考虑它是否在新体系中有良好的稳定性和长效性，因此，在化妆品配方中，要考虑化妆品中影响防腐剂效能的相关因素。
针对不同的化妆品，所使用的防腐剂也是不同的。随着生产技术的不断改进和提高，防腐剂的种类也越来越多。
早期使用的防腐剂主要有：尼泊金酯类、苯甲醇、烷基二甲基苄基铵氯化物、对氯间二甲酚、苯氧乙醇、布罗波尔、脱氢醋酸、山梨酸、卡松等。这些防腐剂至今很多仍在使用。另外现在使用的还有甘油单月桂酸、双咪唑烷基脲(Germall II)，羟甲基海因、季铵-15等，其中，尼泊金酯类、咪唑烷基脲、脱氢醋酸、山梨酸、甘油单月桂酸酯、布罗波尔、双咪唑烷基脲(Germall II)、二羟甲基二甲基海因、季铵-15等都是化妆品高效抗菌防腐剂。
目前最常用的防腐剂是对羟基苯甲酸酯类、咪唑烷基脲，苯氧乙醇和卡松。我国2015版的《化妆品安全技术规范》中对51种防腐剂在化妆品中的使用含量和适用种类及条件进行了规定。
二、防腐剂防腐的原理
防腐剂对微生物的作用在于它能选择性地作用于微生物新陈代谢中某个环节，使其生长受到抑制或致死，而对人体细胞无害。
1.抑制微生物细胞壁的形成
防腐剂抑制微生物细胞壁的形成目的是阻碍形成细胞壁物质的合成来实现。如有些防腐剂可抑制构成细胞壁的重要组分肽聚糖的合成;有些可阻碍细胞壁中凡丁质生物合成;有些则破坏细胞壁的结构，使细胞破裂或失去其保护作用等，从而抑制微生物生长或以至死亡。
1. 影响细胞膜的功能
防腐剂破坏细胞膜，可使细胞呼吸窒息和新陈代谢紊乱，损伤的细胞膜导致细胞物质泄漏而使微生物致死。如水杨酸、苯甲醇、苯甲酸等物质，通过损害正常细胞的蛋白质结构而使细菌死亡。
3.抑制蛋白质合成和致蛋白质变性
防腐剂在透过细胞膜后与细胞内的酶或蛋白质发生作用，通过干扰蛋白质的合成或使之变性，致细菌死亡。如庆大霉素、链霉素等具有干扰细菌蛋白质合成的作用，成为一种优良的抗生素。硼酸、苯甲酸、山梨酸等可使细胞内蛋白质变性，醇类、醛类易使蛋白质凝固沉淀，使其具有抗菌作用。
三、防腐体系的建立
1.防腐剂选择的原则
即使防腐剂在化妆品中的用量很少，但它却起着重要的作用。因此在确定使用哪种防腐剂时，必须考虑到化妆品组成原料的物理、化学性质，考虑到微生物因素及其他因素。化妆品的理想防腐剂，其性能应具有：
(1)广谱的抗菌活性
防腐剂的抗菌效率一般以最低抑菌浓度(minimal inhibition concentration)来衡量，简称MIC，MIC越小，抗菌活性越大。防腐剂的MIC是由实验测试中求得。
(2)良好的配伍性
在化妆品中防腐剂与合类型的表面活性剂和其他组分配伍时，应该有良好的互溶性，并保持其活性，不会因为防腐剂的添加引起乳状液黏稠度改变，或不会分离出水相而有利于微生物生长。
(3)良好的安全性
防腐剂应无毒性，无过敏性和对皮肤无刺激性的。
(4)良好的水溶性
因为微生物是在水相中生长繁殖，故防腐剂只有在水相中溶解的部分，才可以起到抗菌作用，所以防腐剂应是水溶性的。
(5)稳定性
防腐剂对温度、酸和碱应稳定的。
(6)性状
防腐剂在使用浓度下，应是无色、无臭和无味的。
2.防腐剂的影响因素：
(1)防腐剂浓度
防腐剂浓度越高，活性越强。各种防腐剂均有不同的有效浓度，一般要求产品中防腐剂的浓度略高于其在水中的溶解度。
(2)溶解度
防腐剂在水中的溶解度越低，其活性越强，因为微生物表面的亲水性一般低于溶剂系统，这样有利于微生物表面防腐剂浓度的增加。
(3)pH值
通常认为防腐剂的作用是在分子状态而不是在离子状态。pH值低时防腐剂处于分子状态，所以活性就强，如苯甲酸，只有在pH值低于4时才保持酸的状态，其有效pH值在4以下;酚类化合物的酸性较弱，所以能适用于较广的pH值范围。
(4)种类和数量
微生物种类越多，数量越大，需要防腐剂浓度也越高。
(5)拮抗作用
化学作用：即防腐剂与配方中某一成分发生化学反应而降低以至消失其活性，如氨对甲醛，硫醇对汞化物，金属盐对硫化合物，磷脂、蛋白质、镁、钙、铁盐等对季铵化合物。
物理作用：即配方中某一成分影响了防腐剂在水中的溶解性，从而削弱其作用。例如，少量的表面活性剂可增加防腐剂透过细胞膜的能力，有增效作用，但表面活性剂量大而形成胶束时，可对防腐剂增溶，降低了防腐效能。另外表面活性剂可与防腐剂形成氢键等结构，也会改变防腐剂溶解性能。
生理作用：即配方中某一成分所起作用恰好与防腐剂的作用相反。
四、化妆品防腐剂的复配
由于造成化妆品腐败的微生物种类繁多，化妆品的抑菌效能大小又与防腐剂种类和用量，化妆品的剂型、组成、pH值等密切相关，而单一防腐剂的适宜pH值、最小抑制浓度、抑菌范围都有一定的限制，因此，单一防腐剂不可能达到万能的效果。为提高防腐剂的功效，一般几种防腐剂配合使用，这样在扩大防腐剂抗菌广谱性的同时，可以减小使用浓度。
防腐剂复合使用时，需考虑的首要因素是pH值，因为pH值的改变影响有机酸防腐剂的离解从而影响防腐剂的活性。例如，季铵化合物只在pH>7时有效;2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，在pH=4时十分稳定，pH=6时其活性可保持一年，pH=7时活性只有几个月。除了pH值影响外，复合型防腐剂还受化妆品的种类，用途，组分等产品特点影响，这些将在下面讨论
防腐剂复合使用的目的主要有两方面：
(1)相同抑菌谱的防腐剂
复合使用能减少每种防腐剂的用量。如Bronopol 和对羟基苯甲酸酯配合使用，对羟基苯甲酸酯即使是在0.01%浓度也能达到很好的抑菌效果，同时扩大了抗菌谱。
(2)不相同抑菌谱的防腐剂
复合使用能扩大抑菌谱范围。如对羟基苯甲酸酯对革兰氏阴性菌和假单胞菌属无效，而加入二唑烷基脲或者其他化合物，则可以弥补这个缺点。
一般来说，复配防腐剂具有以下优点：扩大抗菌谱，增强有效抑菌能力; 增效作用，两种杀菌作用机制不同的防腐剂共用，其效果往往不是简单的叠加作用，而是加倍作用，这种所谓增效作用常在降低使用量的情况下，仍能保持足够的防腐效果;抗二次污染，有些防腐剂对霉腐微生物抑菌较好。
五、化妆品防腐剂的安全性评价
配方中防腐剂原料仅仅符合国家法规规定已远远不够。为了达到在有效抑制微生物生长的情况下对人体皮肤造成的安全隐患降到最低的目的，通常对于启用的原料单个组分进行毒理风险性评估、终产品中防腐剂部分进行毒理风险性评估及终产品进行人体安全性评价。
(1)防腐剂单个组分的毒理风险评估
防腐剂单个组分的使用应遵守从合规到安全的准则。各个国家是否允许作为化妆品原料，是否有限制条件或者浓度均有详细的规定。原料的合规性以当地国家所颁布的法律法规为准则，如：我国在2015年版《化妆品安全技术规范》表4中化妆品准用防腐剂共51项，详细限制了含量和使用生产化妆品的种类及条件。
防腐剂单个组分的毒理学数据可从供应商提供的 MSDS 中获取或者通过毒理动物或者细胞层面的试验获得，另外可以通过官方或者半官方提供的评估报告进行衡量。常规毒理试验测试如下：急性经口和急性经皮毒性测试，皮肤和急性眼刺激性/腐蚀性试验、累积毒性试验、致突变试验，纹畸试验、亚慢性经口和经皮毒性试验、皮肤光毒性和光敏感试验，慢性毒性/致癌性结合试验等12个评价方向。
(2)防腐剂在配方中的毒理风险性评估
通过长期系统毒理并计算出相应的安全边际系数(MOS)可以衡量和判断该防腐剂在终产品中是否对人体健康造成潜在成所.安全边际系数(MOS)可以根据以下四方面数据计算而得：
①累积毒性试验数据获得防腐剂单个组分的最低安全剂量组浓度(NOAEL);
②在终产品配方中的浓度;
③结合产品的每日暴露值;
④经皮吸收率获得的暴露边际值(SED)。
(3)防腐剂在配方中的人体安全性评价
最终产品都是用于人体的，经过系列的毒理风险性评估之后会将终产品的评估作用于人体上。直接、客观、科学的观察不同防腐剂体系对于人体皮肤的急性刺激性、累积刺激性或者致敏性。对于应用到眼部周围的产品防腐剂要评价引起眼周刺激情况，尤其是甲醛释放体系类防腐剂体系。
常用的人体安全性测试方法有：24h封闭性斑贴测试、开放型斑贴测试、脸部刺痛测试、人体试用测试等。
