聚赖氨酸作为化妆品防腐剂可行性分析(3)
化学合成防腐剂如果在规定剂量内使用，不会对人体产生毒副作用，但如果超剂量使用则会产生积累毒性，而且有的化学防腐剂还有致癌作用。化学防腐剂的隐忧包括：DMDMH有可能会释放甲醛；卡松系列含氯，可能对某些肤质有刺激；布罗波尔可能导致致癌物质亚硝胺的形成；IPBC可能导致碘的摄入。对羟基苯钾酸酯类是化妆品中经常使用的防腐剂，但现今有报道认为对羟基苯钾酸酯类会引起接触性皮炎，促进皮肤皱纹和斑痕的增加。Routledge[5]等报告了其具有雌激素活性。
随着崇尚自然的消费理念逐步得到人们的认可，天然防腐剂的研究与开发也成了防腐剂领域的研究热点[6]。国内外研究者纷纷从不同植物中得到一些抑菌物质，并试图将其开发成防腐剂。例如薰衣草油、丁香油以及金盏花属植物提取液等对化妆品常见的腐败菌都具有很好的抑制作用。有些中草药如黄芩、黄柏、白花蛇舌草、虎杖、大黄，决明子、白芍和薄荷等中存在的活性成分同样具有显著的防腐作用，可以用作化妆品的防腐剂，且毒副作用较小[7]，天然防腐剂有着化学防腐剂无法比拟的优点。以天然防腐剂逐步取代化学防腐剂已成为如今的研究趋势。
1.2 聚赖氨酸简介
聚赖氨酸（ε-Polylysine）是一种新型天然防腐剂，是由链霉菌属的生产菌产生的代谢产物经分离提取精制而获得的发酵产品。其化学组成是人体必需氨基酸L-赖氨酸构成的多肽，经消化后又可变成单一的赖氨酸而成为人体营养的强化剂。 聚赖氨酸作为防腐剂，具有抑菌谱广、水溶性好、无毒副作用 、安全性高、热稳定性好、抑菌pH范围广等特点。本文针对聚赖氨酸(ε-PL)抑菌效果进行测试，为聚赖氨酸(ε-PL)作为天然防腐剂部分替代化学防腐剂尼泊金甲酯的应用，提供理论与实践依据。
1.2.1 聚赖氨酸的结构
聚赖氨酸是一种天然微生物代谢产品，聚赖氨酸是由Shima等人在1977年发现的[12]。采用S．albulus生产的聚赖氨酸是含有25～30个赖氨酸单体组成的异型多肽。它是赖氨酸残基通过α-羧基和ε- 氨基形成的酰胺键连接而成，故称为聚赖氨酸（ε-PL）。目前生产聚赖氨酸是由白色链霉菌经发酵制备得到，生物可降解、安全无毒，分ε-聚-L-赖氨酸和ε-聚-D-赖氨酸2种，常用的是ε-聚-L-赖氨酸，分子式是Cl80H362N60O3l，结构式为H-[NH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH（NH2）-CO]n-OH，具有高抑菌活性的聚赖氨酸的分子量为3600Da~4300Da，当分子量低于l300，聚合度低于10肽，会丧失抑菌活性。
1.2.2 聚赖氨酸的理化性质
聚赖氨酸是淡黄色粉末，吸湿性强，略有苦，没有固定的熔点，250℃以上开始软化分解，等电点为9.0左右，带正电荷，可以和带有阴离子的物质结合；具有较好的溶解性和抗热性，在水中的溶解性很高，微溶于乙醇，不溶于乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂； Na+、NH4+对聚赖氨酸的相对抑菌活性无影响；而Ag+、Fe2+、Cu2+浓度大于0．8mol／L时，对供试菌的毒害作用显著于聚赖氨酸的抑菌作用。聚赖氨酸适宜的贮存条件是避光、低温，其稳定率大于97％[8]。
研究发现[9]聚赖氨酸比起其他天然防腐剂，如尼铂金酯，更容易处理，能够承受灭菌过程中的热处理，120℃加热10min仍具有抑菌活性[10]，可以随原料一同进行灭菌处理，防止二次污染；聚赖氨酸经6N HCl酸解24h后，测得赖氨酸的旋光度为+23.8，表明每个残基携带l摩尔盐酸和水。红外光谱分析表明：聚赖氨酸在在1680-1640cm-l和1580-1520cm-l有强吸收峰。
1.2.3 聚赖氨酸的抑菌机理
聚赖氨酸抑菌机理[10]是由于它作用于生物膜系统和蛋白合成系统。聚赖氨酸呈高聚合多价阳离子态，它可与核糖体结合从而抑制蛋白和酶生物大分子的合成，生物膜系统是微生物进行能量转化、物质代谢等生命活动的主要场所，结合在生物膜上的聚赖氨酸破坏膜结构完整性，使细胞的选择性改变，引起细胞的物质、能量和信息传递中断，呼吸作用受到影响，细菌能量代谢和物质代谢破坏，能量物质ATP和还原物质NADH亏缺，合成代谢受阻，导致胞内溶酶体膜破裂而诱导微生物产生自溶作用，最终使细胞死亡[11]。而对于聚赖氨酸生产菌株，其本身具有与菌体细胞膜紧密结合的聚赖氨酸降解酶，该酶起到保护菌体的作用。研究发现聚赖氨酸的抑菌活性随肽链的缩短而降低，当肽链长度少于10个赖氨酸残基，聚赖氨酸失去抑菌活性，对聚赖氨酸分子中的碱基基团的化学修饰会消除其抑菌活性[12]。