防腐剤は天然、生物発酵と合成源の抗菌物質であり、微生物の成長と活性を抑制または防止し、それによって製品の変質を防止し、貯蔵と製品の寿命を延長するために用いられる。

防腐剤が微生物に対する作用は、異なる防腐剤の効果に応じて、十分な濃度の微生物細胞と直接接触したときにのみ生じることができる。実際、これは主に防腐剤が細胞壁と細胞膜に与える影響によるものである。酵素の活性は細胞代謝または細胞原形質中の遺伝粒子の構造に影響する。ほとんどの防腐剤は細胞壁と接触した後、細胞のある成分（主に蛋白質）と相互作用し、微生物細胞の保護構造を破壊したり、細胞の代謝を妨害したりして、細胞中の基本代謝酵素の合成や核酸や蛋白質などの重要な生命物質の合成を抑制する。例えば、四級アンモニウム化合物、フェノキシエタノール及びエタノールの細胞に対する作用目標は細胞膜である、2−ブロモ−2−ニトロ−1，3−プロピレングリコールがメルカプト酵素に作用する、ホルムアルデヒドの防腐剤とホルムアルデヒドドナーが細胞に作用するカルボキシラーゼとアミノ酵素、フェノールとアルデヒドは蛋白質を変性させることができる。

防腐剤と殺菌剤は抗菌剤に属しているが、用途によっては防腐剤と殺菌薬とそれぞれ命名されていることに注意しなければならない。防腐剤の主な役割は細菌抑制である。通常の濃度では、微生物を殺す状態になるまでに数日から数週間かかる。殺菌剤は微生物を効果的に殺すことができる物質である。殺菌剤の主な役割は殺菌です。その目的は、物体の表面をコーティングする際に、生きた微生物を短時間で殺したり減らしたりすることである。その重点は微生物の急速な死である。一部の消毒剤と工業用消毒剤は「化粧品使用禁止物質」とされており、化粧品に直接添加することはできない。

理想的な防腐剤は以下の性能を持つべきである。

1.抗菌の範囲が広い

酵母、カビ、グラム陽性菌、グラム陰性菌など、できるだけ多くの微生物を抑制することができる。

2.抗菌活性が強い

理想的な防腐剤は低濃度で広範な抗菌活性を持つべきである。

3.化学的安定性が良い

化粧品の生産と貯蔵の過程で、すべての極端な温度とpH条件下で、それは分解しにくい。防腐剤の分解は予想外の不要物質を招き、時には有害になるからだ。

4.低毒性

使用濃度は人や他の動物に対して安全であり、無毒または低毒、無刺激、アレルギーがなく、現行の法律法規に違反しない。

5.互換性が良い

良好な水溶性は、化粧品での通常の原料・成分と化学的相互作用を起こさず、より良い場合には、他の成分と良好な協同作用を持つべきである。

実際には、防腐剤の抗菌範囲は限られており、防腐剤に必要なすべての特徴と挙動を持つことはあまりありません。そのため、実際の化粧品処方では、防腐剤の選択は防腐剤の性質と化粧品のタイプ、化粧品の成分と安全要求に基づいて、最も一般的なのは同じ処方で異なる防腐剤を組み合わせて、性能をバランスさせることである。

よくある防腐剤

防腐剤は天然由来物質と合成物質に分けることができ、その中で、天然由来物質はまたアルデヒド類、アルコール類、エステル類、四級アンモニウム塩、酸類とその塩類、フェノール類とその誘導体、無機塩などに分けることができる。

1.アルデヒド類

アルデヒド系防腐剤は化粧品に最初に使われた。アルデヒド系防腐剤の抗菌機構は主に細胞膜と細胞質に作用するタンパク質変性である。最も一般的なのはホルムアルデヒドとそのドナーであるグルタルアルデヒドであり、法規とその副作用のため、現在ではパーソナルケア製品や化粧品にはほとんど使用されていない。

2.エステル類

エステル系防腐剤はパラヒドロキシ安息香酸エステル系防腐剤（Parabens）に代表される、広範な抗菌作用を有することが公認されている防腐剤タイプである。これらの欠点は水への溶解度が低いことにあり、これは使用範囲を制限する。p−ヒドロキシ安息香酸エステル系防腐剤はベンゼン環構造を有し、生分解性が悪い。エステル系防腐剤の抗菌機構は細胞膜を破壊し、細胞中のタンパク質を変性させ、微生物細胞酵素の活性を抑制し、細胞内容物の漏洩を引き起こす可能性がある。化粧品において一般的に使用されるエステル系防腐剤には、メチルパラベン、エチルエステル、プロピルエステルが含まれるが、それぞれの国の化粧品規制により、その用途は厳格に規制されている。

3.第四級アンモニウム塩

第四級アンモニウム塩殺菌剤は第四級アンモニウムカチオン界面活性剤であり、低濃度では抗菌作用があり、高濃度ではほとんどの細菌といくつかのウイルスを殺すことができる。四級アンモニウム塩はまた界面挙動を緩和するために一定の界面活性を有し、良好な生分解性を有し、環境に汚染がなく、使用が安全である。その主な欠点は、いくつかの微生物（例えば細菌胞子）への影響が悪く、アニオン界面活性剤のような多くの不適合性があり、高価であることである。第四級アンモニウム塩防腐剤は主に微生物の浸透圧に影響し、細胞膜を破裂、収縮、脱水させることにより殺菌防腐を行う。よく見られるのはベンザルコニウム、ベンザルコニウム、クロルヘキシジン、四級アンモニウム−15などである。

 4.酸及びその塩類

酸性防腐剤の抗菌活性はpHと関係がある。それらの多くは塩の形で処方に添加され、処方のpHは低下して遊離酸を放出する。酸性防腐剤は良好な生分解性と高い人体安全性を有する。その主な欠陥は抗菌スペクトルが狭く、適用可能なpH範囲が狭いことである。その抗菌機構は酸性条件を通じて陽子を解離し、細胞質破壊膜電位に入り、それによって細胞膜の浸透平衡を破壊する、タンパク質変性によって抗作用を発揮することもあります。微生物に対する殺滅能力は相対的に弱い。一般的な酸性防腐剤としては、ギ酸、プロピオン酸、ソルビン酸、安息香酸、サリチル酸、塩類（ナトリウム、カリウム）などが挙げられる。

5.フェノール類

フェノール系防腐剤は最も早く使用された防腐剤の一つである。フェノール系防腐剤の抗菌作用は、細胞壁を破壊したり破壊したり、細胞壁合成を妨害したりすることができるためである。フェノール系殺菌剤は性能が安定し、生産技術が簡単で、ほとんどの物品に対して腐食が軽微で、使用濃度の下で人に対して基本的に無害であるなどの利点がある。その欠点は特殊なにおいがあり、皮膚に一定の刺激性があることである。長期的な接触は織物を変色させ、ゴム製品を損傷させる。塩基性pHまたは有機物の存在下で、フェノール系化合物の抗菌活性を低下させることができる。低温や石鹸の存在も抗菌活性を低下させる。殺菌能力を高め、毒性と皮膚刺激を減らすために、フェノールに基づくフェノール誘導体を大量に研究し合成した。

現在、フェノールとクレゾールはフェノール由来の殺菌剤で大量に置換されている。一般的なフェノール系防腐剤としては、クロロプレン、クロロキシレノールなどが挙げられる。

6. アルコールとエーテル

毒性が弱く安全性が高いのが利点だ。欠点は抗菌範囲が狭く、抗菌効果が比較的弱いことである。これらは細胞膜を破壊し、脂溶性を高めることで細胞質を溶解し、抗菌の役割を果たす。もう 1 つはハロゲン含有アルコール エーテルであり、その抗菌メカニズムは有機ハロゲンベースの消毒剤と同様であり、タンパク質とのジスルフィド結合を通じてタンパク質を変性し、酵素を不活化することができる。一般的なものはベンジルアルコール、フェノキシエタノール、1,2-ジオールなどだ。MoisPreserv EP (フェノキシエタノール) は、他の防腐剤との優れた相溶性と相乗効果により、現在、化粧品、メイクアップ、パーソナルケア製品のさまざまな配合に広く使用されている。そしてコスト面でもメリットがある。 MoisPreserv PTG (1,2-ペンチレングリコール)、MoisPreserv HDO(1,2-ヘキサンジオール)、MoisPreserv EHG(エチルヘキシルグリセリン)、MoisPreserv CPG (クロルフェネシン) などの 1,2-Dios およびエーテルは、現在その多機能な特徴により人気になっている。これらは、化粧品やパーソナルケア配合物中の優れた保湿剤でもある。

 7.オキサゾリジン類

オキサゾリジン抗菌剤は広範な抗菌スペクトルを持ち、細菌、カビ、ウイルスと藻類に対して活性を持ち、広範なpHに適している。これらの防腐剤と医療用オキサゾリドン抗菌剤の作用機序は似ている可能性があり、細菌蛋白質合成の最も早い段階を抑制する。一般的なオキサゾリジン防腐剤としては、7−エチルジシクロオキサゾリジンが挙げられる。

8.無機塩

二酸化チタン上に堆積した塩化銀

9.その他のタイプ

トリクロカルバン、メチルイソチアゾリノン（CIT/MIT）、ソジウム N−（ヒドロキシメチル）グリシンナトリウム、MoisReserv pHAP（p−ヒドロキシアセトフェノン）などが挙げられる。