前言

                消費者對天然或有機化妝品的印象是，很容易酸敗有味道，要趕快使用，不然會分離，但其實一般的化妝品也會有這類的問題，該如何延長產品的穩定性，以下從配方設計的角度來和大家分享，抗氧化劑和金屬螯合劑的使用。

為什麼需要抗氧化劑?

                化妝品因為不同因素，添加不同來源的油脂在配方中，其中為了符合天然、市場差異、肌膚柔嫩感或是芳香療法，而添加天然油脂，但為了預防油氧化酸敗，造成化妝品有異味、變色、功能喪失、分離和過敏源產生，根據統計2018年的保養品中添加天然抗氧化劑維他命E(Tocopherol)的比例比2014年高54.2%。

                天然抗氧化劑維他命E (Tocopherol)依結構可稱生育醇或生育酚，最早是從飼料穀物中發現維他命E這結構，因為缺乏維他命E會造成大鼠不孕症。天然維他命E有下列衍生物，分別為α、β、γ和δ四種：

                以往認為造成化妝品氧化的因素，不外乎是照光和高溫，只要透過適當的包裝應該就可以完全避免，忽略了配方中的某些成分、製程和整體物性都會直接或間接影響。

化妝品中的氧化過程

乳液的氧化過程是發生在油和水之間的界面，會有以下三個階段反應

1)      起始反應 緩慢的化學反應中形成自由基，當自由基和紫外線照射到油(不飽和脂肪酸)上時，就會造成脂質自由基。

2)      傳播過程 通過氧(O₂)的取代，形成了具有活性的脂質過氧自由基，會與不飽和脂肪酸反應形成另一個脂質基團，會造成連鎖反應。

3)      退化過程 脂肪酸會不斷分解，會產生降解產物(例如：醛與酮)，引發產物降解。

最終造成化妝品有異味、變色、功能喪失、分離和過敏源產生。 

如何終止氧化反應?

維他命E(Tocopherol)會攔截脂質過氧化物自由基，而終止脂質過氧化連鎖反應。

天然抗氧化劑

                在大自然中，抗氧化劑存在脂肪含量高的食物中，例如：堅果、牛奶、雞蛋、蔬菜種子等，大多數是親脂性。

從2006年以來，天然維他命E(Tocopherol)在化妝品的使用量，開始超過合成BHT(Butylhydroxytoluol)。

                天然維他命E(Tocopherol) 有α、β、γ和δ四種衍生物，該如何選擇才能有效的解決氧化的問題，這取決於是要針對肌膚抗氧化?還是保護產品避免被氧化?

                若是設定α型態的天然維他命E(Tocopherol)的生理活性為1 IU/mg，從下列文獻整理圖中可看出，選擇α型態的天然維他命E(Tocopherol)在肌膚有較好的抗氧化效果，若是要使用在O/W乳化界面上做產品抗氧化，則選擇δ型態的天然維他命E(Tocopherol)較佳。另外，若以此相對活性下比較，α型態的合成維他命E(Tocopherol) 生理活性僅為0.67 IU/mg。

                不同植物來源的天然維他命E(Tocopherol)，裡面四種衍生物的相對含量也不一樣，除非資料有說明，不然從成分標示上只能看出內含天然維他命E(Tocopherol)，卻無法得知是哪類型的天然維他命E(Tocopherol)，就無從判斷是對肌膚還是產品抗氧化保護了。下面圖表分別是從大豆、油菜籽和葵花取得天然維他命E(Tocopherol)內含四種衍生物的濃度圖

dermofeel® Toco 70 non GMO (COSMOS天然認證、非基因改質)

INCI: Tocopherol, Helianthus Annuus (Sunflower)Seed Oil

組成：70% 大豆來源混和型tocopherol + 30% 有機葵花油

應用：0.05-1.5%添加量，避免產品氧化

dermofeel® TocoBalance (COSMOS天然認證、非基因改質)

INCI: Tocopherol, Helianthus Annuus (Sunflower)Seed Oil

組成：70% 油菜籽來源混和型tocopherol + 30% 有機葵花油

應用：0.05-1.5%添加量，兼顧產品和肌膚氧化

dermofeel® TocoSkin (COSMOS天然認證)

INCI: Tocopherol, Helianthus Annuus (Sunflower)Seed Oil

組成：最少60.4% 葵花來源d-α-tocopherol + 39.6% 有機葵花油 

應用：0.05-1.5%添加量，避免肌膚氧化，抗發炎效果

                增強保護天然或一般化妝品，讓品質更穩定，添加抗氧化劑是必須的，但是抗氧化劑只能延長有限的時間，若能搭配金屬螯合劑降低氧化速率也是配方師值得參考的方法。

金屬螯合劑

                在化妝品的製造中，工廠設備(攪拌機、均質機)、配方成分(色料、物理性防曬劑)、自來水(硬水)，都會造成金屬離子的生成或殘留，在產品中會促進氧化反應外，甚至會造成變色，若是製作清潔產品，則會降低起泡度。

下圖示意金屬離子(Cu²⁺, Fe²⁺)通過催化自由基的形成，提高降解氧化速率。

                螯合劑會和金屬離子配位產生金屬絡合物，讓金屬離子固定而失去反應性，如下圖示意。

                現在配方師選擇的金屬螯合劑，大多是EDTA-2Na或是EDTA-4Na，若是要添加在天然化妝品，則選擇植酸(phytic acid)，結構如下圖。

                將容易氧化的methyloleate放在含有Cu2+的環境中，並加熱到40℃去偵測過氧化值(若偵測到，表示methyloleate已氧化，產品可能變質了)，從下圖能了解有添加0.01% 天然抗氧化劑維他命E(Tocopherols)，能延長差不多12天，若是偕同添加0.01% 天然金屬螯合劑植酸(phytic acid)，則可讓產品更穩定許多。

dermofeel® PA (COSMOS天然認證)

INCI: Phytic Acid, Aqua

外觀：棕褐色

原料pH值：1

應用：0.05-0.2%添加量，金屬螯合劑

dermofeel® PA-3 (COSMOS天然認證)

INCI: Sodium Phytate, Aqua, Alcohol

外觀：棕褐色

原料pH值：3

應用：0.05-0.2%添加量，金屬螯合劑

dermofeel® PA-12 (COSMOS天然認證)

 INCI: Sodium Phytate

外觀：白色粉末

原料pH值：12 

應用：0.05-0.2%添加量，金屬螯合

下圖可看出，在pH 6環境下，dermofeel® PA金屬螯合效果與EDTA差不多。

不同pH環境下，植酸(phytic acid)與EDTA螯合金屬的參考圖：

結論

                因此觀察銷售長紅的品牌經典化妝品，在成份標示中，必定會有抗氧化劑和金屬螯合劑等原料添加，根據2017年The Benchmarking Company調查，購買天然化妝品的女性中，有70%會找含有天然維他命(Tocopherol)成分的產品，台灣配方師們可以試著測試和評估，讓化妝品更穩定，讓品牌更安心。