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摘要：化妆品原料决定了化妆品的品质、功效和安全性。化妆品原料可以分为有机和无机两大类，有机原料又可以分为天然和人工两种来源。不同的技术路径可以生产不同的化妆品原料，目前主要有四种技术路径，即化学合成、植物提取、生物发酵和合成生物。文章主要阐述了化妆品原料主要生产技术的技术原理和应用，从技术难度、成本效益、环境影响进行对比分析。
关键词：化妆品原料；生产技术；路径
0引言
化妆品原料可以分为有机和无机两大类，有机原料又可以分为天然和人工两种来源。不同的技术路径可以生产不同的化妆品原料，目前主要有四种技术路径，即化学合成、植物提取、生物发酵和合成生物学。这四种技术各有优劣，也各有发展空间。
消费者对化妆品的需求日益增长，不仅希望化妆品能够提供美容、护肤、防晒等基本功能，还希望化妆品具有抗衰老、美白、修复等高级功能。同时，消费者越来越关注化妆品原料的安全性和天然性，对含有有害物质或动物成分的化妆品原料持排斥或怀疑的态度。因此，市场需求进一步推动了化妆品原料技术的创新和进步。
1化妆品原料市场概况
根据《中国化妆品蓝皮书2022/2023》数据显示，中国目前是全球第二大化妆品消费国，2021年市场份额为17.3%。2011—2022年，中国大众化妆品市场保持增长，但增速波动变化。2022年，中国大众化妆品市场规模达到3 085.9亿元，同比增长3.1%[1]。随着中国化妆品市场不断扩大，原料市场的重要性也越来越凸显。欧睿数据显示，2021年国际美妆及个护原料市场消耗量达到1 998万吨，同比增长1.9%。中国市场大概占全球原料消耗量的16%，整体原料市场规模大约300亿元[2]。
化妆品一般由四大类组成，即基质、表面活性剂、性能与技术成分和活性成分。
(1)基质，是指化妆品的主体，构成化妆品的形态，其中包括“油质、粉质、溶剂”三大类。从消耗量来看，基质成分以水为主，用量最大。
(2)表面活性剂，是指能使目标溶液表面张力显著下降的物质，有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。因此，在化妆品中起到清洁、润湿、乳化、分散、发泡、增溶等作用。
(3)性能与技术成分，指的是对化妆品的性能和感官形态产生作用的成分，主要包括润肤剂、消泡剂、乳化剂、增稠剂、光学效果助剂等。
(4)活性成分，指的是抗衰老、防晒(紫外线过滤剂)、美白、舒缓敏感、保湿补水、抑汗剂、除臭剂、去角质等其他活性物成分。
2化妆品原料主要生产技术
2.1化学合成技术
化学合成主要是通过氧化反应、还原反应、烷基化反应、酰基化反应等一系列化学反应，合成具有特殊性能或较为复杂的化合物。这种技术路径的优势是可以生产出多样化、稳定性高、功能性强、成本低廉的化妆品原料，如防晒剂、香精、色素等。但这种技术路径可能产生一些有害或敏感性物质，如苯甲酸酯、羟基苯甲酮等，引起消费者的担忧或抵制。这种技术路径可以通过改善合成方法或添加天然成分来提高安全性和天然性，如使用绿色溶剂或植物油等。
2.2植物提取技术
植物提取和分离精制技术，是指将天然植物中的有效成分提取出来的技术。从植物中提取的成分主要包括植物性油脂(挥发油)、黄酮类化合物、多酚类化合物、多糖类化合物等。目前常见的“植物提取”技术有：水提法、醇提法、有机溶剂提取法、水蒸气蒸馏法等传统生产技术，以及超临界CO2提取技术、微波萃取技术、超声波提取技术、生物酶解技术、半仿生提取技术等现代生产技术。植物提取技术的优势是可以生产出安全性高、天然性强、亲肤性好、功能性广泛的化妆品原料，如抗氧化剂、抗炎剂、美白剂等。但可能受到植物资源的限制或波动，如季节性、地域性、气候变化等，影响原料的供应和质量。这种技术路径的创新是通过优化提取工艺或结合其他技术来提高效率和稳定性，如超临界流体提取或纳米技术等。
2.3生物发酵技术
生物发酵技术是一项运用酶工程、微生物代谢工程和生化工程的现代生物高新技术，即利用细胞的生长特性及生物催化体系，与有机物底物结合发生反应，以定向得到目标活性产物，即生物反应合成物质或细胞[3]。目前，生物发酵主要有三种发酵形式：第一类是真菌发酵。我国拥有丰富的药用真菌，经过发酵后能得到许多具有美白、抑菌、抗氧化等功效的活性成分，如灵芝和当归共同发酵能得到灵归菌质，其具有抑菌效果，且研究发现发酵时间越长，菌质的抑菌效果越好；松茸发酵液中含有氨基酸、多糖、维生素等营养物质，应用于化妆品具有美白、滋润皮肤的功效；酵母菌，其发酵液被广泛应用于化妆品领域，并且得到了大量消费者的喜爱；也有生长于海洋的一些真菌，竞争激烈的环境造就了它们体内丰富的次生代谢产物。第二类是细菌发酵，如透明质酸是皮肤内重要的保湿因子，是化妆品、美容、医疗上经常使用的重要成分。早期的透明质酸提取方法原料少、成本高，年产量少，无法满足市场需求。而生物发酵技术的发展，通过链球菌发酵制得透明质酸，现在年产量已实现超千吨。第三类是原生生物发酵，目前主要是一些藻类的发酵，有研究利用乳酸菌对螺旋藻进行发酵处理，结果表明发酵上清液和固形物提取液具有良好的抗氧化活性[3]。
生物发酵技术是最有发展潜力的一种技术路径，它通过利用微生物或酶来生产化妆品原料。这种技术路径的优势是可以生产出高效性、高纯度、高附加值的化妆品原料，如乳酸菌、玻尿酸、胶原蛋白等。挑战在于技术难度大、研发成本高昂等，且存在安全性未知的风险。生物发酵技术可以通过有目的地选择菌种、控制发酵条件和调节代谢途径等对有效成分进行转化，从而改进并优化原有功效成分的性状，产生新的活性物质。这种技术路径的创新是通过开发新的微生物或酶，或者优化发酵条件来提高产量和质量，如利用海洋微生物或人工智能等。
2.4合成生物学技术
合成生物学是继人类基因组测序(2003年)之后的“第三次生物科学革命”。合成生物学汇聚并融合了生命科学、工程学和信息科学等诸多学科，其目标是通过编写DNA来指导有机体按照设计的规范产生反应。该技术把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的分析理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分。合成生物学技术是一种最尖端的技术路径，它通过设计和构建新的生物系统来生产化妆品原料。这种技术路径的优势是可以生产出化妆品原料，如虾青素、白藜芦醇、香水分子等。该项技术面临技术壁垒、伦理争议、社会抵制的困境，如基因编辑、人造细胞、合成基因组等。这种技术路径的创新是通过跨学科合作或公众参与来推动技术发展和社会接受，如合成生物学联盟等。
3化妆品原料生产技术的对比分析
3.1化妆品原料生产技术的应用
化学合成技术形成的化妆品原料包括表面活性剂、增稠剂、乳化剂、防腐剂、抗氧化剂、合成香精香料、合成着色剂，以及防晒剂和合成保湿剂等。其中，最有代表性的原料之一是凡士林，广泛被应用于各类保湿产品之中。化学合成的原料能够实现天然原料的性能，并且生产更加规范且高效。但化学合成技术在生产功效活性物时存在缺陷，如合成路径长、条件复杂、环境污染大等。所以，化学合成技术当下主要用来生产一些基础的原料。
植物提取和分离精制技术使用的植物原料形式多样。化妆品植物原料可以采用溶剂提取、机械粉碎等方式获得，也可以直接使用[4]。植物提取物按照提取植物的成分不同，可分为多酚、黄酮、生物碱等，按照提取后性状不同，可分为植物油、粉等。比如积雪草提取物，主要功效是保湿、抗氧化、祛斑美白、舒敏、修护；光果甘草根提取物具有美白的功效，对过氧化氢酶有很好的抑制作用，降低对皮肤的刺激性，还具有一定的抗炎性；马齿苋提取物具有广谱的抗菌性，又有消炎作用，可防治皮肤湿疹、过敏性皮炎、接触性皮炎等皮肤病，有良好的氧自由基清除能力，说明其有明显的抗氧化的作用，有良好的皮肤保湿性。
生物发酵技术化妆品所使用的主体原料是发酵产物及其滤液。通过可食用的谷物、花卉、水果等天然原料在干净无氧的环境下经过多达数周的缓慢发酵过程，再经现代提纯工艺浓缩而成的一种安全高效的化妆品原料。微生物发酵既能够生产具有功效作用的活性成分，也能生产表面活性剂等辅助材料[5]。生物发酵技术的优势是环保，成果上能够富集功效物质，降低毒性。如SK-II神仙水的核心成分“二裂酵母发酵产物”就是典型的生物发酵技术产生的原料[3]。
合成生物技术主要以可再生资源作为原料，包括淀粉等粮食原料、秸秆等农业废弃物以及CO2、CH4等含碳气体，符合可持续发展理念，且能使得原材料成本占比降低，产业链长度以及生产周期缩短。合成生物技术可开发的化妆品原料种类包括天然产物，如虾青素、白藜芦醇、糖苷、角鲨烯等，工业化学品包括乙醇、丁醇、甘油和有机酸等。因此，利用合成生物技术生产化妆品原料具有节约资源、收率高、生产成本低、周期短、保护环境和符合可持续发展理念等优势。
3.2化妆品原料生产技术的对比
从技术难度来看，化学合成技术相对较低，植物提取技术中等，生物发酵技术较高，合成生物学技术最高。这意味着后两种技术需要更多的专业人才、设备和资金投入，也需要更多的时间和试错来突破难关。
从成本效益来看，化学合成技术和植物提取技术发展成熟，生物发酵技术与合成生物学技术前期需要前期需要技术研发、设备建造等大量的资金投入，部分企业利润比较稀薄。这意味着后两种技术需要更多的经济支持和市场认可。
从环境影响来看，化学合成技术相对较差，植物提取技术中等，生物发酵技术较好，合成生物学技术最好。这意味着后两种技术更符合绿色可持续的理念和要求。实现美妆行业绿色生产，就要将可持续发展理念融入每一个生产链条中，不仅仅是化妆品包装可持续、原料安全等方面，而是应拓展至整个化妆品行业的产业链。
3.3化妆品原料生产技术的分析
化学合成技术是化妆品原料的主流技术，具有成熟、多样、高效、低成本的优势，但也面临着安全性、天然性、环境影响等方面的挑战。化学合成技术需继续改进合成方法和添加天然成分，提高化妆品原料的安全性和天然性，同时减少对环境的负面影响。
植物提取技术是化妆品原料的传统技术，具有安全、天然、亲肤、功能广泛的优势，但也面临着植物资源的限制或波动等方面的挑战。植物提取技术应该继续优化提取工艺和结合其他技术，提高化妆品原料的效率和稳定性，同时保护和利用好植物资源。
生物发酵技术是化妆品原料的新兴技术，具有高效、高纯、高附加值的优势，但也面临着技术难度大、成本高昂、安全性未知等方面的挑战。生物发酵技术应该继续开发新的微生物或酶，或者优化发酵条件，提高化妆品原料的产量和质量，同时加强对安全性和规范性的研究和监管。
合成生物技术是生产化妆品原料的尖端技术，具有无限创造力和无法替代性的优势，但也面临着技术壁垒、伦理争议、社会抵制等方面的困境。合成生物学技术应该继续跨学科合作或公众参与，推动技术发展加强社会接受力，同时应注意对生物安全和生物伦理的尊重和保护。未来，合成生物技术在中国美妆产业的应用广泛，至少能带来以下三大方面的突破：其一，合成生物可以令某些新原料“产业化”成为可能，而且将成为原料发展“引擎”，如胶原蛋白、角鲨烷、燕窝酸等原料。其二，合成生物学能满足美妆企业可持续发展的需求。合成生物技术可以自主研发创新出更为优质的新原料，并可通过发酵工程等技术，实现新原料、珍稀成分的量产和规模化制造，在简化生产步骤、提高生产效率并降低生产成本的同时，优化产物的纯度、安全性和稳定性。在企业的可持续发展中，合成生物学能够实现“加码助力”：一是可以让生产过程更加安全、绿色；二是能够大幅度降低生产成本，增加产品的净利润率；三是对整个化妆品市场，合成生物技术将带来加速功效创新、降本增效、提升可持续发展水平等深远影响。
4结语
化学合成技术在化妆品领域的应用进入了阶段性衰败期。天然植物萃取技术和生物发酵技术，是目前原料行业生产主流技术，非常成熟，应用广泛。合成生物技术是未来生产技术发展方向，包括生物学、基因组学等多门学科中的理论和技术，是一门非常复杂的生产工艺。目前主要有两大发展瓶颈：一个是产业化人才瓶颈；另一个是技术瓶颈。
化妆品原料是一个充满变化和创新的领域，不同的技术路径都有自己的特色和价值。企业应该根据市场需求和社会责任，选择适合自己的技术路径，同时学习和借鉴其他技术路径的优点和经验。相信在科技进步和消费升级的驱动下，化妆品原料行业将迎来更加美好和繁荣的未来。
参考文献：
[1]韩羽.搭建产学研创新平台促进化妆品产业高质量发展2023中国化妆品产学研协同创新论坛举办《中国化妆品科研成果蓝皮书(2024年)》发布[J].中国科技产业，2023(6)：18-19.
[2]刘婷，姚凌云，王彩霞，等.生物发酵技术在化妆品中的应用研究进展[J].香料香精化妆品，2021(3)：114-119.
[3]刘丽，刘诚，白嘉懿，等.上海家化研发负责人贾海东博士突破技术壁垒用科技实现突围[J].中国化妆品，2022(12)：23-25.
[4]李帅涛，石钺，何淼，等.化妆品植物原料现状及应用发展[J].中国化妆品，2022(22)：74-77.
[5]刘丽.原料“美丽相对论”—如何通过原料重塑化妆品的中国“芯”[J].中国化妆品，2023(2)：20-29.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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化妆品原料生产技术的对比分析论文
人参与 2024-08-01 11:22:15 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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