化妆品中芽孢杆菌污染从概率上来说并不是很普遍,但由于芽孢杆菌对于温度和防腐杀菌剂的强耐受性,一旦出现芽孢污染,处理起来就相当棘手。本文以蜡样芽胞杆菌为例,分析其危害以及可能的污染源。
美国疾病预防控制中心公布的2000年~2008年食源性疾病报告表明,美国估计每年发生63000人次蜡样芽孢杆菌引起的食物中毒。其中不少病例与食用了保存或烹饪不当的蛋炒饭有关。米饭煮熟后,通常会在室温下放置数小时以冷却,然后做成炒饭;而在保存时中如果被蜡样芽胞杆菌污染,它会在繁殖过程中释放毒素,加热并不能消除毒素。毒素引起的症状包括恶心、呕吐、头昏、四肢无力、口干寒颤、胃部不适和腹痛等。“炒饭综合症”的称号便由此而来。与其它微生物污染不同,被蜡样芽胞杆菌污染的食物外观一般无明显变化,除米饭有时稍有发馊、口味不爽外,大多数食品感观性状正常,不易发现腐败变质迹象。因此难以通过肉眼辨别是否受蜡样芽胞杆菌污染。
Bacillus cereus,芽孢杆菌属,革兰氏阳性,兼性需氧,有丰富的鞭毛,可形成芽胞。该菌生长的最适温度为28℃~37℃,广泛存在于自然界中,通常生活在土壤、灰尘和水体中。在普通琼脂上生成的菌落较大,直径3-10mm,灰白色、不透明,表面粗糙似毛玻璃状或融蜡状,边缘常呈扩展状。蜡状芽孢杆菌能够在恶劣的环境条件下通过产生芽孢而存活,对干燥、加热、化学药剂有极强的耐受力。其游离芽胞能耐受100℃x30分钟,干热灭菌需120℃x60分钟才能杀死。
↓蜡样芽胞杆菌在绵羊血琼脂上的菌落↓
大多数微生物对热的耐受力是比计较差的。在膏霜类化妆品在生产过程中的乳化阶段(80℃~90℃,30~60min)足以杀灭大部分细菌,但这个温度对于蜡样芽胞杆菌却远远不够。
蜡样芽胞杆菌并不是化妆品行业中最易感的细菌,在国家强制标准的微生物限量检测和国际防腐挑战方法中也并不涉及。因此这个菌种往往在生产企业的卫生监控中被忽略。对2009~2011年上海口岸进出境化妆品的卫生状况调查结果发现,在31460份样品中,均未检出指定菌(金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、粪大肠菌群和白色念珠菌)。含菌落数≥10CFU/mL的样品有68份,超过限量标准范围的样品39批,共分离得到59株非指定菌。菌种鉴定结果显示,需氧芽胞杆菌25株占42.4%,为进出口化妆品中检出率最高的细菌。这些芽孢菌株根据其生化反应的同源性分为两个大类,分别以栗褐芽胞杆菌和蜡样芽胞杆菌/苏云金芽胞杆菌为模式菌株。在早期1991年辽宁省对粉类化妆品的卫生调查中,41件样品中有36件检出了需氧芽孢杆菌,检出率高达87.80%,其中8件为蜡样芽胞杆菌。在一些国际调查中,尼日利亚、伊朗、约旦出产的护肤品(包括膏霜和洗护)也被检测出芽孢杆菌污染,并且是当地产化妆品的主要检出菌种之一。
蜡样芽孢杆菌会产生一系列毒力因子,包括致孔毒素、呕吐毒素、溶血素、肠毒素、蛋白酶和磷脂酶等(翻译不来)。这些毒素进入人体后会引起不同形式的免疫反应和炎症反应。
虽然化妆品与食物中的微生物入侵人体的途径不同,一般不会出现腹泻呕吐等食源性疾病特征,但仍然会在其它方面对人体造成伤害。在美国、日本和中国台湾,均有报导由于使用了带有蜡样芽胞杆菌的毛巾和酒精擦片,造成了病人的手术后感染。据此推测如果医美手术后使用的冷敷贴或其它护理产品带有蜡样芽胞杆菌,也可能出现手术部位感染。在2004年格鲁吉亚的一个军训项目中,约90人爆发了非瘙痒性的头皮脓包,并在病患部位分离培养出了蜡样芽胞杆菌。格鲁吉亚公共卫生部门对此事件的调查结果认为可能是由于学员在理发后分享了防晒霜。蜡样芽胞杆菌还可能在眼部创伤后引起眼内炎,严重情况下可致失明甚至眼球摘除。国内也曾有过此类病例,见于以下文章《EYE·科普|会“吃”眼睛的细菌——蜡样芽胞杆菌》。国外文献有记录两位患者由于佩戴被蜡样芽胞杆菌的隐形眼镜而感染角膜炎。不同来源的蜡样芽胞杆菌,其感染剂量并不相同。有动物实验表明,从创伤后眼内炎分离出的蜡样芽胞杆菌,最低只需要100cfu,即可使得兔子眼睛在3h内产生炎症,并在12-18h发展成严重感染。相比之下,蜡样芽胞杆菌引起胃肠道疾病至少需要10^5–10^8cfu/g的菌量。
通常情况下,蜡样芽胞杆菌接触健康完整的人体皮肤或眼睛,并不会立即对健康产生影响。在健康人群的眼结膜和眼睑中,也有大约1.5%的比例存在蜡样芽胞杆菌。但是一旦皮肤或眼睛出现损伤,蜡样芽胞杆菌便会趁虚而入。但考虑到眼部感染的风险性,和极低的感染剂量,化妆品中蜡样芽胞杆菌污染对消费者的危害显然不容小觑。
蜡样芽胞杆菌可以形成芽孢的能力增强它对恶劣环境的耐受力,同时它其还可以在表面形成生物膜,来保护内部的细菌和芽孢。其可生存和繁殖的pH在4.6~9.5,温度范围37℃~55℃,最低水活度为0.93,耐盐浓度最高可达10%。即使环境变化超出以上范围,蜡样芽胞杆菌也不是直接死亡,还是产生芽孢进入休眠状态。常规的化妆品防腐剂,比如苯氧乙醇、尼泊金酯、山梨酸钾、咪唑烷基脲等,对于降低芽孢数量几乎毫无作用。芽孢甚至对于氯漂和过氧乙酸这类消毒剂也显示出一定的耐受力。在化妆品的成品中,蜡样芽胞杆菌通常也是以芽孢形态存在。
由于蜡样芽胞杆菌的杀灭是极其困难的,因此从源头预防蜡样芽胞杆菌非常重要。在食品行业,蜡样芽胞杆菌污染最常出现在生产设备和管道中。蜡样芽胞杆菌可以粘附在不锈钢设备内壁形成生物膜。一定浓度的氯漂、碘或者季铵盐可以去除其生物膜,但酒精或双氧水的效果却比较差。在个人护理行业,目前并没有证据表明主要的污染源来自生产线。以个人经验来说,原材料也经常成为蜡样芽胞杆菌污染源。由于芽胞杆菌在自然界土壤中广泛存在,因此土类原料是最常见的芽孢污染源。包括:粘土、高岭土、硅藻土、膨润土、白垩等。有文献报导在南非产高岭土中检测出蜡样芽胞杆菌/苏云金芽胞杆菌。
植物提取物可能在采集和生产中带入土壤里的芽孢杆菌。湖南省原子能农业应用研究所对不同研发单位的植物提取物样品进行微生物检测,结果表明植物提取物中污染微生物以细菌为主,霉菌和酵母菌很少,污染细菌中以芽孢杆菌为优势种群。可能出现芽孢污染的其它原料还有:碳酸钙粉末和活性炭粉末。这些原料中通常芽孢检出的数量不会很高,一般在100cfu/g以内。但由于芽孢在环境适宜条件下会重新发芽成菌,并且芽孢可以随空气扩散,一旦在生产车间或设备内的卫生死角附着繁殖形成生物膜,将对最终产品的微生物质量产生严重影响。