파라벤
Paraben파라벤은 화장품과 의약품에서 널리 사용되는 방부제의 일종이다.화학적으로 이들은 일련의 파라히드록시벤조산염 또는 파라히드록시벤조산(일명 4-히드록시벤조산)의 에스테르이다.파라벤은 많은 종류의 조제식에서 효과적인 방부제이다.이러한 화합물 및 그 소금은 주로 살균 및 살균 성질을 위해 사용됩니다.그것들은 샴푸, 시판되는 보습제, 면도젤, 개인 윤활유, 국소/비경구 의약품, 선탠 제품, 화장,[1] 치약에서 발견됩니다.그것들은 식품 방부제로도 사용됩니다.
파라벤과 암 사이의 효과적인 직접적인 연관성은 [2]아직 확립되지 않았다.
동작 모드
파라벤은 광범위한 미생물에 대해 활동적이다.그러나 그들의 항균 작용 방식은 잘 알려져 있지 않다.그들은 세포막 전달[3] 과정을 방해하거나 DNA와[4] RNA의 합성을 방해하거나 일부 박테리아 [5]종에서 ATPase와 포스포트랜스포트레이스와 같은 일부 핵심 효소의 합성을 억제함으로써 작용하는 것으로 생각됩니다.프로필파라벤은 메틸파라벤보다 더 많은 박테리아에 대항하는 것으로 여겨진다.프로필파라벤의 더 강한 항균 작용은 세균막의 용해성이 높기 때문에 더 많은 농도로 세포질 표적에 도달할 수 있습니다.그러나 파라벤의 작용 메커니즘에 대한 대부분의 연구가 그들의 항균 작용이 막과 연관되어 있음을 시사하기 때문에, 더 큰 지질 용해성이 지질 이중층을 교란시켜 세균막 수송 과정을 방해하고 아마도 세포 내 구성 요소의 누출을 야기할 수 있다.를 클릭합니다.[6]
화학
파라벤은 파라히드록시벤조산의 에스테르로, 여기서 유래했다.일반적인 파라벤은 메틸파라벤(E번호 E218), 에틸파라벤(E214), 프로필파라벤(E216), 부틸파라벤 및 헵틸파라벤(E209)을 포함한다.덜 흔한 파라벤은 이소부틸파라벤, 이소프로필파라벤, 벤질파라벤 및 이들의 나트륨 소금을 포함한다.파라벤의 일반적인 화학적 구조는 이 페이지의 오른쪽 상단에 나타나 있으며, 여기서 R은 메틸, 에틸, 프로필 또는 [7]부틸과 같은 알킬기를 상징합니다.
합성
상업적으로 사용되는 파라벤은 모두 인공적으로 생산되지만, 일부는 자연에서 발견되는 파라벤과 동일합니다.파라히드록시벤조산을 메탄올, 에탄올 또는 n-프로판올과 같은 적절한 알코올과 에스테르화함으로써 생성되며 파라히드록시벤조산은 콜베-슈미트 반응을 변형하여 페녹시드칼륨과 [citation needed]이산화탄소를 사용하여 산업적으로 생성된다.
건강에 관한 고려 사항
사용 가능한 파라벤 독성 데이터의 대부분은 단일 노출 연구에서 나온 것이며, 이는 한 유형의 제품에서 한 가지 유형의 파라벤을 의미한다.파라벤 연구에 따르면, 이것은 비교적 안전하며 내분비계에 무시할 수 있는 위험만을 가한다.그러나 많은 유형의 제품에서 많은 유형의 파라벤이 일반적으로 사용되기 때문에, 여러 화장품 및/또는 개인 관리 제품을 일상적으로 사용함으로써 발생하는 다중 파라벤 노출의 첨가 및 누적 위험에 대한 추가 [8]평가가 필요하다.FDA는 화장품에 파라벤을 사용하는 것이 건강에 어떠한 영향도 준다는 정보를 가지고 있지 않다고 말한다.그들은 계속해서 특정 질문을 고려하고 파라벤의 가능한 건강 [9]영향에 대한 데이터를 평가한다.
알레르기 반응
파라벤은 대부분 자극적이지 않고 민감하지 않다.접촉성 피부염이나 습진이 있는 사람 중 파라벤에 [10]대한 민감성이 있는 환자는 3% 미만이었다.파라벤에 [11]대한 알레르기 반응을 보인 사례가 적어도 한 건 보고된 바 있다.
유방암
미국암학회는 2004년 유방절제술 환자의 유방조직에서 파라벤을 발견했지만 파라벤이 암의 원인이라는 사실은 발견하지 못했다고 언급했다.ACS의 Michael Thun은 파라벤의 효과는 "폐경 후 호르몬을 복용하고 [12]과체중이 되는 것과 같은" 다른 위험들에 비해 미미할 것이라고 말했다.2005년 리뷰는 "파라벤이 남성 생식관이나 유방암에 대한 영향을 포함하여 에스트로겐 매개 말단 위험을 증가시킬 수 있다"며 "최악의 경우 파라벤에 대한 일일 노출은 자연적으로 발생하는 내분비 활성 화학 물질에 대한 노출에 비해 훨씬 적은 위험을 나타낼 수 있다"고 결론지었다.피토에스트로겐 다이제인과 [2]같은 식단에서 알스(als
에스트로겐 활성
동물실험 결과 파라벤은 에스트로겐의 역할을 하는 에스트로겐 [13]활성이 약한 것으로 나타났다.체내 연구에서 부틸파라벤의 효과는 에스트라디올의 약 1/100,000분의 1로 결정되었으며,[14] 제품 보존에 일반적으로 사용되는 용량 수준보다 약 25,000배 높은 용량 수준에서만 관찰되었다.연구는 또한 파라벤의 생체내 에스트로겐 활성은 체외 활성에 비해 약 3배 정도 감소한다는 것을 발견했다.
파라벤의 에스트로겐 활성은 알킬기의 길이에 따라 증가한다.프로필파라벤도 [15]어느 정도 에스트로겐성이 있다고 생각되지만 친유성이 적기 때문에 부틸파라벤보다 적을 것으로 예상된다.부틸파라벤의 에스트로겐 활성은 정상 사용 시 무시할 수 있기 때문에 알킬기의 길이에 따라 증가하는 파라벤의 에스트로겐 활성으로 인해 짧은 아날로그에 대해서도 같은 결론을 내려야 한다.
규정
유럽소비자안전과학위원회(SCCS)는 2013년 메틸파라벤과 에틸파라벤이 최대 허용 농도(에스테르 1개에 대해 0.4%, 조합 사용 시 0.8%)에서 안전하다고 재차 강조했다.SCCS는 완제품에서 부틸파라벤과 프로필파라벤을 방부제로 사용하는 것은 개별 농도의 합계가 0.19%[16]를 초과하지 않는 한 소비자에게 안전하다고 결론지었다.이소프로필파라벤, 이소부틸파라벤, 페닐파라벤, 벤질파라벤 및 펜티엘파라벤은 유럽위원회 규정(EU) No 358/[17]2014에 의해 금지되었다.
논란
내분비 교란물질에 대한 우려로 인해 소비자와 기업들은 파라벤이 없는 대안을 [18]찾게 되었다.일반적인 대안은 페녹시에탄올이었지만, 이것은 그 자체의 위험을 가지고 있으며 젖꼭지 [19]크림에 포함시키는 것에 대한 FDA의 경고를 이끌어냈다.
환경에 관한 고려 사항
환경으로의 방출
환경으로의 파라벤 배출은 화장품에 널리 사용되기 때문에 일반적입니다.2010년 소비자 이용 가능한 퍼스널 케어 제품에 대한 연구에 따르면 테스트 대상 제품의 44%가 [20]파라벤을 포함하고 있는 것으로 나타났습니다.이러한 제품을 인체에서 씻어내면 배수구로 흘러나와 지역 폐수로 흘러들어갑니다.이것이 발생하면 파라벤이 수성 및 고체 매체 내에 축적될 가능성이 실현됩니다.환경에서 발견되는 가장 일반적인 파라벤 유도체 중 일부는 메틸파라벤, 에틸파라벤, 프로필파라벤 및 부틸파라벤을 [21]포함한다.파라벤은 폐수에서 폐수 처리 플랜트(WWTP)로 흘러 들어가 제거, 화학적 변경 또는 슬러지 또는 [21]3차 유출을 통해 환경으로 방출됩니다.
한 뉴욕 폐수 처리 공장(WWTP)에서 영향을 받는 폐수에서 모든 부모 파라벤 유도체(메틸파라벤, 에틸파라벤, 프로필파라벤, 부틸파라벤 등)의 질량 하중은 176mg/일/1000명으로 확인되었다.[22]이 값을 사용하여 1년간 뉴욕에 거주하는 850만 명에서 WWTP에 들어가는 파라벤의 수를 추정하면 약 546kg의 파라벤이 계산된다.따라서 파라벤 축적 수준은 장기 관측치에 유의합니다.WWTP는 파라벤 유도체의 92~98%를 제거하지만, 이러한 제거의 대부분은 분해 [22]생성물의 형성에 기인한다.WWTP를 통한 높은 제거에도 불구하고,[23] 다양한 연구에서 환경 내에서 지속되고 있는 높은 수준의 파라벤 유도체 및 분해 생성물을 측정했습니다.
분해 생성물 형성
염소 처리 제품
부모 파라벤과 더불어 WWTP 단계에서 형성되는 파라벤 분해 생성물은 단염소화 파라벤과 디염소화 파라벤을 포함한 환경에 우려를 제기한다.파라벤이 함유된 제품이 배수구로 흘러내리면 파라벤은 염소화 [24]반응을 일으킬 가능성이 있다.이 반응은 수돗물에 존재하는 유리 염소 또는 최종 소독 [25]단계로 WWTP에서 종종 사용되는 차아염소산나트륨과 함께 발생할 수 있습니다.중성수에서는 염소가 주로 차아염소산(HClO)[26]으로 존재한다는 것이 라만 분광법에 의해 확인되었다.파라벤은 HClO와 반응하여 친전자성 방향족 [24]치환을 통해 단염소 및 디염소화물을 형성할 수 있다.염소의 친전자성 공격은 파라벤의 [27]수산기로부터 기증된 전자 밀도에 의해 안정화되는 카보케이션을 형성한다.히드록실기는 속도를 높이는 활성기로 작용하지만 방향성의 상실로 인해 이 단계는 [24]엔도르곤성입니다.염기는 염소를 포함한 탄소로부터 양성자를 추출할 수 있으며, 이어서 관련된 파이 전자에 의한 방향성의 회복이 이루어진다.파라벤의 에스테르기보다 히드록실기가 더 활성화되기 때문에 파라위치가 이미 [27]차단되었기 때문에 반응은 양쪽 오르토위치로 향할 것이다.
아레니우스 방정식은 4개의 부모 파라벤(메틸-, 에틸-, 프로필-, 부틸파라벤)의 염소화에 대한 활성화 에너지를 계산하기 위해 연구에 사용되었으며 36~47 kJ/[24]mol 범위에 있는 것으로 밝혀졌다.또 다른 연구에서는 50~200μM의 유리염소를 함유한 20°C(68°F)의 수돗물에 0.5μM의 프로필파라벤을 첨가하고 혼합물의 구성을 40분 동안 모니터링하여 수돗물에서 [25]발견된 조건에서 염소화가 발생하는지 여부를 판단하였다.연구결과 5분 후 프로필파라벤의 소실, 5분 후 3-클로로-프로필파라벤과 3,5-디클로로-프로필파라벤의 출현, [25]3,5-디클로로-프로필파라벤의 잔류주종으로서의 지속성이 확인되었다.반응 온도를 35°[24]C로 높인 연구에서 더 빠르지만 유사한 추세가 발견되었다.
4-히드록시벤조산(PHBA)
또 다른 중요한 파라벤 분해 생성물은 4-히드록시벤조산(PHBA)이다.파라벤이 PHBA로 분해되는 메커니즘은 두 가지가 있습니다.첫 번째 열화 경로는 화학적으로 발생합니다.부모 파라벤은 쉽게 에스테르 결합의 염기 촉매 가수 분해를 거쳐 PHBA를 형성한다.반응은 중간 알칼리 조건, 특히 pH가 [24]8 이하일 때 발생한다.이러한 반응은 가정용 폐수의 pH 범위가 6-9이고[28] 화장품에 파라벤이 널리 존재하기 때문에 가정 환경에서 매우 보편적이다.파라벤 함유 화장품이 지역 폐수로 배출되면 pH ≤ 8이 발생하는 환경에 노출되어 모파라벤의 염기 촉매 가수 분해가 PHBA를 형성한다.
전자전달기구는 산소와 카르보닐카본의 이중결합 중의 파이전자가 산소에 공진하여 산소에 음전하를, 카르보닐카본에 양전하를 남긴다.친핵체 역할을 하는 수산화 이온은 현재 친전자성 카르보닐 탄소를 공격하여 카르보닐 탄소에 sp 혼성화를 일으킨다3.전자는 다시 공명하여 산소와 카보닐 탄소 사이의 이중 결합을 형성합니다.원래2 SP 하이브리드를 유지하기 위해 –OR 그룹은 탈퇴합니다.–OR 그룹은 음전하를 보다 안정적으로 유지할 수 있기 때문에 –OH 그룹보다 더 나은 탈퇴 그룹 역할을 합니다.마지막으로 -OR-는 베이스로 작용하며 카르본산을 탈양성자화하여 카르본산 음이온을 형성한다.
파라벤이 PHBA로 분해되는 두 번째 방법은 WWTP 내에서 생물학적으로 발생합니다.폐수처리의 2차 정화단계에서는 2차 정화기 하단에 슬러지가 쌓인다.유입영향물질의 액상과 고상이 분리되면 파라벤은 슬러지에 축적되는 경향이 커진다.이는ow 로그 K 값 약 1.58로 [29]정량화된 중간 정도의 소수성 때문이다.이 슬러지는 유기영양소에 농축되어 있기 때문에 슬러지 내에서 미생물의 증식이 일반적입니다.한 유기체는 엔테로박터 클로아카이로, 슬러지 파라벤을 [30]PHBA로 생물학적으로 대사한다.
환경 내 열화 생성물 축적
가스 크로마토그래피, 고성능 액체 크로마토그래피 등 다양한 분석 기법을 통해 환경 내 파라벤 유도체 및 분해 생성물의 정확한 축적 수준을 [21][25]정량화하였다.이들 수치는 제3차 폐수 및 오수 슬러지에서 정확하게 측정되었으며, 이는 파라벤 및 그 분해 생성물이 WWTP에서 [21]배출될 때 환경에 도달하는 주요 경로이기 때문이다.
오수 슬러지의 파라벤 안정성은 유기물과 결합할 수 있어 상대적으로 높다.토양흡착계수 값은 미국 환경보호국에 의해 1.94(메틸파라벤), 2.20(에틸파라벤), 2.46(프로필파라벤), 2.72(부틸파라벤)[31]로 계산되었으며, 이 모든 것은 파라벤이 침전물의 유기 부분을 고수하고 환경적으로 [32]지속된다는 것을 의미한다.
염소화 파라벤은 부모 파라벤의 [21]92~98% 효율에 비해 40% 효율로 WWTP에서 제거된다.제거 효율의 감소는 염화 파라벤의 생분해성 저하, WWTP 전반에 걸친 전체적인 안정성 향상, 로그ow K 값이 [21]낮아 슬러지 단계에서의 흡착이 상대적으로 낮기 때문이다.
PHBA는 파라벤 유도체에 비해 3차 유출액에서 더 높은 농도로 발견되며, PHBA는 하수 슬러지에서 가장 높은 농도로 존재한다.이러한 축적의 수준에는 두 가지 이유가 있습니다.첫 번째 이유는 PHBA가 고체 입자에 흡착하는 경향으로, 벤조산의 높은d K값 약 19로 추정할 수 있다.PHBA의 pKa는 2.7이지만 6~9의 [28][33]pH 환경이다.pKa가 pH보다 작기 때문에 카르본산은 탈양성자가 된다.카르본산염은 고체 환경 매트릭스에 대한 흡착제 역할을 하여 3차 유출물, 특히 고체 매트릭스 자체 역할을 하는 하수 슬러지에서의 집적을 촉진합니다.두 번째 이유는 WWTP의 2차 정화 단계 동안 생물학적 과정을 통해 PHBA의 수치가 중간 증가했기 때문이다.
파라벤 열화 제품의 환경 문제
여러 연구는 염화 파라벤을 내분비 교란 기능, 특히 에스트로겐의 효과를 모방하는 기능과 연관시켰고, 염소화 파라벤은 부모 [34][35]파라벤보다 3~4배 더 독성이 있는 것으로 여겨진다.다프니아 마그나에서 염소화 파라벤에 의해 부여되는 일반 독성은 세포막의 비특이적 기능 [35]중단을 통해 발생한다.염소화 파라벤의 효력은 세포막에 [35]축적되는 화합물의 성향과 관련이 있다.따라서 염소화 파라벤은 일반적으로 소수성이 [35]증가하여 에스테르 사슬의 길이가 증가함에 따라 독성이 증가한다.
PHBA의 환경 축적의 영향도 주목할 필요가 있다.만약 3차 유출물이 회색수로 지역 사회에 다시 사용된다면, 그것은 인간에게 위험을 초래할 수 있다.이러한 위험에는 비정상적인 태아 발달, 내분비 교란 활동, 부적절한 에스트로겐 촉진 [36]효과가 포함됩니다.제3차 폐수는 하천 및 하천의 환경으로 방출되거나 슬러지를 비료로 사용할 경우 환경 유기체에 유해한 영향을 미칠 수 있다.그것은 영양 수준이 낮은 유기체, 특히 다양한 조류 종에게 특히 독성이 있다.실제로 특정 조류종인 Selenastrum crapornutum의 LC는50 0.032마이크로그램/리터(μg/L)[37]로 나타났다.이는 0.045μg/L 수준에서 3차 유출물의 PHBA 자연 풍부도보다 낮으며, 따라서 3차 유출물의 현재 PHBA 수준이 접촉하는 셀레나스트럼 염소자리 50% 이상을 잠재적으로 근절할 수 있음을 나타낸다.
오존화를 통한 파라벤 제거
오존은 [21]환경 내에 축적되는 파라벤, 염소화 파라벤, PHBA의 양을 제한하는 방법으로서 검토되어 온 고도의 처리 기술이다.오존은 파라벤을 산화시켜 필터를 [38]통과하면 쉽게 제거할 수 있는 매우 강력한 산화제입니다.오존의 친전자성 때문에 방향족 파라벤 고리와 쉽게 반응하여 히드록실화 [38]생성물을 형성할 수 있다.오존은 일반적으로 염소 소독보다 덜 위험한 소독 방법으로 간주되지만 오존 처리에는 더 많은 [38]비용 고려가 필요합니다.오존화(Ozonation)는 파라벤 제거(98.8~100%)에서 큰 효과를 보였으며 [21]PHBA의 경우 92.4%로 약간 낮았다.그러나 염소화 파라벤(59.2–82.8%)[21]의 경우 제거율이 다소 낮다.오존화에 의한 파라벤 제거를 위한 제안된 반응기구를 기계적으로 [38]상세하게 기술한다.
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