Кіріспе
Химиялық қосылыстар класы; парагидроксибензой қышқылының эфирлері
Парабендер – косметикалық және фармацевтикалық өнімдерде консерванттар ретінде кеңінен қолданылатын химиялық заттар. Химиялық тұрғыдан, олар парагидроксибензоаттар немесе парагидроксибензой қышқылының (сонымен қатар 4-гидроксибензой қышқылы деп те аталады) эфирлері болып табылады. Парабендерді қолданудың денсаулыққа тигізетін ықтимал әсерін бағалау мақсатында зерттеулер жүргізілуде.
Құрылымы
Парабендер – пара-гидроксибензой қышқылының эфирлері, олардың атауы осы қышқылдан шығарылған. Көбінесе қолданылатын парабендерге метилпарабен (E нөмірі E218), этилпарабен (E214), пропилпарабен (E216), бутилпарабен және гептилпарабен (E209) жатады. Сирек кездесетін парабендерге изобутилпарабен, изопропилпарабен, бензилпарабен және олардың натрий тұздары кіреді. Парабеннің жалпы химиялық құрылымы осы беттің жоғарғы оң жағында көрсетілген, онда R – метил, этил, пропил немесе бутил сияқты алкил тобын білдіреді.
Синтез
Барлық коммерциялық парабендер синтетикалық жолмен өндіріледі, дегенмен кейбіреулері табиғатта табиғи түрде кездесетін парабендермен сәйкес келеді. Олар пара-гидроксибензой қышқылын метанол, этанол немесе n-пропанол сияқты сәйкес спирттермен этерификациялау арқылы жасалады. Пара-гидроксибензой қышқылы өз кезегінде калий феноксиді мен көмірқышқыл газын қолдана отырып, Колбе-Шмитт реакциясының өңделген түрі арқылы өнеркәсіптік жолмен өндіріледі.
Биологиялық әсер ету түрі
Парабендер микроорганизмдердің кең спектріне қарсы белсенді. Дегенмен, олардың бактерияға қарсы әсер ету механизмі толыққанды түсініксіз. Олар мембраналық тасымалдау процестерін бұзу арқылы немесе кейбір бактерия түрлерінде ДНК мен РНК, сондай-ақ АТФазалар мен фосфотрансферазалар сияқты маңызды ферменттердің синтезін тежеу арқылы әрекет етеді деп есептеледі. Пропилпарабен метилпарабенге қарағанда көбірек бактерияға қарсы белсендірек саналады. Пропилпарабеннің күшті антибактериялық әсері бактериялық мембранадағы жоғары ерігіштігімен байланысты болуы мүмкін, бұл оған цитоплазмалық нысандарға жоғары концентрацияда жетуге мүмкіндік береді. Алайда, парабендердің әрекет ету механизмі туралы көптеген зерттеулер олардың антибактериялық әсері мембранамен байланысты екенін көрсетеді, сондықтан оның жоғары липидтік ерігіштігі липидтік екі қабатты бұзып, бактериялық мембрананың тасымалдау процестеріне кедергі келтіріп, жасуша ішіндегі құрамдастардың шығуына әкелуі мүмкін.
Жалпы қолданылуы
Парабендер көптеген түрдегі формулаларда тиімді сақтағыштар болып табылады. Бұл қосылыстар және олардың тұздары негізінен бактерицидтік және фунгицидтік қасиеттері үшін қолданылады. Олар шампуньдерде, саудалық ылғалдандырғыштарда, қырқуға арналған гельдерде, жеке майлау заттарында, жергілікті және парентеральді фармацевтикалық препараттарда, күннен қорғау өнімдерінде, макияж және тіс пастасында кездеседі. Олар сондай-ақ тағамдық сақтағыштар ретінде де қолданылады. Парабендер фармацевтикалық өнімдерде де қолданылады, мысалы, жараларды жергілікті емдеуге арналған препараттарда. Бұл емдеулер теріні ылғалды ұстап, инфекцияның алдын алып, жараларды жазуға көмектеседі. Парабендердің микробқа қарсы қасиеттері емдеудің тиімділігіне ықпал етеді. Бұл созылмалы жаралары бар және инфекцияның алдын алуға ең көп мұқтаж адамдар үшін пайдалы.
Денсаулық сақтау мәселелері
Парабендердің токсикалық әсері туралы қолда бар мәліметтердің көп бөлігі жекелеген әсер ету зерттеулерінен алынған, яғни бір түрдегі парабеннің бір өнімде қолданылуы. Парабендерді зерттеулерге сәйкес, мұндай жағдай салыстырмалы түрде қауіпсіз және эндокриндік жүйеге ең аз ғана қауіп төндіреді. Дегенмен, көптеген өнімдерде парабендердің түрлі түрлері кеңінен қолданылатындықтан, күнделікті қолданылатын бірнеше косметикалық және/немесе жеке күтім өнімдерінен туындайтын парабендердің жиынтық және күмулятивтік тәуекелін қосымша бағалау қажет. FDA болса, косметикада парабендерді қолданудың денсаулыққа ешқандай әсері туралы ақпараттың жоқтығын мәлімдейді. Олар кейбір мәселелерді қарастыруды және парабендердің мүмкін болатын денсаулыққа әсер етуі туралы деректерді бағалауды жалғастыруда.
Аллергиялық реакциялар
Парабендер көбінесе тітіркендірмейді және сезімталдық тудырмайды. Контактты дерматит немесе экземасы бар адамдардың арасында, пациенттердің 3%-дан азы парабендерге сезімталдық танытқан. Парабендерге аллергиялық реакцияның кем дегенде бір жағдайы тіркелген. Дегенмен, жақында жүргізілген зерттеулер жүктілік кезеңінде парабенге ұшырау баланың созылмалы дерматитке бейімділігін арттыруы мүмкін екенін көрсетті.
Сүт безі қатерлі ісігі
Американдық онкологиялық қоғам 2004 жылғы зерттеуде мастэктомия жасалған пациенттердің сүт тіндерінде парабендер табылғанын, бірақ парабендердің қатерлі ісіктердің себебі еместігін мәлімдеді. АХҚ-ның Майкл Тун мырзасы парабендердің әсері "менопаузадан кейін гормондар қабылдау және семіздік сияқты" басқа тәуекелдерге қарағанда өте шағын болатынын айтты. 2005 жылғы шолуда "парабендердің эстрогенге байланысты кез келген жағдайға, соның ішінде ерлердің репродуктивтік жолдарына немесе сүт безі қатерлі ісігіне әсер ету қаупін арттыруы биологиялық тұрғыдан мүмкін емес" деген қорытынды жасалды.
Эстрогендік белсенділігі
Жануарлармен жүргізілген тәжірибелер парабендердің ксеноэстрогендер ретінде әрекет ететін, нашар эстрогендік белсенділігін көрсетті. In vivo зерттеуде бутилпарабеннің әсері эстрадиол әсерінің шамамен 1/100 000 бөлігіне тең деп анықталды және бұл әсер өнімдерді сақтау үшін қолданылатын дәрежеден 25 000 есе жоғары дозада ғана байқалды. Зерттеу сондай-ақ парабендердің in vivo эстрогендік белсенділігі in vitro белсенділігімен салыстырғанда үш есеге жуық төмен екенін көрсетті. Парабендердің эстрогендік белсенділігі алкил тобының ұзындығымен бірге артады. Пропилпарабеннің де белгілі бір дәрежеде эстрогендік қасиеттері бар деп саналады, бірақ оның липофильділігі төмен болғандықтан, бұл көрсеткіш бутилпарабенге қарағанда аз болуы мүмкін. Бутилпарабеннің эстрогендік белсенділігі қалыпты қолдану кезінде мардымсыз деп қорытынды жасалғандықтан, алкил тобының ұзындығымен парабендердің эстрогендік белсенділігі артатындығын ескере отырып, осыған ұқсас қорытындыны одан қысқарақ аналогтарға да жасауға болады.
Туған кездегі дене мөлшері
2023 жылы «Science of the Total Environment» журналында жарияланған зерттеуге сәйкес, n-бутилпарабен қыз балалардың туған кездегі салмағының төмендеуімен байланысты. Зерттеуде жүкті әйелдердің зәрінен метилпарабен, этилпарабен, изопропилпарабен, n-пропилпарабен және бензилпарабен сияқты әртүрлі парабендердің концентрациясы өлшенді. Анасының зәріндегі парабен концентрациясы мен баланың туған кездегі салмағы арасындағы байланыс анықталғанда, n-бутилпарабен қыз балалардың кішкентайрақ болуымен байланысты екені көрсетілді. Еркек балаларға әсер етілмеді, сондай-ақ зерттелген басқа парабендерде де мұндай байланыс байқалмады.
Дау
Эндокриндік бұзушы заттар туралы алаңдаушылық тұтынушылар мен компанияларды парабенсіз баламаларды іздеуге итермеледі. Көпте қолданылатын балама – феноксиэтанол, бірақ оның да өз қауіптері бар және бұл FDA-ның сүт безіне жағылатын кремдерге қосу туралы ескертуіне себеп болды.
Реттеу
2013 жылы Еуропалық тұтынушылар қауіпсіздігі жөніндегі ғылыми комитет (ЕҚҚК) метилпарабен мен этилпарабен рұқсат етілген ең жоғары концентрацияларда (бір эфир үшін 0,4%-ға дейін немесе біріктірілгенде 0,8%-ға дейін) қауіпсіз екенін қайта растады. ЕҚҚК тұжырымдамасына сәйкес, бутилпарабен мен пропилпарабенді аяқталған косметикалық өнімдерде консерванттар ретінде қолдану тұтынушылар үшін қауіпсіз, егер олардың жеке концентрацияларының жиынтығы 0,19%-дан аспаса. Изопропилпарабен, изобутилпарабен, фенилпарабен, бензилпарабен және пентилпарабен Еуропалық Комиссияның (EU) No 358/2014 регламентімен тыйым салынды.
Қоршаған ортаға шығарылу
Парабендердің қоршаған ортаға шығарылуы, олардың косметикалық өнімдерде кең қолданылуына байланысты жиі кездеседі. 2010 жылы тұтынушыларға қолжетімді жеке күтім өнімдерін зерттеу көрсеткендей, тексерілген өнімдердің 44%-ында парабендер қамтылған. Бұл өнімдерді жуып шаю кезінде олар кәрізге ағып, қалалық сарқынды суларға қосылады. Осыдан кейін парабендердің сулы және қатты ортада жинақталу мүмкіндігі туындайды. Қоршаған ортада ең көп кездесетін парабен туындыларына метилпарабен, этилпарабен, пропилпарабен және бутилпарабен жатады. Парабендер сарқынды сулармен бірге сарқынды суларды тазарту қондырғыларына (ССТҚ) келіп түседі, онда олар жойылды, химиялық өзгеріске ұшыратылды немесе шлам немесе үшінші дәрежелі сарқынды сулар арқылы қоршаған ортаға шығарылады. Бұл мәнді Нью-Йорк қаласында қазіргі уақытта тұрып жатқан 8,5 миллион адамнан бір жыл ішінде ССТҚ-ға түсетін парабендер мөлшерін есептеу үшін пайдаланғанда, шамамен 546 кг парабен есептеледі. Сондықтан, парабендердің жинақталу деңгейі ұзақ мерзімді байқау кезінде маңызды болып шығады. ССТҚ парабен туындыларының 92-98%-ын жояды; бірақ, бұл жоюдың көп бөлігі ыдырау өнімдерінің пайда болуымен байланысты.
Хлорланған өнімдер
Түпкілік парабендерден басқа, сарқынды суларды тазарту қондырғыларының (WWTP) кезеңдерінде пайда болатын парабендердің ыдырау өнімдері, соның ішінде моно және дихлорлы парабендер, қоршаған орта үшін алаңдаушылық тудырады. Парабендері бар өнімдер ағынды суға құйылғанда, парабендер хлорлану реакциясына түсуі мүмкін. Бұл реакция мұндағы судағы бос хлормен немесе сарқынды суларды тазарту қондырғыларында (WWTP) соңғы дезинфекциялау кезінде жиі қолданылатын натрий гипохлоритімен жүруі мүмкін. Нейтральды суда Раман спектроскопиясы хлордың негізінен гипохлор қышқылы (HClO) түрінде болатынын растады. Парабендер HClO-мен электрофилді ароматтық жай ауыстыру арқылы моно және дихлорлы өнімдерді түзетін реакцияға түседі. Бұл қадам ароматикалық қасиеттердің жоғалуына байланысты эндергоникалық болып табылады, бірақ гидроксил тобы жылдамдықты арттыратын белсенді тобы ретінде әрекет етеді. Бұл шлам органикалық қоректік заттарға толы, сондықтан шламда микроорганизмдердің өрбуі жиі кездеседі. Олардың бірі – Enterobacter cloacae, ол шламдағы парабендерді PHBA-ға биологиялық түрлендіреді.
Қоршаған ортада ыдырау өнімдерінің жинақталуы
Газ хроматографиясы және жоғары өнімді сұйық хроматографиясы сияқты әртүрлі талдау техникалары арқылы қоршаған ортада парабен туындылары мен ыдырау өнімдерінің жинақталу деңгейі нақты анықталды. Бұл деректер парабендердің шөгінділер мен шламның органикалық бөлігіне жабысу қабілетіне ие екенін және осылайша қоршаған ортада ұзақ сақталуын көрсетеді. Хлорланған парабендер қалдық суларды тазартатын станциялардан (WWTP) бар болғаны 40% тиімділікпен алынып тасталады, ал бастапқы парабендердің тиімділігі 92–98% құрайды. pKa мәні pH-тан төмен болғандықтан, карбон қышқылы депротонды болады. Карбоксилат оның қатты орта матрицаларында сорбент ретінде әрекет етуіне мүмкіндік береді, соның салдарынан үшінші дәрежелі тазартылған суларда, әсіресе қатты матрица болып табылатын кәріз шламасында жинақталуына жағдай жасайды. Екінші себеп – биологиялық процестер нәтижесінде қалдық суларды тазартатын станцияның (WWTP) екіншілік тазарту кезеңінде PHBA деңгейінің уақытша жоғарылауы.
Парабендердің ыдырау өнімдерінің экологиялық проблемалары
Көптеген зерттеулер хлорланған парабендерді эндокриндік жүйенің жұмысын бұзумен байланыстырды, атап айтқанда, эстроген әсерін имитациялау арқылы, және хлорланған парабендердің олардың түпкі парабендерінен 3-4 есе уытты екеніне сенімділік бар. Daphnia magna-да хлорланған парабендердің тудырған жалпы уыттылығы клеткалық мембрананың жұмысын бұзу арқылы жүзеге асырылады. Егер үшінші тазарту сулары өзендер мен ағыстарға жіберілсе немесе шлам тыңайтқыш ретінде қолданылса, бұл қоршаған ортадағы тірі организмдерге қауіп тудырады. Бұл, әсіресе, төменгі трофикалық деңгейдегі организмдер үшін, атап айтқанда, әртүрлі балдыр түрлері үшін өте улы. Шындығында, Selenastrum capricornutum деген белгілі бір балдыр түрі үшін LC50 көрсеткіші литрге 0,032 микрограммды (μg/L) құрайды. Бұл үшінші тазарту суларындағы PHBA-ның табиғи концентрациясынан, 0,045 мкг/л-ден кем, демек, үшінші тазарту суларындағы PHBA-ның қазіргі деңгейі Selenastrum capricornutum-мен жанасқан жағдайда оның 50%-дан астамын жоюы мүмкін.
Озондау арқылы парабендерді жою
Озондау – қоршаған ортада жинақталатын парабендер, хлорланған парабендер және PHBA мөлшерін шектеуге мүмкіндік беретін, перспективті өңдеу әдісі. Озонның электрофильді қасиеттеріне байланысты, ол хош иісті парабен сақинасымен оңай реакцияласып, гидроксилденген қосылыстарды түзетінеді. Озондау, әдетте, хлорлауға қарағанда қауіпсіз дезинфекциялау әдісі саналады, бірақ озондауды қолдануға байланысты шығындарды ескеру қажет. Озондау парабендерді (98,8–100%) және PHBA-ны 92,4% тиімділікпен жоюға қабілетті. Дегенмен, хлорланған парабендерді жою көрсеткіші төмендеу, 59,2–82,8% құрайды. Озондау арқылы парабендерді жою механизмі егжей-тегжейлі түсіндірілген.