柠檬酸单钠

柠檬酸单钠 (Sodium Citrate) 专业成分评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称： Sodium Citrate

化学特性

• 分子式： Na₃C₆H₅O₇
• 分子量： 258.06 g/mol
• CAS号： 68-04-2
• 形态： 白色结晶粉末或颗粒
• 溶解度： 易溶于水（~620 g/L at 20°C），不溶于乙醇

来源与制备

主要通过柠檬酸（从柑橘类水果或黑曲霉发酵提取）与碳酸钠/氢氧化钠中和反应制得：

C₆H₈O₇ + 3NaOH → Na₃C₆H₅O₇ + 3H₂O

化妆品级原料需经重结晶纯化，符合USP/NF、FCC及欧盟化妆品法规(EC) No 1223/2009标准 (来源：FDA GRAS物质数据库)

2. 皮肤作用机制与宣称功效

宣称功效	作用机制	科学证据强度	关键研究发现简述	起效浓度范围
pH缓冲调节	通过柠檬酸根/柠檬酸缓冲对维持配方pH在生理范围（4.5-6.5），减少高/低pH对皮肤屏障的破坏	★★★★☆ (机制明确，广泛验证)	0.1-1%浓度可将清洁剂pH从9.5降至5.5，降低表面活性剂诱导的刺激性 (J. Soc. Cosmet. Chem, 2001)	0.1-3%
螯合作用	三羧酸结构螯合Ca2+/Mg2+等金属离子，防止其催化脂质过氧化及沉淀活性成分	★★★★☆ (体外实验充分证实)	log K稳定常数=3.5（Ca2+），有效抑制金属离子引发的VC降解 (Int. J. Cosmet. Sci, 2015)	0.05-0.5%
促渗透作用	可能通过改变角质层离子环境松动角蛋白结构，增强亲水性成分渗透	★★☆☆☆ (体外模型证据)	离体皮肤实验显示可增加烟酰胺渗透率1.8倍（与pH协同作用）(Preliminary in vitro data)	≥0.5%
抗氧化增效	宣称通过螯合作用间接增强VE/VC等抗氧化剂稳定性	★★★☆☆ (间接机制支持)	配方实验证实可延长VC溶液半衰期2.3倍 (Cosmetics, 2020)	0.1-0.3%

注："抗氧化增效"为间接机制，非直接清除自由基

3. 核心化学成分剖析

化合物类别	化学结构特性	理化性质	功能相关性
柠檬酸根离子 (Citrate3-)	三羧酸阴离子，具4个配位氧原子	pKa1=3.13, pKa2=4.76, pKa3=6.40 缓冲范围：pH 2.1-7.4	pH缓冲核心基团，有效缓冲范围覆盖化妆品常用pH
钠离子 (Na+)	单价阳离子	水合半径≈3.6Å，强水溶性	维持离子强度，影响配方流变特性
结晶水 (Hydration water)	二水合物形式(Na3C6H5O7·2H2O)	含水量≈12.5%，加热至150°C脱水	影响原料储存稳定性及溶解速率

关键化学行为

• pH依赖性解离： 在皮肤生理pH（5.5）下主要存在形式为HCit^2-，保留螯合能力
• 金属螯合选择性： 结合强度：Fe³⁺>Al³⁺>Cu²⁺>Ca²⁺>Mg²⁺ (J. Coord. Chem, 2008)
• 离子强度影响： 高浓度（>1%）可能降低阴离子表面活性剂CMC值

4. 配方应用与协同效应

应用类型

• 清洁类： 洁面乳/沐浴露（调节pH减少刺激）
• 功效精华： VC衍生物/肽类产品（螯合金属离子稳定活性物）
• 乳液/霜剂： O/W乳化体系（维持水相pH稳定性）
• 护发产品： 染发剂/烫发剂（缓冲碱性制剂）

协同增效组合

• + 抗氧化剂（VC/VE）： 螯合金属离子降低氧化降解率 (协同指数：2.1-3.4倍稳定性提升)
• + 表面活性剂（SLES/CAPB）： 降低高pH值导致的角质层蛋白变性 (临床评估刺激性降低37%)
• + 羟基酸（甘醇酸/乳酸）： 组成复合缓冲体系维持低pH稳定性
• + EDTA二钠： 拓宽螯合金属离子范围（尤其Fe³⁺）

配方注意事项

• 避免与高浓度Ca²⁺原料（如海盐提取物）直接混合，可能形成沉淀
• 在含阳离子聚合物体系中可能降低粘度，建议添加顺序靠后

5. 安全性与适用性

安全评估

• CIR评级： 安全（最高等级）(CIR Final Report, 2019)
• 致敏性： 极低（MMS试验阴性，临床致敏率<0.1%）
• 眼刺激性： 浓度≤10%时无可测刺激性 (OECD TG 437)
• 系统毒性： LD₅₀（大鼠口服）>5,000 mg/kg

适用人群与禁忌

• 适用： 敏感性肌肤（推荐浓度0.1-0.5%）、痤疮肌肤（pH调节辅助抗菌）
• 慎用： 严重屏障受损皮肤（高浓度可能影响角质层离子平衡）
• 使用建议： 避免与强酸性产品（pH<2.5）即刻叠用，防止局部pH骤变

6. 市场定位与消费者认知

市场现状

• 定位： 基础功能性成分（非明星活性物）
• 价格区间： 低-中（$5-15/kg，化妆品级）
• 宣称焦点： “温和配方”、“成分稳定”、“pH平衡”

消费者认知分析

• 认知度： 较低（仅8%消费者主动识别其功能）(2023年消费者成分调研)
• 常见误解： 与柠檬酸混淆，误认为具强去角质功能
• 营销趋势： 在“纯净美妆”概念中作为EDTA替代品被推广

7. 总结与展望

核心价值总结

• 不可替代的缓冲剂： 在生理pH范围具有优异缓冲能力
• 成本效益比高： 低浓度（0.1-0.5%）实现配方稳定化
• 安全性卓越： 广泛适用于各类肤质和产品

研究缺口与趋势

• 机制深化： 需进一步研究其在皮肤微生态调节中的作用 (初步证据显示影响金属依赖性细菌酶活性)
• 新型应用： 在微胶囊化技术中作为离子交联剂的潜力
• 可持续性： 生物发酵法制备的碳足迹评估（vs 矿物中和法）

发展前景

作为配方基石成分，其在稳定高活性配方（如多肽/核酸递送系统）中的应用将扩大。随着“稳定化配方”消费需求增长，其市场可见度可能提升，但需加强消费者教育以区分其与柠檬酸的功能差异。