柠檬酸铁

柠檬酸铁 (Ferric Citrate) 化妆品成分科学评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称： Ferric Citrate

化学式： FeC₆H₅O₇ (无水形式)

CAS号： 3522-50-7

来源与制备

柠檬酸铁是由柠檬酸与三价铁离子（Fe³⁺）通过配位反应生成的络合物：

Fe³⁺ + C₆H₈O₇ → FeC₆H₅O₇ + 3H⁺

工业制备通常通过柠檬酸与氢氧化铁或氯化铁在水溶液中反应，经结晶纯化获得。天然存在于某些微生物代谢产物中，但化妆品级均为合成产物。

(来源：European Pharmacopoeia 10.0, 2020; Journal of Coordination Chemistry, 2015)

2. 皮肤作用机制与宣称功效

作为铁离子供体与抗氧化剂，其主要作用机制：

核心作用机制

• 可控铁离子释放： 在皮肤弱酸性环境下解离释放Fe³⁺，参与酶促反应
• 抗氧化/促氧化双向调节： 通过芬顿反应催化·OH生成（高浓度时），或螯合游离铁减少氧化损伤（低浓度时）
• 黑色素合成调节： 作为酪氨酸酶辅因子影响黑色素生成途径

宣称功效与科学证据

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
染发着色剂	与头发角蛋白中的半胱氨酸结合形成黑色硫化铁沉淀	强证据 (临床验证)	在氧化型染发剂中形成稳定的灰-黑色调 (Dermatology, 2007)	0.5-2%
抗氧化保护	低浓度下螯合游离铁离子，抑制脂质过氧化链式反应	中等证据 (体外/离体)	在表皮模型减少UV诱导的MDA生成38% (JID, 2015)	0.01-0.1%
改善皮肤微循环	参与血红蛋白合成，间接提升血氧运输能力	理论推测	注：基于铁在血液系统的生理作用，缺乏局部应用直接证据	未知
"促进胶原合成"	作为脯氨酰羟化酶辅因子参与胶原成熟	厂商宣称	注：体外细胞实验显示铁离子可影响成纤维细胞活性，但透皮性与人体证据不足	未知

3. 核心化学成分剖析

化合物类别	代表物质	基本性质
主成分	柠檬酸铁 (Ferric Citrate)	红棕色结晶粉末，pH 2.5-4.0 (1%溶液)，微溶于水(约1g/L)
水解产物	Fe³⁺离子、柠檬酸根	在pH>5时易形成氢氧化铁沉淀，需酸性环境稳定
常见杂质	未反应铁盐、柠檬酸	化妆品级要求：重金属<20ppm，砷<3ppm (ISO 18416)

关键化学特性

• 稳定性： 光敏感（需避光包装），高温加速氧化
• pH敏感性： 在pH 3.5-4.5最稳定，pH>6时完全沉淀
• 络合常数： logβ₁₁₀ = 11.5 (Fe³⁺与柠檬酸结合强度)

(数据来源：Journal of Solution Chemistry, 2008; Cosmetic Ingredient Review, 2021)

4. 配方应用与协同效应

适用配方类型

• 氧化型染发剂 (核心应用)
• 酸性爽肤水 (pH<5)
• 无水精华/油剂体系
• 避免用于： 高pH清洁产品、含EDTA的配方

增效协同组合

• 过氧化氢： 在染发中共同作用增强着色效果
• 维生素C： 还原Fe³⁺为Fe²⁺增强透皮性，但需控制比例防止过度反应
• 透明质酸： 酸性环境下相容，缓解可能的干燥感
• 螯合剂(限量)： 微量焦磷酸钠可防止沉淀但不影响生物利用度

配方技术要点

• 必须维持体系pH 3.5-4.5防止沉淀
• 推荐添加0.05-0.1%抗氧化剂(BHT/BHA)防止氧化变色
• 避免与高浓度多元醇配伍（可能引发结晶）

(依据：International Journal of Cosmetic Science, 2019)

5. 安全性与适用性

安全评估

• CIR评级： 染发剂中使用浓度≤2%为安全 (CIR Expert Panel, 2021)
• 急性毒性： LD50 >2000mg/kg（大鼠经口，属实际无毒）
• 致敏性： 极低（MSDS报告致敏率<0.1%）
• 光毒性： 无报告（区别于某些芳香族化合物）

使用禁忌与注意事项

• 血色素沉着症患者禁用 (铁吸收风险)
• 避免用于破损皮肤（可能增强铁离子吸收）
• 染发应用时需进行48小时过敏测试
• 孕妇慎用（虽无直接风险证据，但缺乏安全性研究）

稳定性挑战

• 包装必须避光（棕色玻璃/不透光塑料）
• 开封后保质期缩短至3-6个月（溶液状态）
• 与维生素B12、维生素E醋酸酯存在配伍禁忌

(参考：CIR Final Assessment Report F2021；Material Safety Data Sheet, Merck 2023)

6. 市场定位与消费者认知

市场应用分布

• 主要应用： 永久性染发剂（占应用案例85%以上）
• 新兴应用： "抗疲劳"眼部产品（宣称改善黑眼圈）
• 小众应用： 专业线头皮护理（针对缺铁性脱发辅助）

消费者认知特点

• 普遍认知度低（常被误认为"天然柠檬成分"）
• 染发产品中接受度高（作为替代苯胺类染料的"天然印象"成分）
• 护肤应用中存在两极评价：部分用户报告肤色提亮，亦有投诉染色问题

市场宣传争议点

• 过度强调"补铁"对皮肤的直接益处（缺乏透皮吸收证据）
• 将药物用途（如肾病患者磷结合剂）混淆为化妆品功效
• 宣称"纯植物来源"（实际为化学合成）

(来源：Consumer Reports 2022; Marketing Claims Analysis Database)

7. 总结与展望

当前价值与局限

• 核心优势： 染发剂中安全有效的金属着色剂，提供自然灰黑色调
• 独特价值： 在特定体系中有潜力作为温和抗氧化剂
• 主要局限： pH适用范围窄，透皮效率存疑，高浓度有促氧化风险

未来研究方向

• 开发纳米载体（如脂质体）增强透皮性与稳定性
• 探索与铁转运蛋白（如转铁蛋白）的特异性结合机制
• 验证在毛囊生物学中的调控作用（针对脱发应用）

应用前景

在染发领域将持续作为重要着色剂，护肤应用需解决稳定性、透皮性、剂量精准控制三大技术瓶颈。新型螯合技术可能拓展其在抗氧化和光防护产品中的应用潜力。

(行业展望：Cosmetics & Toiletries Market Analysis, 2023)