編者按:配方技術(shù)Q&A節(jié)選自《化妝品和盥洗用品》(C&T China),這個專欄挑選了一些“中國化妝品VIP工程師俱樂部”會員提交的技術(shù)問題,并請行業(yè)內(nèi)富有經(jīng)驗的國內(nèi)外專家予以解答。讀者若希望加入俱樂部,或?qū)Ρ緦诩半s志有任何意見或建議,請發(fā)送郵件至kouzi6@163.com。
問:配方中添加蛋白質(zhì)類原料,
應注意些什么?
徐良教授 解答:
蛋白質(zhì)作為一類具有皮膚或頭發(fā)調(diào)理作用的原料在化妝品中具有廣泛的應用。例如較為常用的膠原蛋白、角蛋白、彈性蛋白、絲蛋白等,尤其是膠原蛋白近年來在化妝品中的應用更是火爆,其來源除了豬、牛等以外,來源于魚的膠原蛋白有后來居上之勢。
首先我們來大致了解一下蛋白質(zhì)在化妝品中的作用。
不久前,Challoner等人撰文介紹了他們進行的有關(guān)使用蛋白質(zhì)對皮膚護理作用的研究結(jié)果。他們在不同的化妝品基質(zhì)中,其中包括水包油乳化體、皮膚清潔劑、水溶性凝膠以及簡單的水基體系,配方包括自己設計的和已經(jīng)市場化產(chǎn)品的配方。
研究選用了一系列的蛋白質(zhì),如水解小麥蛋白、水解膠原蛋白、水解全麥蛋白、水解小麥蛋白聚乙烯吡咯烷酮共聚物、可溶性小麥蛋白以及水解小麥蛋白硅氧烷共聚物等等。研究的結(jié)果顯示:蛋白質(zhì)原料可以有效增加皮膚的延展性和保濕水平;同時蛋白質(zhì)成分還具有顯著的肌膚緊致功效。并且,研究也證實,一些蛋白質(zhì)衍生物同樣具有保濕、收緊和增加肌膚彈性等護膚效果。
蛋白質(zhì)畢竟是一類較特殊的具有生物活性的化妝品添加劑,其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)決定了其在化妝品中的應用相對復雜性,這主要體現(xiàn)在其在化妝品配方中的穩(wěn)定性與配伍性方面。
蛋白質(zhì)的組成單位是氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。每個氨基酸的α-碳上連接一個羧基,一個氨基,一個氫原子和一個側(cè)鏈R基團。
氨基酸通過肽鍵相互連接而成的化合物稱為肽,少于10個氨基酸的肽稱為寡肽,由10個以上氨基酸組成的肽稱為多肽。由于蛋白質(zhì)的分子較大,不易被皮膚吸收,目前,使用寡肽等小分子結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)已成為蛋白質(zhì)在化妝品中應用的新趨勢。
我們在化妝品中添加蛋白質(zhì)時,應該利用和注意的蛋白質(zhì)性質(zhì)包括:
?、賰尚孕再|(zhì)
蛋白質(zhì)是由α-氨基酸通過肽鍵構(gòu)成的高分子化合物,在蛋白質(zhì)分子中存在著氨基和羧基,因此跟氨基酸相似,蛋白質(zhì)也是兩性物質(zhì)。
?、谒夥磻?br/> 蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解反應,經(jīng)過多肽,最后得到多種α-氨基酸。
?、廴苡谒纬赡z體
有些蛋白質(zhì)能夠溶解在水里(例如雞蛋白能溶解在水里)形成溶液。具有膠體性質(zhì)。
?、苡鲭娊赓|(zhì)發(fā)生鹽析
少量的鹽(如硫酸銨、硫酸鈉等)能促進蛋白質(zhì)的溶解,如向蛋白質(zhì)水溶液中加入濃的無機鹽溶液,可使蛋白質(zhì)的溶解度降低,而從溶液中析出,這種作用叫做鹽析。
蛋白質(zhì)以上性質(zhì)中,我們要注意其鹽析的性質(zhì),尤其是在一些水溶性的透明配方中,例如:潤膚水、潤膚口者喱、水溶性精華素等,在這類配方中不要使用無機鹽或者含有無機鹽的原料,如防腐劑卡松(里面含有20%多的Mg鹽穩(wěn)定劑),以免蛋白質(zhì)析出形成沉淀而影響產(chǎn)品的外觀。
實際上,在蛋白質(zhì)的應用中最要注意的是蛋白質(zhì)變性問題,這與上面提到的蛋白質(zhì)鹽析等性質(zhì)具有本質(zhì)的區(qū)別,鹽析后的蛋白質(zhì)基本性質(zhì)并沒有改變,鹽析是可逆的變化,析出的蛋白質(zhì)分離后依然可以再溶于水形成膠體,而變性后的蛋白質(zhì)則不同,一般來說,變性意味著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。
蛋白質(zhì)在某些理化因素作用下,特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞而導致其原有的理化性質(zhì)改變及生物學活性喪失,這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性作用。
蛋白質(zhì)變性后,失去了原有的可溶性,也失去了它們生理上的作用,絕大多數(shù)蛋白質(zhì)變性是不可逆過程。
因此,作為配方師,我們在化妝品中添加蛋白質(zhì)成分時,應該避免造成加入的蛋白質(zhì)成分發(fā)生變性,這樣才能保存蛋白質(zhì)的生物活性,也可以避免由于變性給體系帶來的不良變化。
造成蛋白質(zhì)變性的原因包括物理與化學兩方面的因素:
物理因素包括:加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照射、超聲波等;
化學因素包括:強酸、強堿、重金屬鹽、三氯乙酸、乙醇、鞣酸等。
因此,我們在制備工藝中,盡量避免采用容易使蛋白質(zhì)變性的工藝。如添加蛋白質(zhì)的溫度不宜過高,盡量在乳化后體系溫度降到50℃以下加入(因為不同蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)被破壞的溫度也不同,一般在70℃以上)。加入后避免過度剪切。
下面是幾點在設計含有蛋白質(zhì)成分的化妝品配方時的提示:
在配方設計時,避免強酸強堿的加入,含有乙醇的配方中慎用蛋白質(zhì)成分,控制其他原料中重金屬鹽(如銅鹽)的殘留量。
有研究表明尿素也是容易使蛋白質(zhì)變性的成分之一,避免在配方中添加尿素,同時在尿素軟膏中避免添加蛋白質(zhì)成分。
值得我們注意的是,化妝品中使用的一些表面活性劑也會使蛋白質(zhì)變性,具代表性的表面活性劑有月桂基硫酸鈉等。有研究表明,體系PH小于4時,在一些含有表面活性劑的體系內(nèi),容易發(fā)生蛋白質(zhì)變性,這提醒我們在制備含果酸的低PH值配方時,要注意表面活性劑的選擇。
由于蛋白質(zhì)在紫外線的照射下會發(fā)生變性,因此,應避免在防曬產(chǎn)品中添加蛋白質(zhì)組分,同時也可考慮在制備含有蛋白質(zhì)成分的配方時,使用紫外線穩(wěn)定劑。
另外,雙胍類的防腐劑也會使蛋白質(zhì)變性,應避免使用。
巰基乙酸、半胱氨酸能使蛋白質(zhì)中的二硫鍵斷裂,進而改變蛋白質(zhì)的原有結(jié)構(gòu),因此,在燙發(fā)、脫毛等一些含有巰基乙酸、半胱氨酸組分的配方中,謹慎添加蛋白質(zhì)成分。
實際經(jīng)驗告訴我們,在乳化體作為基質(zhì)時,有時候蛋白質(zhì)的變性損失的僅僅是它的生物活性、它的功效作用;而在添加蛋白質(zhì)成分制備透明型化妝品時,如果發(fā)生蛋白質(zhì)的變性,就不僅僅是功效作用喪失的問題了,它會造成體系的渾濁,分層,因此,在制備這類產(chǎn)品時一定要做貨架穩(wěn)定性試驗,這樣才能從根本上避免由于蛋白質(zhì)變性導致沉淀物析出而造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。
編輯/林婕
作者簡介:徐良,教授級高工,北京日用化學研究所所長,從事化妝品技術(shù)研究與研發(fā)管理20余年?,F(xiàn)任衛(wèi)生部化妝品衛(wèi)生標準化委員會委員、 國家食品藥品監(jiān)督管理局化妝品標準專家委員會委員、全國香料香精化妝品標準化委員會委員、國家食品藥品監(jiān)督管理局化妝品審評專家、《中國化妝品》雜志編委、《Cosmetic and Toiletries》中文版專家技術(shù)委員會委員,發(fā)表論文60余篇,論著2部,多次獲得北京市科技進步獎等獎項,參與了多項我國化妝品行業(yè)監(jiān)管法規(guī)及標準的制定與審定工作。