茹寶琳

(甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 冶金與化學(xué)工程系,甘肅 金昌 737100)

手工皂的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。在我國(guó),宋代就出現(xiàn)了天然合成的洗滌劑,明人李時(shí)珍《本草綱目》中記錄了“肥皂團(tuán)”的制造方法[1]。在西方,公元前3000年,美索布達(dá)米亞人發(fā)現(xiàn),植物燃燒后的灰燼類的堿性物質(zhì),與油混合后,具有去污力。18世紀(jì)以后,阿拉伯人開始以橄欖油及蘇達(dá)制成硬質(zhì)手工皂,由此手工皂開始被大量制造。到了20世紀(jì)中期,合成化學(xué)和石油化工的發(fā)展為洗滌劑提供了廉價(jià)的化工原料,促使了合成洗滌劑的興起,使得肥皂工業(yè)的發(fā)展發(fā)生了很大的變化,手工皂慢慢地淡出人們的生活,但是長(zhǎng)期使用工業(yè)香皂會(huì)破壞皮膚的天然保護(hù)層,引發(fā)皮膚疾病。

隨著生活水平和環(huán)保健康理念的不斷提升,人們開始追求健康、綠色的生活方式,手工皂開始再次活躍在人們的視野。手工皂的制作方法主要有冷制法和熱制法。冷制法是最古老的制皂方法,主要利用油脂與堿液進(jìn)行皂化,在含油酸豐富的情況下還有拉絲效果,一般需要3～4星期的成熟期才可以使用。手工皂的原料大多為天然素材,且含有的大量經(jīng)由皂化反應(yīng)產(chǎn)生的甘油,既具有較強(qiáng)的防腐、保濕、清洗功效,對(duì)肌膚溫和、無(wú)刺激,泡沫細(xì)膩豐富[2]。由于手工皂有其天然特有的性能,各種組成極易被生物降解且易于被污水處理過(guò)程中的微生物分解,因此不會(huì)引起河流、湖泊和水道的污染問題。傳統(tǒng)的香皂大多為熱制工藝,通過(guò)加熱讓其快速皂化,優(yōu)點(diǎn)是成熟時(shí)間較短,但是生產(chǎn)過(guò)程會(huì)造成水污染、大氣污染,而且長(zhǎng)期使用含化學(xué)合成成分的香皂不利于人體健康[3]。

藜麥,被認(rèn)為是唯一一種滿足人體基本營(yíng)養(yǎng)需求的單體植物,在食品工業(yè)中價(jià)值越來(lái)越得到人們的重視。近年來(lái),我國(guó)部分地區(qū)開始大規(guī)模種植藜麥[4],何海芬等人[5]認(rèn)為藜麥在化妝品中具有廣闊的應(yīng)用前景,豐富的藜麥蛋白是出色的化妝品原料[6],藜麥皂甙為天然表面活性劑,藜麥籽油是特殊的油脂,藜麥的礦物元素為皮膚營(yíng)養(yǎng)調(diào)味劑?；谵见溇哂邢字雇春涂拱┑淖饔肹7-9],本研究提出將藜麥提取之后加入手工皂的制作中,研制一種具有藜麥清香氣味和清潔功能的手工皂,為開發(fā)利用藜麥資源探索一條新途徑。

本研究以橄欖油、棕櫚油和椰子油為基礎(chǔ)原料,以藜麥麩皮為添加物,探討不同油脂配比對(duì)手工皂性能的影響,并對(duì)成熟后的藜麥?zhǔn)止ぴ磉M(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

FA3204分析天平(上海衡平儀器有限公司制造);HH-124681012恒溫水浴鍋(常州市瑞華儀器有限公司制造);RE-201D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn));DHG-9023A鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒鼓風(fēng)儀器公司);QE萬(wàn)能粉粹機(jī)(浙江屹立工貿(mào)有限公司);PHS-3C型pH計(jì)(上海雷磁有限公司制造);KQ3200超聲波清洗儀(昆山超聲儀器有限公司生產(chǎn));LSC-50H離心機(jī)(溫州諾標(biāo)儀器有限公司生產(chǎn));冰箱、燒杯、容量瓶、濾紙、模具、玻璃棒等。

1.1.2 原料

橄欖油(金龍魚特級(jí)初榨橄欖油)、椰子油(海南冷榨椰子油)、棕櫚油(天益佳棕櫚油),購(gòu)買于淘寶網(wǎng),藜麥,生產(chǎn)自甘肅省永昌縣。

1.1.3 試劑

NaOH、蒸餾水、H2SO4、KOH、乙醇、AgNO3、NH4SCN、鐵銨礬、鄰苯二甲酸氫鉀、硼酸鈉、酚酞、正丁醇,以上試劑除蒸餾水外,其余均為分析純。

制作工藝流程圖如圖1所示。

圖1 制作工藝流程圖

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 藜麥活性物質(zhì)的提取

將藜麥用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎,過(guò)0.180 mm(80目),稱取10 g后的藜麥粗粉于250 mL的圓底燒瓶中,加入一定量的濃度為80%的乙醇提取液,利用超聲波清洗儀在溫度為60 ℃條件下進(jìn)行提取,提取時(shí)間為1.5 h,再利用離心機(jī)以4 000 r/min離心5 min,將濾液轉(zhuǎn)移至250 mL的容量瓶中,殘?jiān)?0%的提取液進(jìn)行混合均勻。再次進(jìn)行超聲提取,溫度為60 ℃,時(shí)間為1.0 h,再進(jìn)行離心處理,取濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至冷凝回流處滴下最后一滴液體,將濃縮液利用水飽和正丁醇萃取,得到藜麥提取物[10-11]。

1.2.2 藜麥?zhǔn)止ぴ淼闹苽?/p>

準(zhǔn)確稱取方案所確定的橄欖油、椰子油及棕櫚油,傾入一潔凈無(wú)水的500 mL燒杯中,50 ℃水浴加熱融化。然后稱取所需的氫氧化鈉,加入2.5倍的蒸餾水?dāng)嚢枞芙?將其緩慢滴加到融化的油脂中,不斷攪拌直至黏稠漿糊狀,反應(yīng)時(shí)間大約為60 min。然后,量取藜麥粗提物倒入皂液,繼續(xù)攪拌并將皂液傾入模具,凝固后脫模,在陰涼干燥處放置3星期,便可得到藜麥?zhǔn)止ぴ怼?/p>

2 理化指標(biāo)的測(cè)定

2.1 pH值的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取皂樣2.00 g,用蒸餾水溶解,轉(zhuǎn)移至200.0 mL的容量瓶中,定容,搖勻。配制pH值=4.00的鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(稱取在105 ℃干燥1 h的鄰苯二甲酸氫鉀5.07 g加重蒸餾水溶解,定容到500 mL)和pH值=9.18的硼酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(稱取硼酸鈉3.814 4 g加重蒸餾水溶解并定容到100 mL)進(jìn)行校正。將電極、洗滌用水和標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度調(diào)節(jié)至規(guī)定溫度,彼此間的溫度越接近越好,或同時(shí)調(diào)節(jié)至室溫校正。然后用水洗電極,再用待測(cè)溶液潤(rùn)洗。將電極插入試樣中,將電極浸沒,用玻璃棒攪拌使溶液均勻,待顯示屏上的pH值讀數(shù)穩(wěn)定1 min,記錄讀數(shù),平行測(cè)定2次,取平均值兩次測(cè)量之差應(yīng)≤0.1pH值單位。

2.2 總游離堿的測(cè)定

稱取皂樣5.00 g于錐形瓶中,加入95%乙醇溶液進(jìn)行溶解,連接回流冷凝管。加熱至皂樣完全溶解,加入3.0 mL的H2SO4,反應(yīng)手工皂中的游離堿,微微沸騰10 min,冷卻至室溫,加入2～3滴酚酞指示劑,然后用KOH乙醇溶液返滴定過(guò)量的H2SO4溶液[12],滴定至出現(xiàn)淡粉色且30 s內(nèi)不褪色即為終點(diǎn),平行滴定三次。計(jì)算公式如(1):

(1)

式中:m——皂樣的質(zhì)量;

V0——測(cè)定中加入的硫酸的體積,mL;

V1——滴定消耗氫氧化鉀-乙醇溶液的體積,mL;

T0——硫酸溶液的濃度;

T1——?dú)溲趸浺掖既芤旱臐舛取?/p>

2.3 氯化物的測(cè)定

稱取皂樣5.00 g于燒杯中,利用熱水將手工皂溶解后,定量轉(zhuǎn)移到200 mL容量瓶中,加入硝酸及硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液25.0 mL。將容量瓶放置于沸水浴中,直至脂肪酸完全分離且生成大量的氯化銀開始聚集。用自來(lái)水冷卻容量瓶及皂液至室溫,并以水稀釋至刻度,搖勻。通過(guò)干燥的濾紙進(jìn)行過(guò)濾,丟棄最初的10 mL,收集濾液至少110 mL。用100 mL移液管轉(zhuǎn)移濾液100 mL至錐形瓶中,以鐵銨礬做指示劑,大約2～3 mL,劇烈搖動(dòng)下,用NH4SCN溶液滴定過(guò)量的Ag+,恰好反應(yīng)后,NH4SCN與Fe3+反應(yīng)生成Fe[SCN]2+,為紅色,即為滴定終點(diǎn)。平行滴定三次,取平均值?？筛鶕?jù)消耗的NH4SCN溶液的體積計(jì)算氯化物的含量[13],以氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示,計(jì)算公式如(2):

(2)

式中:c1——硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;

c2——硫氰酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;

V——消耗硫氰酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;

0.058 5——實(shí)驗(yàn)中以克表示的氯化鈉的毫摩爾質(zhì)量,g/mmol;

m——實(shí)驗(yàn)中皂樣的質(zhì)量,g。

2.4 水分和揮發(fā)物的測(cè)定

稱取手工皂5.000 0 g(準(zhǔn)確至0.000 1 g),置于預(yù)先在105～110 ℃下于干燥至恒重的稱量瓶中。將盛有試樣的稱量瓶的蓋子稍微打開,置于105 ℃的烘箱中,烘干大約2 h之后,將瓶蓋蓋嚴(yán),取出稱量瓶,放入干燥器中冷卻到室溫,此過(guò)程大約30 min,再進(jìn)行稱量。再烘干1 h,按上述操作,取出稱量瓶,冷卻相同時(shí)間稱量,要求兩次連續(xù)操作稱量結(jié)果不大于0.000 2 g,取最后一次測(cè)量值作為測(cè)量結(jié)果,前后質(zhì)量之差與皂樣質(zhì)量之比即為水分和揮發(fā)物含量[14],按照下式進(jìn)行計(jì)算:

(3)

式中:m——試樣的質(zhì)量,g;

m1——稱量瓶及試樣在烘干前的質(zhì)量,g;

m2——稱量瓶及試樣在烘干后的質(zhì)量,g。

2.5 熱穩(wěn)定性的檢測(cè)

精準(zhǔn)稱取成熟皂樣品和市售皂各5.00 g(精確到0. 01 g)。將皂體樣品和濾紙一同放在50 ℃烘箱中,烘6 h后取出,分別記錄兩份皂體樣品和濾紙的質(zhì)量。再稱量各自濾紙,記錄質(zhì)量。得出各自去皮后的皂體樣品的質(zhì)量。計(jì)算其質(zhì)量變化率,即為熱穩(wěn)定性[15]。計(jì)算公式如下:

(4)

式中:m1——烘干后的質(zhì)量,g;

m2——烘干前的質(zhì)量,g。

2.6 冷穩(wěn)定性的檢測(cè)

將皂體樣品和濾紙一同放在4 ℃冰箱中,冷藏6 h后取出,分別記錄兩份皂體樣品和濾紙的質(zhì)量。再稱量各自濾紙,記錄質(zhì)量。得出各自去皮后的皂體樣品的質(zhì)量。計(jì)算其質(zhì)量變化率,即為冷穩(wěn)定性。計(jì)算公式同(4)。

2.7 去污能力的檢測(cè)

用黑色彩筆在手臂上畫三個(gè)直徑為3 cm的圓,分別用清水、藜麥?zhǔn)止ぴ砗褪惺勰称放频牡南阍泶蜣D(zhuǎn)8圈,然后用水沖洗,對(duì)比清潔效果。

3 結(jié)果與討論

3.1 手工皂的制備

根據(jù)文獻(xiàn)查得椰子油、橄欖油、棕櫚油的油脂皂化值分別為0.190,0.141,0.134,需堿量=油脂質(zhì)量×油脂皂化值。需水量為用堿量的2.5倍。藜麥提取物為10 mL。

按照如下配方設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),對(duì)得到的手工皂進(jìn)行外觀的評(píng)價(jià),結(jié)果見表1。

表1 藜麥?zhǔn)止ぴ淼呐浞郊巴庥^評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)不同配方的手工皂進(jìn)行外觀評(píng)價(jià),最終選擇的制作手工皂的配方為m(橄欖油)∶m(椰子油)∶m(棕櫚油)∶m(藜麥提取物)=25∶25∶50∶10。

3.2 手工皂的質(zhì)量評(píng)價(jià)

3.2.1 藜麥?zhǔn)止ぴ韕H值的測(cè)定

手工皂的pH值在10以下可以使用[9],8～9更接近人的皮膚的pH值,所以效果最佳。但是pH值如果接近7,就會(huì)失去清潔能力。在脫模20 d左右,手工皂的pH值就會(huì)趨于穩(wěn)定,對(duì)剛脫模和脫模20 d后的手工皂分別測(cè)定了pH值,結(jié)果見表2。

表2 手工皂pH值的測(cè)定結(jié)果

表2的結(jié)果顯示,藜麥?zhǔn)止ぴ碓诿撃?0 d后的pH值趨于穩(wěn)定,接近人體皮膚的pH值,適合人體使用,且清潔效果較好。

3.2.2 藜麥?zhǔn)止ぴ淼男阅苤笜?biāo)

所得結(jié)果見表3。

表3 手工皂的性能指標(biāo)

由表3可知,藜麥?zhǔn)止ぴ淼目傆坞x堿≤0.1%,氯化物含量≤1.0%,水分和揮發(fā)物含量<15%,均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中藜麥?zhǔn)止ぴ淼乃趾蛽]發(fā)物略高于市售肥皂和空白皂,藜麥?zhǔn)止ぴ淼穆然锖枯^低,低于市售香皂,熱穩(wěn)定性和冷穩(wěn)定性與其他市售香皂相差不大。

3.2.3 藜麥?zhǔn)止ぴ淼娜ノ勰芰z測(cè)

通過(guò)在手臂上畫圈檢測(cè)其去污能力,發(fā)現(xiàn)用清水直接沖洗的黑圈幾乎沒有變化,藜麥?zhǔn)止ぴ泶蛉_洗過(guò)的已經(jīng)幾乎看不出痕跡,市售皂依舊能看看出少許的痕跡。因此,藜麥?zhǔn)止ぴ淼娜ノ勰芰_(dá)到市售皂的程度,具有清潔能力。

3.2.4 藜麥?zhǔn)止ぴ淼母泄僭u(píng)價(jià)

隨機(jī)請(qǐng)20位體驗(yàn)者根據(jù)外觀、色澤、氣味、清潔效果、潤(rùn)膚效果、泡沫等6項(xiàng)因素進(jìn)行評(píng)分[16-17],賦分為1～10分,0分代表不滿意,10分代表非常滿意。結(jié)果見表4。

表4 藜麥?zhǔn)止ぴ淼母泄僭u(píng)價(jià)結(jié)果

結(jié)果顯示,體驗(yàn)者對(duì)藜麥?zhǔn)止ぴ淼耐庥^、色澤、氣味等均達(dá)到了滿意的程度。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)提取藜麥中的粗提物,將其加入手工皂的制作中,通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)最終確定油脂比例為m(橄欖油)∶m(椰子油)∶m(棕櫚油)∶m(藜麥提取物)=25∶25∶50∶10,以冷制法制得藜麥?zhǔn)止ぴ?通過(guò)檢測(cè)得出藜麥?zhǔn)止ぴ淼膒H值及各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo),符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。且皂體美觀,泡沫豐富,清潔效果良好。本研究為藜麥?zhǔn)止ぴ淼墓I(yè)生產(chǎn)提供了參考,也為挖掘藜麥的利用價(jià)值具有重要的作用。