宋冬冬 董朝春

舒蕾生物科技股份有限公司研發(fā)中心，江西南昌，330000

隨著生活水平的提高，潔面產(chǎn)品逐漸成為人們生活中不可缺少的一部分。潔面產(chǎn)品的類型也日益增多，包括潔面膏、潔面乳、潔面泡泡、潔面粉等，其中潔面泡泡因其豐富細膩的泡沫、便捷的使用感而深受消費者喜愛。皂基體系產(chǎn)品具有起泡性好、清潔力強、洗后清爽的特點，然而較強的脫脂力帶來的洗后緊繃感導(dǎo)致了應(yīng)用的局限性。氨基酸體系潔面產(chǎn)品因其低刺激性、洗后不緊繃等優(yōu)點深受消費者歡迎[1-2]，但其清潔能力較弱，特別對于油性皮膚無法達到清除油脂的效果。何廣文等[3]對皂基/氨基酸復(fù)配型潔面產(chǎn)品的性能進行了研究，表明皂氨型潔面產(chǎn)品實現(xiàn)了洗凈力、溫和性和使用感的良好平衡。

脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉是一種新型陰離子表面活性劑產(chǎn)品，從其化學(xué)結(jié)構(gòu)上看既有皂基的羧酸結(jié)構(gòu)，又嵌有聚氧乙烯醚，使其具有非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的雙重表面化學(xué)性能[4-5]。李芳芳等[6]將月桂醇聚醚-6羧酸鈉與皂基復(fù)配，結(jié)果表明月桂醇聚醚-6羧酸能夠明顯改善皂基潔面泡沫洗后的干澀膚感，促進了皂基潔面泡沫的應(yīng)用。冷新建等[7]研究了常用多元醇對氨基酸潔面泡沫體系的泡沫性能的影響，結(jié)果表明不同的多元醇對氨基酸潔面的泡沫有不同影響。本文以月桂醇聚醚-6羧酸鈉為主，通過復(fù)配不同的氨基酸表面活性劑及多元醇，研究對其泡沫的影響，為選擇合適的搭配提供基礎(chǔ)支持。

1 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

月桂醇聚醚-6羧酸鈉，w＝24%，上?；ㄍ趸瘜W(xué)有限公司；椰油酰甘氨酸鉀，w＝30%，上海中獅科技發(fā)展有限公司；月桂酰肌氨酸鈉，w＝30%，廣州天賜高新材料股份有限公司；椰油酰氨基丙酸鈉，w＝30%，南京華獅新材料有限公司；椰油酰谷氨酸二鈉，w＝30%，上海中獅科技發(fā)展有限公司；甘油，w＝100%，P.T.Musim Mas；丙二醇，w＝100%，陶氏化學(xué)（上海）有限公司；麥芽糖醇，w＝100%，羅蓋特（中國）營養(yǎng)食品有限公司；聚乙二醇-8，w＝100%，陶氏化學(xué)（上海）有限公司；甲基丙二醇，w＝100%，stearinerie dubois；YZ-PM型超級恒溫水浴鍋，上海銀澤儀器設(shè)備有限公司；2151型羅氏泡沫儀，上海銀澤儀器設(shè)備有限公司；C-MAG HS 7型攪拌機，德國IKA公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的制備

將適量水和甘油混合溶解后，根據(jù)表1中的配方比例，將月桂醇聚醚-6羧酸鈉分別與不同類型的氨基酸表面活性劑復(fù)配加入，攪拌均勻，制備出不同的基礎(chǔ)配方。

表1 復(fù)配不同氨基酸表面活性劑對泡沫影響的配方

1.2.2 發(fā)泡力測試

使用羅氏泡沫儀進行泡沫高度測試。測試過程包括硬水的制備和測試。

硬水的制備：取在105 ℃烘箱中恒重4 h的無水氯化鈣5 g和無水硫酸鎂3.7 g，用蒸餾水溶解并定容至5 L。

測試：參考GB/T 29679—2013《洗發(fā)液、洗發(fā)膏》[8]測試方法，稱取2.5 g樣品，加蒸餾水900 mL溶解，再加入1 500 mg/kg硬水100 mL。用漏斗吸取部分試液，潤洗泡沫儀管壁，然后移取適量試液至泡沫儀，使泡沫儀底部液面對標(biāo)準(zhǔn)刻度50 mL處，然后用200 mL定量漏斗，準(zhǔn)確吸取200 mL試液，固定漏斗中心位置，在標(biāo)準(zhǔn)刻度位置打開漏斗旋鈕，使試液流入泡沫儀底部，待試液全部流入底部，開始計時。記錄試液在0 s、2 min、5 min時的泡沫高度。

1.2.3 泡沫穩(wěn)定性測試

將等量的樣品用相同的泡沫泵頭泵出泡沫，置于同一桌面，觀察不同配方的泡沫狀態(tài)及變化情況，主要觀察泡沫綿密程度和泡沫體積，觀察時間點為0 s、2 h。

1.2.4 配方穩(wěn)定性測試

配方穩(wěn)定性測試是在高溫（45±1）℃、常溫（25±1）℃、低溫（4±1）℃三種存儲條件下測試樣品在1個月的穩(wěn)定狀態(tài)。測試過程中，分別將樣品置于3種條件的恒溫箱中，分別存儲4周，在第1天、第7天及第28天時觀察樣品在3種不同條件下的配方穩(wěn)定狀態(tài)。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同氨基酸表面活性劑對月桂醇聚醚-6羧酸鈉性能的影響

本實驗配方中月桂醇聚醚-6羧酸鈉與氨基酸表面活性劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，考察月桂醇聚醚-6羧酸鈉與不同類型的氨基酸表面活性劑在不同復(fù)配比例下對泡沫高度和泡沫穩(wěn)定性等性能的影響。

2.1.1 不同基酸基酸表面活性劑復(fù)配月桂醇聚醚-6羧酸鈉對發(fā)泡力的影響

通過復(fù)配不同比例的氨基酸表面活性劑，研究其對發(fā)泡力的影響，實驗結(jié)果見圖1～圖4。

圖1 不同比例椰油酰甘氨酸鉀對發(fā)泡力的影響

圖2 不同比例椰油酰谷氨酸二鈉對發(fā)泡力的影響

圖3 不同比例月桂酰肌氨酸鈉對發(fā)泡力的影響

圖4 不同比例椰油酰氨基丙酸鈉對發(fā)泡力的影響

從圖中可以看出，隨著椰油酰甘氨酸鉀含量的增加，配方泡沫高度呈明顯下降趨勢，并且泡沫在5 min內(nèi)變大破裂消失的速度也越快，泡沫持久性較差。椰油酰谷氨酸二鈉含量增加到20%時，發(fā)泡力開始明顯減弱，但相比椰油酰甘氨酸鉀，5 min中內(nèi)泡沫量沒有明顯改變，只有當(dāng)含量增加至40%時，泡沫持久性會明顯減弱。這可能與它們抗硬水能力較差有關(guān)[9]，硬水中的鈣鎂離子促使椰油酰谷氨酸二鈉及椰油酰甘氨酸鉀質(zhì)子化，從而減弱其發(fā)泡能力。月桂酰肌氨酸鈉和椰油酰氨基丙酸鈉分別與月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配時，對其發(fā)泡力影響不大，并且5 min內(nèi)泡沫持久性表現(xiàn)也較好。綜上所述，月桂酰肌氨酸鈉、椰油酰氨基丙酸鈉與月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配優(yōu)于椰油酰谷氨酸二鈉、椰油酰甘氨酸鉀。

2.1.2 不同氨基酸基酸表面活性劑復(fù)配月桂醇聚醚-6羧酸鈉對泡沫穩(wěn)定性的影響

通過使用同一泡沫泵，在相同條件下泵出同等量的泡沫，分別比較泵出泡沫的起始狀態(tài)及放置2 h后泡沫狀態(tài)。

圖5為月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配不同比例椰油酰甘氨酸鉀的結(jié)果，其中A' ～E' 分別為A～E靜置2 h后的照片。由此可以看出，當(dāng)配方只有月桂醇聚醚-6羧酸鈉時，泵出的泡沫比較松散且伴隨有大泡泡，椰油酰甘氨酸鉀的加入使得泵出的泡沫變得細膩堅挺。但是隨著椰油酰甘氨酸鉀添加量的增多，泡沫穩(wěn)定性有所下降，2 h后泡沫量減少，這也與其發(fā)泡力測試結(jié)果相一致。

圖5 復(fù)配不同比例椰油酰甘氨酸鉀的潔面泡沫2 h前后照片

圖6為月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配不同比例月桂酰肌氨酸鈉的結(jié)果，其中F' ～J' 分別為F～J靜置2 h后的照片。從圖中可以看出，月桂酰肌氨酸鈉的加入也可以改變泡沫泵出的質(zhì)地，使得泡沫細膩堅挺。并且通過比較2 h后的泡沫狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，隨著添加量的增加，泡沫的穩(wěn)定性也有逐步提升。

圖6 復(fù)配不同比例月桂酰肌氨酸鈉的潔面泡沫2 h前后照片

圖7為月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配不同比例椰油酰氨基丙酸鈉的結(jié)果，其中K' ～O' 分別為K～O靜置2 h后的照片。從圖中可以看出，椰油酰氨基丙酸鈉的加入可以改變泵出泡沫的質(zhì)地，使得泡沫細膩堅挺。但是在泡沫穩(wěn)定性上沒有明顯改善，2 h后泡沫的變化程度基本相同。

圖7 復(fù)配不同比例椰油酰氨基丙酸鈉的潔面泡沫2 h前后照片

圖8為月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配不同比例椰油酰谷氨酸二鈉的結(jié)果，其中P' ～T' 分別為P～T靜置2 h后的照片。從圖中可以看出，椰油酰谷氨酸二鈉的加入可以改變泵出泡沫的質(zhì)地，使得泡沫細膩堅挺。隨著添加量的增加，泡沫的穩(wěn)定性也有所改善，當(dāng)添加量在30%時，2 h后泡沫量雖有所減少但泡沫質(zhì)地仍為細密小泡。

圖8 復(fù)配不同比例椰油酰谷氨酸二鈉的潔面泡沫2 h前后照片

綜上所述，當(dāng)配方只有月桂醇聚醚-6羧酸鈉時，泵出的泡沫比較松散且伴隨有大泡，加入氨基酸表面活性劑可以顯著改善泵出泡沫的質(zhì)地，使得泡沫細膩堅挺。從泡沫穩(wěn)定性來看，復(fù)配不同氨基酸表面活性劑帶來的效果也有所差異，復(fù)配后的配方穩(wěn)定性由強到弱依次為：椰油酰谷氨酸二鈉＞月桂酰肌氨酸鈉＞椰油酰氨基丙酸鈉＞椰油酰甘氨酸鉀。目前普遍認為泡沫的衰變機制有兩個，一個是液膜的排液，另一個是氣體透過液膜的擴散。決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是液膜的強度，而液膜的強度主要取決于表面吸附膜的堅固性[10-11]。氨基酸表面活性劑帶有含負電荷的羧酸根，羧酸根的加入使得氣泡膜兩側(cè)離子頭基間的電性排斥增強，從而阻止膜變薄有利于氣泡的穩(wěn)定性。另外，氨基酸表面活性劑中的酰胺基團具有較強的氫鍵作用，能夠與周圍的水分子形成水化層，水化層體積增大，液膜的排液速度降低，進一步提高了泡沫的穩(wěn)定性[12]。從結(jié)構(gòu)上看，椰油酰谷氨酸二鈉相比其他三個氨基酸表面活性劑，其結(jié)構(gòu)中含有兩個羧酸根，具有較強的電荷排斥力和親水性，因此泡沫穩(wěn)定性更強。月桂酰肌氨酸鈉與椰油酰氨基丙酸鈉在結(jié)構(gòu)上相似，相比于椰油酰甘氨酸鉀在酰胺基團上多了一個烷基取代，從而增大了疏水基團，疏水基團越大，分子在氣液界面上的排列越緊密，小氣泡中的氣體穿過液膜向大氣泡中擴散的越慢，從而有利于氣泡的穩(wěn)定性[13-14]。

2.1.3 不同比例氨基酸基酸表面活性劑復(fù)配月桂醇聚醚-6羧酸鈉的配方穩(wěn)定性

為了驗證復(fù)配不同氨基酸表面活性劑對體系的穩(wěn)定性影響，將配方分別置于不同溫度條件下考察配方的穩(wěn)定性，實驗中各配方的樣品在（25±1） ℃和（40±1） ℃條件下均為透明液體，沒有異常，而在低溫（5±1） ℃條件下穩(wěn)定性見表2。

表2 復(fù)配不同氨基酸表面活性劑對配方低溫穩(wěn)定性影響

從表2中可以看出，復(fù)配不同的氨基酸表面活性劑，樣品在低溫條件下穩(wěn)定性表現(xiàn)也不同。當(dāng)配方只有月桂醇聚醚-6羧酸鈉時，低溫下樣品有白色不溶物析出，樣品為白色混濁狀態(tài)。而當(dāng)體系復(fù)配10%的月桂酰肌氨酸鈉時，體系低溫穩(wěn)定性得到改善，低溫下仍為澄清透明液體。其他氨基酸表面活性劑的改善效果也有所差異，椰油酰氨基丙酸鈉需要添加至20%，椰油酰甘氨酸鉀和椰油酰谷氨酸二鈉則需要添加至30%才可提升低溫穩(wěn)定性。因此，月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配少量的月桂酰肌氨酸鈉即可達到較好的低溫穩(wěn)定性。

2.2 不同多元醇對月桂醇聚醚-6羧酸鈉泡沫的影響

本實驗以月桂醇聚醚-6羧酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，多元醇的添加量為20%，考察不同種類的多元醇（甘油、丙二醇、甲基丙二醇、聚乙二醇-8、麥芽糖醇）在相同添加量下對體系發(fā)泡力的影響，實驗配方見表3。

表3 復(fù)配不同多元醇對泡沫影響的配方

由圖9可以看出，多元醇的加入并不會顯著地改變體系的發(fā)泡力，在泡沫持久性上也沒有很大區(qū)別。而在泡沫穩(wěn)定性上，圖10為月桂醇聚醚-6羧酸鈉加入不同多元醇后的泵出泡沫結(jié)果，圖10中U'～Z' 分別為U～Z靜置2 h后的照片。從圖中可以看出，空白樣品及添加不同多元醇的樣品，泵出的泡沫起始狀態(tài)都較松散。經(jīng)過2 h的放置后，空白樣品的泡沫穩(wěn)定性最佳，其次為添加甘油、麥芽糖醇，而添加甲基丙二醇、聚乙二醇-8、丙二醇的穩(wěn)定性較差，放置后泡沫明顯減少。

圖9 不同多元醇對月桂醇聚醚-6羧酸鈉發(fā)泡力的影響

圖10 添加不同多元醇的泡沫2 h前后照片

3 結(jié)論

本文以月桂醇聚醚-6羧酸鈉為研究對象，考察了不同種類的氨基酸表面活性劑在不同含量下對該體系泡沫性能的影響，以及不同多元醇對其泡沫的影響。結(jié)果表明：

（1）在體系發(fā)泡力上，月桂酰肌氨酸鈉、椰油酰氨基丙酸鈉與月桂醇聚醚-6羧酸鈉復(fù)配優(yōu)于椰油酰谷氨酸二鈉、椰油酰甘氨酸鉀，這可能與不同氨基酸表面活性劑的抗硬水能力有關(guān)。

（2）在泡沫穩(wěn)定性上，氨基酸表面活性劑加入能夠提高月桂醇聚醚-6羧酸鈉的泡沫穩(wěn)定性，這可能是因為氨基酸表面活性劑帶有含負電荷的羧酸根，不僅增加了氣泡膜兩側(cè)離子頭基間的電性排斥，而且增加了水化層的體積，從而阻止膜變薄，有利于氣泡的穩(wěn)定性。復(fù)配后配方穩(wěn)定性由強到弱依次為：椰油酰谷氨酸二鈉＞月桂酰肌氨酸鈉＞椰油酰氨基丙酸鈉＞椰油酰甘氨酸鉀。

（3）在配方穩(wěn)定性上，復(fù)配10%的月桂酰肌氨酸鈉即可改善月桂醇聚醚-6羧酸鈉的低溫穩(wěn)定性，使得樣品在低溫下仍為透明澄清液體，而其他氨基酸表面活性劑則需添加至20%以上。

（4）不同多元醇的添加不會影響月桂醇聚醚-6羧酸鈉的發(fā)泡力，而在泡沫穩(wěn)定性上，添加甘油、麥芽糖醇則優(yōu)于甲基丙二醇、聚乙二醇-8、丙二醇。