谷氨酸皂的制備及性能研究

譚曉延 楊曉珊

(1.廣州市嬌蘭化妝品有限公司，廣東廣州，510080)

氨基酸皂是近年來興起的一種新型香皂，其最大的特點(diǎn)是利用氨基酸表面活性劑代替脂肪酸鹽作為主要表面活性劑。氨基酸皂的pH為弱酸性，且氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)，所以，氨基酸皂具有溫和、對(duì)皮膚親和性好、生物降解性良好、干后皮膚柔軟不緊繃等諸多優(yōu)點(diǎn)，長期使用也不會(huì)對(duì)皮膚造成傷害，對(duì)環(huán)境和生物體的安全性高[2]。氨基酸皂符合當(dāng)今洗護(hù)用品的流行趨勢，迎合了消費(fèi)者群體對(duì)健康自然的追求，被越來越多地應(yīng)用于中高端洗護(hù)用品中。

傳統(tǒng)的冷制皂和熱制皂都是以脂肪酸鹽為主要表面活性劑的脂肪酸皂。脂肪酸皂的pH為堿性，脫脂力強(qiáng)，洗后肌膚緊繃感強(qiáng)烈，長期使用會(huì)使角質(zhì)層變薄，對(duì)皮膚有較大的刺激性和傷害，并且在硬水中使用時(shí)會(huì)與鈣離子反應(yīng)產(chǎn)生不溶性的鈣皂[3]。

谷氨酸系表面活性劑是一款性能優(yōu)良、性質(zhì)溫和的氨基酸陰離子表面活性劑，不僅具有良好的洗凈力和發(fā)泡力，而且具有良好的生物降解性和安全性，谷氨酸系表面活性劑也具有抑菌效果，常用于兒童洗滌制品和皮膚病患者，也可與其他表面活性劑復(fù)配，具有協(xié)同增效作用。谷氨酸皂pH為弱酸性，約為5.5，接近人體皮膚的pH值，使用后皮膚感覺光滑、柔軟；對(duì)皮膚刺激性低, 特別適用于濕疹皮炎患者及嬰兒；適用于在硬水中洗滌且不在浴缸壁殘留皂垢[4]。

為了制備性能溫和的谷氨酸皂，擬以月桂酰谷氨酸及其鈉鹽為主表面活性劑，復(fù)配適量的山梨（糖）醇和1,3-丙二醇作為保濕劑、香精作為芳香劑、甲基椰油?；；撬徕c為助表面活性劑，通過改變中和劑、谷氨酸鈉表面活性劑、增稠劑的種類和用量，采用單因素輪換法，篩選出最佳配方，對(duì)其感官和理化指標(biāo)、洗凈力及油脂清除率等進(jìn)行測試，并對(duì)多名受試者進(jìn)行問卷調(diào)查。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及設(shè)備

ML1602/02電子天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司；RW20 D S025攪拌機(jī)，德國IKA公司；SEVEN EASY型pH計(jì)，梅特勒-托利多（上海）有限公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州澳華儀器有限公司；CS501型羅氏泡沫儀，廣州博納儀器有限公司；SPX-250BX生化培養(yǎng)箱，天津市泰斯特儀器有限公司；DW-40L348醫(yī)用低溫保存箱，青島海爾特種電器有限公司；JSCC三聯(lián)攪拌攪拌機(jī)，日光化學(xué)貿(mào)易（上海）有限公司；圓形香皂硅膠模，方形香皂硅膠模，市售。

1.2 化學(xué)試劑

AG01，月桂酰谷氨酸粉末（含量為100%），長沙普濟(jì)生物集團(tuán)；LG95U，月桂酰谷氨酸鈉粉末（含量為100%），廣州天賜高新材料股份有限公司；1,3-丙二醇，美國杜邦；山梨（糖）醇，法國羅蓋特；PUREACT WS CONC，甲基椰油?；；撬徕c膏體（含量為30%），科萊恩化工；氫氧化鈉，分析純，含量為96%，廣州西隴化工；氯化鈉，分析純，廣州西隴化工；DM638，化學(xué)名稱PEG-150二硬脂酸酯，廣州道明；DOE-120，化學(xué)名稱PEG-120甲基葡糖二油酸酯，路博潤特種化工；三乙醇胺，陶氏化學(xué)；氫氧化鉀，含量為90%，天津優(yōu)利德公司；TCW50042快樂（香水香型），麗華（廣州）香精香料股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 中和劑種類和用量的篩選（表1，表2）

1.3.2 氨基酸表面活性劑用量的篩選（表3）

1.3.3 增稠劑種類和用量的篩選（表4）

1.3.4 配方工藝

（1）把B相中的物料混合，攪拌到完全溶解，降至室溫備用；

（2）把A相中的物料加入到潔凈的燒杯中，放置于85℃的水浴鍋中，靜置溶解；

（3）待完全溶解后開啟攪拌，轉(zhuǎn)速為105r/min，加入預(yù)處理好的B相，85℃水浴鍋保溫?cái)嚢?5min；

（4）加入C相，85℃水浴鍋保溫?cái)嚢?5min，然后攪拌降溫；

（5）溫度降至70℃加入D相，繼續(xù)攪拌降溫；

（6）觀察變渾濁溫度點(diǎn)，在渾濁點(diǎn)溫度時(shí)調(diào)整攪拌速度至145r/min，繼續(xù)攪拌降溫1℃入模；

（7）放置一夜后脫模。

表1 中和劑種類對(duì)谷氨酸皂影響的配方

表2 中和劑的用量對(duì)谷氨酸皂影響的配方

1.4 性能測試

1.4.1 感官性能評(píng)價(jià)

取樣品在室溫和非陽光直射下目測外觀是否細(xì)膩，皂塊表面是否有晶體析出；用嗅覺鑒別是否有異味。

1.4.1 感官性能評(píng)價(jià)

將樣品與去離子水按照1:9比例稀釋后測量。具體方法：準(zhǔn)確稱取2.0g樣品于小燒杯中，加入經(jīng)煮沸冷卻后的去離子水至20.0g，并不斷攪拌至均勻，冷卻至室溫用校正后的pH計(jì)測量[5]。

表3 氨基酸表面活性劑的用量對(duì)谷氨酸皂影響的配方

表4 增稠劑種類和用量對(duì)谷氨酸皂影響的配方

1.4.3 硬度測試

用手掰香皂的邊緣部位，如果香皂破裂或散開，則香皂太軟。如果香皂略有凹陷或下沉，則香皂硬度合適。如果香皂沒有外形變化，則香皂太硬。

1.4.4 耐熱及耐寒測試

將樣品裝入密封塑料盒中，分別置于42 ℃、50℃的生化培養(yǎng)箱及-10℃的醫(yī)用低溫保存箱中，30天后取出，觀察是否有變軟、析出晶體等現(xiàn)象或其他明顯性狀差異。

1.4.5 泡沫高度測試

稱取實(shí)驗(yàn)樣品2.5克，加蒸餾水900ml溶解，再加入1500mg/kg硬水100mL，將溶液置于（40±0.5）℃恒溫水浴鍋中陳化，從把水溶液陳化開始總時(shí)間30分鐘內(nèi)，采用羅氏泡沫儀進(jìn)行發(fā)泡力測試并記錄讀數(shù)[6]。

1.4.6 防腐挑戰(zhàn)測試

對(duì)谷氨酸皂的防腐挑戰(zhàn)測試采用德國舒美koko挑戰(zhàn)測試方法。菌譜：銅綠假單胞菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、黑曲霉、藤黃微球菌、日溝維腸桿菌、熒光假單胞菌、惡臭假單胞菌、肺炎克雷伯氏菌、繩狀青霉。三至五代的單獨(dú)培養(yǎng)的8種細(xì)菌3種真菌混合，1%接種至25g樣品中，每周一次，重復(fù)六周接種，細(xì)菌105-106；真菌104-105；混合均勻25℃放置一周后檢測，TSA和SDA平板劃線，半定量檢測，同樣重復(fù)6次。

判斷標(biāo)準(zhǔn)：綜合6輪結(jié)果，6次均不生長則通過挑戰(zhàn)A標(biāo)準(zhǔn)；出現(xiàn)一個(gè)+菌的生長通過B標(biāo)準(zhǔn)；兩個(gè)+菌及以上，防腐挑戰(zhàn)失敗。A、B標(biāo)準(zhǔn)都代表著通過防腐挑戰(zhàn)。

1.4.7 使用效果評(píng)價(jià)

挑選20名敏感肌膚的志愿者連續(xù)用谷氨酸皂洗臉一周，并分別對(duì)洗時(shí)的皮膚刺激性，洗后的清潔度、油膩感、順滑度、舒適感、緊繃感等6方面打分，最后結(jié)果取其算術(shù)平均值[1]。

2 結(jié)果與討論

2.1 谷氨酸皂中和劑種類及其用量的選擇

從表6及圖2可以得出：當(dāng)氫氧化鈉用量為4.46%（即谷氨酸中和率約26.2%）時(shí)，制得的氨基酸皂硬度合適，中和率低(約22.6%)則料體偏軟，中和率高(約29.6%)，則膏體太硬。料體的硬度主要取決于皂塊，即谷氨酸鈉的含量，即谷氨酸鈉結(jié)晶析出后形成皂塊的硬度。如果配方中谷氨酸鈉含量低，則形成的皂塊少，料體表現(xiàn)為不夠硬。如果配方中谷氨酸鈉含量高，相應(yīng)形成的皂塊多，則料體表現(xiàn)為太硬。所以配方中氫氧化鈉的含量以4.46%(中和率約26.2%)合適。

表5 中和劑的測試結(jié)果

圖1 不同中和劑制得的谷氨酸皂

2.2 氨基酸表面活性劑用量的選擇

從表7及圖3可以得出：氨基酸表面活性劑的增加對(duì)泡沫影響并不大，但對(duì)膏體的硬度影響很明顯。由于氨基酸皂中谷氨酸及其鈉鹽含量較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了臨界膠束濃度，大量的氨基酸表面活性劑形成膠束并沒有散開，所以對(duì)泡沫高度的影響并不大。但是，如果氨基酸表面活性劑含量偏低，形成的谷氨酸鈉皂團(tuán)少，則谷氨酸皂會(huì)偏軟。相反，如果氨基酸表面活性劑含量高，形成的谷氨酸鈉皂團(tuán)多，則谷氨酸皂會(huì)偏硬。所以，谷氨酸含量為30.15%、谷氨酸鈉含量為4.5%時(shí)，則谷氨酸皂的硬度合適。

2.3 增稠劑的選擇

從表8及圖4可以得出：分別使用1%增稠劑DM638、DOE-120制得的谷氨酸皂太硬，這是因?yàn)镈M638、DOE-120能加速和增強(qiáng)谷氨酸皂的固化而變硬。使用1%增稠劑氯化鈉制得的谷氨酸皂略硬，這是因?yàn)槁然c能促進(jìn)氨基酸皂團(tuán)的析出，表現(xiàn)為硬度有所增加。而在配方中不添加增稠劑DM638、DOE-120，則制得的谷氨酸皂硬度較合適，且又能有效地降低生產(chǎn)成本。

表6 中和劑氫氧化鈉不同用量的測試結(jié)果

圖2 不同氫氧化鈉用量制得的谷氨酸皂

表7 氨基酸表面活性劑用量的測試結(jié)果

圖3 不同用量氨基酸表面活性劑制得的谷氨酸皂

表8 不同增稠劑的測試結(jié)果

我們增加50℃的耐熱測試，主要是模擬南方夏天高溫天氣及出口海上運(yùn)輸面臨連續(xù)高溫的情況。從圖4可發(fā)現(xiàn)：配方1制得的樣品明顯變軟。而配方8、配方9、配方10的樣品沒有明顯變化。因此，我們認(rèn)為配方10的樣品能滿足穩(wěn)定性及硬度的要求。

2.4 試用問卷調(diào)查反饋情況

試驗(yàn)配方10制得的谷氨酸皂發(fā)放給20位試驗(yàn)者試用，調(diào)查問卷20 份，其評(píng)價(jià)指標(biāo)包括產(chǎn)品清潔度、刺激性、舒適感、緊繃感、油膩感、順滑度等，最終評(píng)價(jià)結(jié)果采用算術(shù)平均值統(tǒng)計(jì)，結(jié)果列入表9。

由表9可知：配方10制得的谷氨酸皂使用情況良好，平均分均在4.5以上，大部分受試者認(rèn)為該氨基酸皂泡沫豐富、細(xì)膩，潔面后感覺清潔、滑爽、舒適，無刺激、不油膩、無緊繃感。

表9 使用效果評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論

針對(duì)氨基酸皂硬度低、消耗快、不耐用、易變色的缺點(diǎn)，以月桂酰谷氨酸和月桂酰谷氨酸鈉為表面活性劑，制備了一款不需添加防腐劑的新型谷氨酸皂。研究表明：當(dāng)添加AG01含量為30.15%、LG95U含量為4.5%、山梨（糖）醇含量為23.4%、1,3-丙二醇含量為16.2%、氫氧化鈉含量為4.46%、氯化鈉含量為1%、PUREACTWS CONC含量為5.4%、TCW50042快樂（香水香型）含量為0.1%、水含量為14.79%時(shí)制得的純氨基酸皂硬度適宜、泡沫豐富綿密、清潔力適中，溫和不刺激且不需添加防腐劑，特別適合孕婦、嬰幼兒、敏感肌膚和痘痘肌膚使用，具有較強(qiáng)的市場競爭力。