油包水型乳化體如何重獲化妝品配方設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者的青睞?

　　簡(jiǎn)介：
　　
　　乳化體是化妝品中使用最為廣泛的載體，因?yàn)樗鼛缀蹩梢詡鬟f所有類型的活性成分：無(wú)論親水型的還是親油型的，并且能夠?yàn)楫a(chǎn)品的質(zhì)地提供很大的選擇空間。乳化體類型本身——油包水型(W/O型)或水包油型(O/W型)，也會(huì)影響乳化體功效的發(fā)揮。例如，很久以前人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，油包水型的乳化體對(duì)于干性皮膚來(lái)說(shuō)是一種非常適合的載體，因?yàn)樗鼈兛梢栽谄つw表面形成一層脂質(zhì)膜，從而有效降低皮膚的經(jīng)皮失水率；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：相比水包油型乳化體，油包水型乳化體不易被水沖刷掉，從而提供了更好的防水和防汗效果。
　　然而，盡管油包水型乳化體擁有巨大的潛在用途，但其在市場(chǎng)上的使用卻受到了限制，原因主要有兩個(gè)：首先，相比水包油型乳化體，油包水型乳化體更難以穩(wěn)定，不便制造；其次，消費(fèi)者不太喜歡它的膚感，在皮膚上不易涂抹，而且用后感覺太油膩。這兩個(gè)原因就導(dǎo)致了油包水型乳化體在化妝品配方師和消費(fèi)者那里難以獲得青睞。
　　本文的目的在于展示一種新型的液態(tài)油包水型表面活性劑，這種表面活性劑克服了上述缺點(diǎn)。特別是，我們將展示這種新型的液態(tài)油包水型表面活性劑的效率，這種表面活性劑不需要復(fù)合乳化劑或者大量的蠟就可以使乳化體系得以穩(wěn)定。同時(shí)，我們還將公開一種易于操作的冷配油包水乳化技術(shù)，該技術(shù)在乳化加工階段只需要消耗較低的能量。
　　本文另一個(gè)目的是要證明這種乳化劑能夠大大改善油包水型乳化體的使用感覺，給消費(fèi)者以清新和輕盈的膚感，重新引起消費(fèi)者對(duì)油包水型乳化體的興趣。
　　
　　研究和討論：
　　
　　該研究第一部分的目的是檢測(cè)一種新型液態(tài)油包水型表面活性劑對(duì)經(jīng)典的油包水型乳化體的穩(wěn)定效率，同時(shí)檢測(cè)其改善消費(fèi)者使用膚感的效果。
　　該研究所面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)是如何將熟知的水包油型烷基糖苷乳化劑的柔和感引入油包水型乳化體。這種新的乳化體系實(shí)際上是脂肪醇，烷基糖苷和高分子表面活性劑的組合(表1-代碼N.E)。
　　通過(guò)三個(gè)簡(jiǎn)單的油包水型乳化體基質(zhì)(見表2)對(duì)最新的油包水型乳化劑系列(見表1)的乳化力進(jìn)行篩選，這三個(gè)簡(jiǎn)單的油包水型乳化體基質(zhì)包括兩個(gè)無(wú)蠟配方和一個(gè)含蠟配方，使用一般的熱加工工藝制備而成。多年以來(lái)，人們對(duì)現(xiàn)代乳化體質(zhì)地的要求實(shí)際上導(dǎo)致了油包水型乳化體一般構(gòu)成的變化，即使用越來(lái)越少的蠟和越來(lái)越多的水，以達(dá)到輕薄細(xì)膩的質(zhì)地。然而矛盾的是，為了維持乳化體系良好的穩(wěn)定性，則在高油相比例時(shí)添加蠟。
　　
　　
　　制造過(guò)程：
　　
　　加熱有助于促進(jìn)連續(xù)為油相的乳化體的生產(chǎn)，首先是因?yàn)榧訜釡p少了水相分子間的粘附力，第二是因?yàn)榧訜岽偈贡砻婊钚詣┑挠H水親油平衡值(HLB)發(fā)生了改變，變得更為親脂。但是由于水相中分子間的引力相對(duì)較大，乳化過(guò)程中還是需要提供大量的能量，以將水相切割為細(xì)小的液滴。依據(jù)傳統(tǒng)的工藝，油相和水相均被加熱到80℃，然后水相直接一次性加入到油相中進(jìn)行乳化(直接法)?；旌弦涸谵D(zhuǎn)子速度為8000轉(zhuǎn)／分的均質(zhì)乳化器(Silverson^TM均質(zhì)乳化器)中被高速剪切乳化4分鐘，然后在(攪拌器)適度的攪拌下冷卻。
　　表3中的結(jié)果顯示了新型油包水乳化基質(zhì)(N.E)高效的乳化力，與其他測(cè)試的基準(zhǔn)液體乳化劑相比，N.E的乳化力大致與基準(zhǔn)乳化劑B3的乳化力相當(dāng)。新型的液體油包水型乳化基質(zhì)N.E在不需要復(fù)合乳化劑或者大量蠟的情況下就可以使乳化體系得以穩(wěn)定。而且，從液態(tài)或質(zhì)地稀薄易于涂抹的乳化體到含蠟或不含蠟的膏霜，N.E都能發(fā)揮作用，主要取決于油相的性質(zhì)。相反，B3主要應(yīng)用于含有蠟的膏霜，而B1主要應(yīng)用于液體乳化體的制備，對(duì)乳化體的組成沒有限制。除與石蠟油制備的乳化體之外，采用新型油包水型乳化基質(zhì)N.E制備的乳化體的微觀結(jié)構(gòu)，比用B1乳化劑制備的乳化體的微觀結(jié)構(gòu)都要更為細(xì)膩。(如表4所示)
　　
　　這種新的油包水型乳化劑為液態(tài)，因此其在低溫時(shí)也能夠發(fā)揮作用，生成穩(wěn)定的乳化體。下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)加以證明：采用優(yōu)化的乳化工藝，通過(guò)N.E進(jìn)行乳化形成一個(gè)簡(jiǎn)單的基質(zhì)(表5)，同時(shí)與B3和B1(以前所篩選到的性能最佳的基準(zhǔn)乳化劑)所形成的乳化體進(jìn)行比較，以證明其優(yōu)異的性能；各乳化體所比較的特性如表6中所示。
　　
　　制造步驟(乳化體200克)：
　　
　　低溫條件下，建議逐步緩慢地添加水相，以形成更為穩(wěn)定的油包水型乳化體。依據(jù)一般的工藝，水相在一分鐘內(nèi)加入到油相中，加入的過(guò)程中混合液在轉(zhuǎn)子速度為4000轉(zhuǎn)／分的均質(zhì)乳化器(Silverson^TM均質(zhì)乳化器)中被高速剪切乳化，水相加入完成后在8000轉(zhuǎn)／分的速度下乳化4分鐘以上，乳化完成后用攪拌器以200轉(zhuǎn)／分的速度攪拌10分鐘。(對(duì)于B3來(lái)說(shuō)，由于其形態(tài)為膏狀，所以必須在油相中將其加熱到40℃融化后，才能制造乳化體)。
　　
　　由10位專家組成感官分析小組，分別在前臂內(nèi)側(cè)使用這三種乳化體，以對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)進(jìn)行之前的專家培訓(xùn)階段，采用兩個(gè)參考乳化體(一個(gè)使用烷基糖苷乳化的水包油型乳化體——1號(hào)樣品和一個(gè)使用傳統(tǒng)的基準(zhǔn)乳化劑乳化的油包水型乳化體——2號(hào)樣品)對(duì)專家進(jìn)行培訓(xùn)。圖6a和圖6b的結(jié)果表明：包含這種新型液體油包水型乳化劑N.E的乳化體在肌膚上易于涂抹，具有柔軟的質(zhì)地(由其中所含的烷基糖苷所賦予)和細(xì)滑的膚感，用后感覺不油膩。
　　該研究的第一部分表明，在經(jīng)典的油包水型產(chǎn)品和操作的簡(jiǎn)便性方面，該新型液體油包水型乳化劑N.E，由于其液體的形態(tài)，良好的穩(wěn)定效果和優(yōu)異的膚感而成為一個(gè)很好的折衷選擇。預(yù)期中烷基糖苷結(jié)構(gòu)所賦予乳化體典型的柔軟效果，深受感官評(píng)價(jià)專家的贊賞。除此之外，該新型乳化劑賦予乳化體不油膩不粘厚的使用膚感，比以往任何一款油包水型乳化體都更為接近水包油型乳化體。
　　這種新型油包水型乳化劑的優(yōu)點(diǎn)之一是具有良好的穩(wěn)定性，這主要是得益于連續(xù)的油相與礦物成分具有良好的兼容性，可以幫助輕基配方乳化體或保護(hù)性防曬乳化體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期持久穩(wěn)定。
　　在第二部分，研究發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的油包水型乳化體，這種新型液體油包水型乳化劑N.E即使在水相含量非常高(80％到95％)的乳化體中也能夠發(fā)揮作用，通過(guò)一種簡(jiǎn)便的低溫乳化過(guò)程，只需要消耗較少的能量就可以實(shí)現(xiàn)。將少量的親脂性物質(zhì)添加到大量的親水膠體中，然后輕輕攪動(dòng)進(jìn)行乳化，進(jìn)行連續(xù)油相乳化體生產(chǎn)，我們稱這種新型的乳化體為“凝膠鎖”。
　　
　　親脂相中表面活性劑系統(tǒng)的性能，以及聚合物凝膠親水相的流變學(xué)特性在最初的幾分鐘共同導(dǎo)致了相轉(zhuǎn)化，也就是凝膠相快速的內(nèi)在化。內(nèi)在化凝膠的粘度足以使內(nèi)相位液滴分散良好，因此無(wú)需生產(chǎn)油包水型乳化體慣常所需的高速剪切攪拌。
　　結(jié)果表明，大部分的受測(cè)試油相所形成的“凝膠鎖”乳化體都顯示非常輕薄的外觀與微觀結(jié)構(gòu)。此外，還獲得了表面活性劑和最佳的聚合物的最適組合，其中聚合物即使在沒有穩(wěn)定蠟的條件下也可以賦予乳化體完美的穩(wěn)定性。
　　得益于連續(xù)油相的結(jié)構(gòu)和高飽和度的水相膠體，“凝膠鎖技術(shù)”使得乳化體的感官評(píng)價(jià)發(fā)生了顯著的變化。這是一種非常令人驚喜的質(zhì)地，在使用的過(guò)程中使人倍感清新，同時(shí)其質(zhì)地均勻柔和絲綿的膚感，給人一種不油膩的柔和感覺。這種特殊的膚感是一種以油相為連續(xù)介質(zhì)的乳化體所意想不到的，這也將成為油包水型乳化體重獲消費(fèi)者青睞的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
　　“凝膠鎖”配方的成功取決于三個(gè)主要因素：加工工藝本身，凝膠的特性，當(dāng)然還有乳化系統(tǒng)的性能。
　　首先，凝膠反轉(zhuǎn)步驟的成功取決于凝膠自身的特性：粘度和流變學(xué)特性。
　　
　　聚合物在不同階段都發(fā)揮了關(guān)鍵作用：
　　一添加親油相之后，進(jìn)行攪拌時(shí)凝膠狀的水相開始破碎。凝膠的粘度阻止了水相液滴立即聚結(jié)，讓親油性表面活性劑可以有充足的時(shí)間遷移到界面。顯然，如果聚合物是強(qiáng)抗流動(dòng)性的或者是觸變性的，即使在溫和的攪拌，其粘度特性也會(huì)受到強(qiáng)烈的影響，那樣的話該聚合物在凝膠反轉(zhuǎn)乳化過(guò)程中就不合適了。使用合成離子聚合物進(jìn)行凝膠反轉(zhuǎn)乳化，可使乳化體在制備的可行性和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)更為優(yōu)秀。同時(shí)，液態(tài)聚合物的使用也減少了乳化過(guò)程中的能量消耗。
　　－在任何乳化過(guò)程中，內(nèi)相液滴能否分散成良好的小液滴取決于所使用的剪切應(yīng)力和外部介質(zhì)的粘度(粘性應(yīng)力)。在凝膠反轉(zhuǎn)乳化過(guò)程中，凝膠的粘度有利于內(nèi)相液滴分散成良好的小液滴。
　?。詈螅?dāng)通過(guò)凝膠反轉(zhuǎn)乳化過(guò)程獲得油包凝膠乳化體時(shí)，聚合物由于其離子特性在內(nèi)相中與表面活性劑的極性疏水端相連，從而加強(qiáng)了界面膜的凝聚力(鹽效應(yīng))，在傳統(tǒng)上，制造商添加氯化鈉或硫酸鎂以產(chǎn)生鹽效應(yīng)，用于制備油包水型乳化體，也是基于相同的原理。
　　
　　對(duì)于每一個(gè)油相成分，可以確定一個(gè)臨界粘度，超過(guò)此臨界粘度時(shí)，相反轉(zhuǎn)乳化過(guò)程才能成功。對(duì)50個(gè)“凝膠鎖”配方(配方成分見表8)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)研究，配方中使用了兩類合適的液體凝膠聚合物。結(jié)果表明：當(dāng)水凝膠的粘度高于20 000mPa.s時(shí)(圖9)反轉(zhuǎn)乳化可以獲得很高的成功率。
　　
　　制造過(guò)程：
　　
　　所有配方的制備都是在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上進(jìn)行的，使用一個(gè)攪拌器，乳化體制備量為200克。將油相A直接添加到水凝膠相B中，然后以300轉(zhuǎn)／分左右的速度溫和攪拌，使凝膠發(fā)生反轉(zhuǎn)乳化，最后持續(xù)溫和攪拌10分鐘，完成制備。
　　乳化系統(tǒng)也被證明是一個(gè)臨界參數(shù)，它有兩個(gè)要求指標(biāo)：效率和流動(dòng)性，因?yàn)槟繕?biāo)是保持低溫過(guò)程。迄今為止，油包水型乳劑獲得了最佳性能，特別是利用了高分子表面活性劑，它通過(guò)其蜂窩狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生厚厚的界面膜，具有很強(qiáng)的空間位阻斥力，有效地防止凝聚。然而，乳化系統(tǒng)必須迅速轉(zhuǎn)移到界面，以促進(jìn)這一進(jìn)程。在這方面，新型的油包水型乳化基質(zhì)N.E通過(guò)將聚合物表面活性劑的空間位阻穩(wěn)定效應(yīng)與烷基糖甘結(jié)構(gòu)(可以快速移動(dòng)到界面的小分子)的高移動(dòng)性相結(jié)合，改進(jìn)了聚合物表面活性劑的性能。
　　
　　通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)配方(表10)，選擇合適的液體聚合物，對(duì)新型油包水型乳化基質(zhì)N.E，B1和B3(在研究的第一部分已證明為最有效的基準(zhǔn)乳化劑)進(jìn)行了比較評(píng)估。
　　表11中的結(jié)果表明新型乳化基質(zhì)N.E具有優(yōu)異的乳化效率，可以迅速包埋凝膠從而增加“凝膠鎖”配方的可行性。N.E是兼顧可行性和穩(wěn)定性的最佳選擇。
　　以新型液體油包水型乳化基質(zhì)N.E為焦點(diǎn)，研究了油相性質(zhì)對(duì)“凝膠鎖”配方(配方基質(zhì)如表12所示，其中水凝膠相占90％)可行性和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果(表13)表明“凝膠鎖”技術(shù)對(duì)油相性質(zhì)的多功能性使其可以應(yīng)用于各類油相：礦物油，脂類，植物油。對(duì)于一些油如更難穩(wěn)定的硅酮，可以適當(dāng)優(yōu)化乳化劑使用劑量，或是將這種油與不同性質(zhì)的其他油相結(jié)合。
　　通過(guò)許多不同油相的配方試驗(yàn)，“凝膠鎖”配方細(xì)膩的微觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到證實(shí)，盡管在制造過(guò)程中使用了較低的能量，圖14中的一些例子可以加以說(shuō)明。
　　最后，“凝膠鎖”配方的可行性在更大的規(guī)模進(jìn)行了驗(yàn)證：2kg，8kg，50kg，然后生產(chǎn)過(guò)程在工業(yè)化規(guī)模得到了驗(yàn)證。帶葉片的框式攪拌系統(tǒng)，作為現(xiàn)在我們客戶的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)工具，使得工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)變得輕松簡(jiǎn)單。要強(qiáng)調(diào)的是，混合油水兩相的方法是一種間接方法(將外連續(xù)相加入內(nèi)相)，這對(duì)于油包水型乳化體來(lái)說(shuō)是相當(dāng)不尋常的，但在工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模時(shí)卻是更合理的，尤其當(dāng)內(nèi)相占主導(dǎo)地位時(shí)。此外，還可以使用“一鍋法”的方法：將水加入混合容器中，聚合物被分散獲得凝膠相。然后將油相的各種成分直接添加到凝膠相中，開始低溫?cái)嚢?，使凝膠反轉(zhuǎn)乳化。這種“一鍋法”的方法往往得到好評(píng)，因?yàn)樗蟠鬁p少了清洗步驟(只使用一個(gè)容器)，再次為制造商提高了生產(chǎn)效率。
　　
　　
　　結(jié)論：
　　
　　這項(xiàng)研究證明了一種新型液體油包水型乳化基質(zhì)令人感興趣的優(yōu)異性能，它含有烷基糖苷結(jié)構(gòu)(APG)，將乳化體良好的穩(wěn)定性和對(duì)傳統(tǒng)油包水型乳化體膚感的改善結(jié)合起來(lái)，其中乳化體膚感的改善是通過(guò)發(fā)揮APG典型的柔軟性(在水包油型乳化體中已經(jīng)為人們所熟知)達(dá)到的。
　　更重要的是，研究發(fā)現(xiàn)，這一新型液體油包水型乳化基質(zhì)使“凝膠鎖”配方在低溫下進(jìn)行加工生產(chǎn)成為可能，并且能量消耗更少，生產(chǎn)速度更快。在未來(lái)十年中，“凝膠鎖”這一概念對(duì)于油相為連續(xù)相配方的重要性，將和今天膏霜、凝膠對(duì)于水相為連續(xù)相配方的重要性相當(dāng)。該乳化系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿κ嵌喾矫娴模嚎梢耘c許多活性物質(zhì)兼容，與礦物填料／防曬劑兼容等等?！澳z鎖”配方另一個(gè)大的令人感興趣的優(yōu)點(diǎn)是它們顯著不同的清新膚感很有可能重獲消費(fèi)者的青睞。
　　
　　編輯　林