表面活性劑在化妝品中的應(yīng)用與安全研究進展

牛曉娜，王紹君，王建生，代紅靈

（陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院，陜西 漢中 723001）

前言

隨著科技及社會的發(fā)展，人們使用化妝品的安全意識在不斷增強。尋求更安全的添加劑對于化妝品行業(yè)的發(fā)展將起到越來越關(guān)鍵的作用。同時，在化妝品的研發(fā)過程中，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能與技術(shù)上的要求也在日益提高。因此，作為化妝品主要原料之一的表面活性劑的最新研究進展一直備受關(guān)注。

化妝品是以涂抹、噴灑或者其他相似的方法作用于人體（膚、發(fā)、指、趾、唇、齒等）的個人護理產(chǎn)品，它可以達到清潔、保養(yǎng)、美化、修飾和改變外觀等效果，或者用以修正人體異味，保持良好的身心狀態(tài)。如何提高化妝品的安全性、功效性、環(huán)保性是化妝品配方研究的熱點和永恒主題。在配方設(shè)計和產(chǎn)品使用時，表面活性劑是化妝品多種功能性作用所必不可少的基本成分，其功能主要包括潤濕、乳化、分散、増溶、起泡、消泡和洗滌去污等。因此，表面活性劑的安全性絕對是是化妝品配方設(shè)計時首先要考慮的因素。本文簡要介紹了表面活性劑的特點及分類，重點綜述表面活性劑在化妝品中的安全應(yīng)用。

1 化妝品用表面活性劑的分類及作用

表面活性劑包括一般表面活性劑和特殊表面活性劑，適用于化妝品的主要是特殊表面活性劑，如硅氧烷表面活性劑、硅酮表面活性劑和生物表面活性劑等。根據(jù)離子型態(tài)，這些表面活性劑又可以分為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子表面活性劑[1]。

根據(jù)原料來源的不同，化妝品用表面活性劑又可簡單地劃分為合成表面活性劑、天然表面活性劑和生物表面活性劑。隨著高效、安全等理念深入人心，以傳統(tǒng)表面活性劑為主要原料的化妝品已不能滿足人們對于“美麗”、“健康”雙贏的要求。當然，使用表面活性劑的目的及其體系也隨之越來越趨于多樣化。

天然表面活性劑[2]是植物提取物或者以植物提取物（如天然油脂等）為原料生產(chǎn)的表面活性劑，它可以解決傳統(tǒng)表面活性劑生產(chǎn)過程中所帶來的能源消耗、生態(tài)污染等弊端。化妝品所用的天然表面活性劑主要包括磷脂類表面活性劑、氨基酸表面活性劑、蔗糖酯和一些生物表面活性劑。作為天然表面活性劑領(lǐng)域最具應(yīng)用潛力的品種之一，生物表面活性劑[3]是由細菌、真菌和酵母等多種微生物產(chǎn)生的具有表面活性劑特征的化合物，它具有很好的選擇性、專一性和生物結(jié)構(gòu)多樣性，可顯著降低表面張力、穩(wěn)定乳狀液、降低臨界膠束濃度等，具備一般化學表面活性劑所無法企及的優(yōu)點，因而已廣泛應(yīng)用到各種化妝品中。

2 化妝品用表面活性劑的要求

化妝品如果配方設(shè)計存在缺陷，就可能在使用過程中引起皮膚異常反應(yīng)，進而在某種程度上會影響人的情緒或健康。所以，生產(chǎn)化妝品的原料不能與人體發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，即必須對皮膚、毛發(fā)、眼膜等無刺激、無毒性，并具有良好的外觀、膚感和良好的涂抹性及舒展性。

2.1 衛(wèi)生指標

為避免在使用、貯藏時出現(xiàn)微生物污染等安全隱患，化妝品在配方設(shè)計時應(yīng)充分考慮表面活性劑的相關(guān)性能。作為直接與皮膚接觸的產(chǎn)品，化妝品在衛(wèi)生性能方面的要求比其他產(chǎn)品會高很多。應(yīng)用于化妝品中的表面活性劑的衛(wèi)生指標主要有重金屬含量、微生物含量、國家明令禁止的物質(zhì)及其他有毒物質(zhì)含量。歐洲理事會76/769/EEC指令有關(guān)限制某些有毒物的銷售、使用、制備的第26號修正案指出：各領(lǐng)域使用的壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚限量必須從1.0%降至0.1%，而且要求化妝品用表面活性劑必須具有抗微生物污染的性能。

2.2 安全性

如前所述，化妝品使用時會與人的皮膚直接接觸，因此其安全性能[4]是配方選擇首要因素，表面活性劑等各種成分對皮膚、毛發(fā)、眼膜等應(yīng)無毒、無刺激，產(chǎn)品無異味且用后無過敏反應(yīng)等。為規(guī)范化妝品的生產(chǎn)，國家發(fā)布實施了很多法規(guī)文件，從原料監(jiān)管到生產(chǎn)企業(yè)準入制度，直至上市前的安全性評估，以確保化妝品對人的安全性。為切實防范化妝品的安全隱患，必須從原料入手嚴格把關(guān)，而國家的相關(guān)法規(guī)是表面活性劑等原料選擇的基本依據(jù)。

2.3 功能性

每種化妝品都有其特定功效，表現(xiàn)在生物學方面是抗皺、美白，物理化學方面是遮蓋、清潔、保濕等，心理學功效則是色彩、香氣等。所以，用作化妝品的表面活性劑必須兼顧以上功能。

2.4 配伍性能

用作乳化劑的表面活性劑的配伍性、相容性必須十分優(yōu)異，否則化妝品乳液在保質(zhì)期內(nèi)容易出現(xiàn)析水、析油、分層、變色等因穩(wěn)定性不佳而導致的質(zhì)量問題。

2.5 商品性能

化妝品用的表面活性劑不僅要有良好的涂抹性和舒展性，而且在生產(chǎn)操作上要方便、易行，同時成本與性能的比值低。上述幾個方面兼顧得越是周全，產(chǎn)品的配方設(shè)計水平越高，產(chǎn)品上市后也就越容易受到消費者的青睞。

3 表面活性劑在化妝品中的應(yīng)用

3.1 乳化作用

某些非離子型乳化劑是化妝品工業(yè)應(yīng)用的主要表面活性劑。作為配制護膚乳液的乳化劑，表面活性劑必須具有良好的配伍性和相容性。為兼顧安全性、黏性、排水性等要求，經(jīng)聚醚改性的聚硅氧烷含硅表面活性劑是硅油乳狀液配制時常用的乳化劑[5]，烷基磷酸酯、氨基酸系表面活性劑、甲基糖苷的脂肪酸酯衍生物以及蔗糖酯烷基糖苷聚甘油酯脂酸等也是常用的乳化劑。此外，含硅含氟的特種表面活性劑[6]和殼聚糖天然表面活性劑也在化妝品乳液中得到廣泛使用。周莉[7]等從配伍性、泡沫性、乳化性等方面研究了甲基殼聚糖與該類表面活性劑的相互作用，證實此類表面活性劑在化妝品中具有很好的乳化作用。

3.2 増溶作用

在化妝品行業(yè)，增溶劑主要用于化妝水、生發(fā)油、生發(fā)養(yǎng)發(fā)劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于化妝品中的油性成分在結(jié)構(gòu)上和極性上相異，其増溶的機理也不盡相同。聚氧乙烯硬化蓖麻油、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇、聚甘油脂肪酸酯等非離子表面活性劑以及蓖麻油基的兩性衍生物均可以達到較好的増溶效果。化妝水的増溶對象是香料時，應(yīng)該用烷基聚氧乙烯醚來増溶。其他用作增溶劑的表面活性劑要求具有很高的親水性。另外，增溶劑應(yīng)對眼睛、皮膚等無刺激。

周華隆[8]曾對有利凱瑪公司推出的多功能型非離子表面活性Promidium系列和其他表面活性劑的各種特性做了深入分析和對比。他指出，Pro-midium系列不僅具有増泡性、増溶性、剪切變稀性、溫和性等良好的特性，還有非常好的増溶作用。

徐媛媛等[9]系統(tǒng)地考察了E.cloacae產(chǎn)生生物表面活性劑對菲這種多環(huán)芳烴的乳化、増溶和脫附的作用的特性。結(jié)果表明，E. cloacae能以葡萄糖等水溶性碳源產(chǎn)生糖脂類表面活性劑，這些糖脂類生物表面活性劑對菲有増溶效果。

赫爾伯格[10]等研究發(fā)現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)近似于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）的烷基芳基酮磺酸鹽，經(jīng)過光解得到水溶性的芳基酮磺酸鹽和兩種甲基烯烴的混合物。這種表面活性劑對蛋白質(zhì)有明顯的増溶作用。

3.3 分散作用

使非水溶性物質(zhì)在水中形成微粒且呈均勻分散狀態(tài)的現(xiàn)象稱作分散作用。用作分散劑的表面活性劑大多也是乳化劑，如脂肪醇聚氧乙烯醚等，他們都有很好的分散性能。此外，兩性表面活性劑[11]以其良好的洗滌性、生物降解性，溫和、低毒、低刺激性等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于化妝品制造中，起到良好的分散作用。Kameyama[12]等考察了卵磷脂EYPC/C8G1/H2O三元體系相行為，在一定的溫度和濃度范圍內(nèi)，類脂物可完全増溶于C8G1的膠束中，形成澄清的膠束溶液，可以起到很好的分散效果。

3.4 清潔作用

清潔作用是化妝品的基本功能之一?？紤]到皮膚的生理特點，清潔時，既要有效去除皮膚的污垢，起到發(fā)泡、潤濕功能，還要使皮脂適當保留。因此，清潔劑的脫脂能力一般不能太強。

起清潔作用的表面活性劑有兩類：一類是肥皂，它具有比較溫和的脫脂能力，表面活性劑的含量在80%以上，比在膏狀或液狀清潔化妝品中表面活性劑的含量要高很多；另一類是兩性型表面活性劑，如椰油酰胺基丙基甜菜堿、氨基酸類等，因其具有良好的洗滌性能，性質(zhì)較溫和，均是個人清潔用品中常見的表面活性劑。還有一類被譽為“腦黃金”的天然生物表面活性劑——卵磷脂，它在化妝品中能起到活化皮膚、保持皮膚濕潤和防治皮膚干燥的作用[13]。

此外，APG和AES也廣泛應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域中。劉彩華[14]等研究了APG的功能及其在洗面奶中的應(yīng)用特性，結(jié)果表明，其在洗面奶中能夠提供良好的洗滌性、泡沫性和復配性能，降低產(chǎn)品的皮膚刺激性；古緒鵬[15]等采用直接苷化法合成了十二烷基葡萄糖苷（C12-APG），研究顯示，C12-APG具有優(yōu)越的穩(wěn)定性和泡沫性。

3.5 柔軟和抗靜電作用

在護發(fā)、潤發(fā)類頭發(fā)調(diào)理產(chǎn)品中，陽離子表面活性劑是主調(diào)理劑。其中最引人矚目的是從羊毛脂肪酸中衍生的季銨類表面活性劑，它兼具羊毛脂的保水性能、潤濕性能及陽離子表面活性劑的柔軟抗靜電性能。

目前，洗發(fā)、護發(fā)產(chǎn)品中使用最普遍的柔順劑和抗靜電成分是單烷基及雙烷基季銨鹽表面活性劑。王忠才[16]等研究了系列脂基型季銨表面活性劑。結(jié)果表明，此表面活性劑的泡沫穩(wěn)定性及乳化性能明顯優(yōu)于相應(yīng)的單季銨鹽。此外，還有表面活性劑調(diào)理劑、麥芽油衍生物、陰離子型有機表面活性劑。尤其值得一提的是季銨化的聚硅氧烷，該類化合物對皮膚和頭發(fā)表現(xiàn)出一種強烈的直接性，使頭發(fā)具有柔軟的手感，同時亦起到長效保濕作用，而且能明顯改善頭發(fā)的抗纏結(jié)性、抗靜電性，從而改善頭發(fā)的柔順性和光澤。

董微[17]等烷基糖苷在洗發(fā)劑中的應(yīng)用進行了研究。他們通過測定界面張力及發(fā)泡特性確定表面活性劑的用量，將其與不同濃度的黏度計混合，并加入一定的調(diào)理劑、營養(yǎng)劑、緩和劑，發(fā)現(xiàn)烷基糖苷用于洗發(fā)用品中具有明顯的軟化作用，且產(chǎn)品無毒、無刺激。

3.6 潤濕和滲透作用

除了美白、抗衰老、防脫發(fā)、香氣等功效成分賦予產(chǎn)品特定的個性化宣稱外，保濕等輔助功效成分對任何一類化妝品也是相當重要的。因此，化妝品用表面活性劑的潤濕和滲透性能對于改善一款產(chǎn)品的綜合表現(xiàn)就顯得舉足輕重。

殼聚糖具有優(yōu)越的保濕性、抗菌性和生物活性以及優(yōu)良的配伍性等特性，可以用來改善皮膚的調(diào)節(jié)性；磷脂作為生物細胞的重要組成部分，可以在細胞代謝和細胞膜滲透性調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用[18]；濃度為1mol/L的槐糖脂類產(chǎn)品具有良好的保濕性，被日本花王公司開發(fā)成為一種保濕劑Sofina，已用于化妝品中。

Morita[19]等采用人體三維皮膚模型，他們發(fā)現(xiàn)隨MEL-A濃度增加，能顯著提高由十二烷基硫酸鈉損壞的細胞活性。該研究還表明，MEL-A對皮膚細胞有類似具有神經(jīng)酰胺的保濕效果。

韓富[20]等通過測定表面張力、臨界聚集濃度、聚集體大小和保濕性能等，研究了糖苷改性三硅氧烷基表面活性劑的保濕性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此表面活性劑具有明顯的鎖水、補水效果，是一種優(yōu)良的化妝品保濕劑。

4 展望

在世界化妝品工業(yè)領(lǐng)域，品種豐富、性能各異表面活性劑正在發(fā)揮越來越大的作用。21世紀的化妝品工業(yè)將充分融合當代各個學科的高新科技成果，產(chǎn)品的品種、性能與安全性諸方面都將得到進一步改善。

4.1 加強化妝品用表面活性劑理論研究

目前，國內(nèi)化妝品業(yè)界甚至國際大型研究機構(gòu)對于化妝品的流變學特性[21]以及感官評價之間的關(guān)系等方面的理論研究還不充分。兩者與表面活性劑的選取和使用也處在初級的應(yīng)用階段。因此，大力開發(fā)性能優(yōu)異、使用安全的表面活性劑等原料并積極開展相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究，是化妝品行業(yè)亟待突破的主要熱點問題。

4.2 新型綠色表面活性劑的開發(fā)應(yīng)用

表面活性劑從傳統(tǒng)品種向天然型、環(huán)保型、功能型方向發(fā)展是未來綠色表面活性劑研究的主要方向。大量采用單一的、不添加任何雜質(zhì)的天然原料（如天然提取液、中草藥提取液、動物提取液及生物制劑）等將是今后表面活性劑開發(fā)、應(yīng)用的主要趨勢。發(fā)展此類表面活性劑不僅可以有效地避免有害物質(zhì)對皮膚的刺激，提高產(chǎn)品的安全性，還能從源頭上消除表面活性劑對環(huán)境帶來的污染。

從市場發(fā)展的規(guī)律來看，特種表面活性劑在開發(fā)過程中應(yīng)緊密跟蹤和瞄準化妝品市場的需求動向，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，采取各種有力舉措提高產(chǎn)品的安全性，為化妝品工業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)，從而獲得更大的市場空間。

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