抗污染化妝品的配方設(shè)計(jì)和功效評(píng)價(jià)

李燕燕 李玉鳳 杜俊平

鄭州輕工業(yè)大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院(河南鄭州 450002)

污染是指地球環(huán)境受到物質(zhì)的污染，這些物質(zhì)會(huì)干擾人類健康、生活質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)的功能[1]。多年來(lái)，空氣污染的增加對(duì)人類皮膚產(chǎn)生了重大影響[2]。皮膚是人體最大的器官，任何影響皮膚健康的因素都會(huì)影響整個(gè)身體。對(duì)皮膚有不利影響的主要空氣污染物包括紫外線輻射、多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)化合物、氮氧化物、顆粒物質(zhì)、臭氧和香煙煙霧。

紫外線輻射是一種物理污染物，會(huì)導(dǎo)致皮膚老化(光老化)，使皮膚出現(xiàn)皺紋、失去彈性、色素不均等[3-4]。吸煙與皮膚癌、痤瘡和皮膚惡性腫瘤有關(guān)[5]。多環(huán)芳烴會(huì)導(dǎo)致皮膚癌、痤瘡、日光性皮炎的發(fā)生[6]。

化妝品是指以涂抹、噴、灑或者其他類似方法施于人體(皮膚、毛發(fā)、指趾甲、口唇齒等)，以達(dá)到清潔、保養(yǎng)、美化、修飾和改變外觀，或者修正人體氣味，保持良好狀態(tài)目的的產(chǎn)品。2015年中國(guó)國(guó)際化妝品原料展覽會(huì)上，各類抗污染、抗PM2.5的原料需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，標(biāo)榜抗污染、抗霧霾的化妝品如雨后春筍，層出不窮。根據(jù)抗污染的作用機(jī)理，可將抗污染化妝品所用的原料分為以下幾類：防護(hù)類，清潔類，修復(fù)舒緩類，清除自由基和抗氧化類等。防護(hù)類化妝品原料可在皮膚表面形成一層膜，減少空氣中污染物黏附在皮膚上，從而減少對(duì)皮膚的傷害。皮膚直接暴露在被污染的空氣中，空氣中的污染物會(huì)附著在皮膚表面，一些細(xì)小微粒會(huì)進(jìn)入毛孔，造成毛孔堵塞，甚至損傷細(xì)胞[7-8]。清潔類化妝品原料通過(guò)去除皮膚表面污染物的方式實(shí)現(xiàn)抗污染，屬于“先污染后治理”的范疇。修復(fù)舒緩類化妝品原料也屬于“先污染后治理”的范疇，這類原料需要達(dá)到3方面的效果：(1)具有良好的舒緩敏感的作用，緩解肌膚受到的刺激，增強(qiáng)肌膚耐受性，降低敏感度；(2)有效修復(fù)皮膚屏障，恢復(fù)肌膚健康狀態(tài)；(3)需要加強(qiáng)皮膚屏障，提高自身抵抗能力。大氣污染中的顆粒物質(zhì)、紫外線、臭氧均能讓肌膚產(chǎn)生炎癥，誘導(dǎo)自由基的生成[9]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為皮膚衰老大多與自由基損傷有直接關(guān)系，而紫外線照射可誘發(fā)產(chǎn)生高濃度活性氧(ROS)，黑色素的形成也與自由基等密切相關(guān)[10]。因此，清除自由基是抗污染的一條途徑，起到這個(gè)作用的植物原料有小柴胡、藍(lán)莓、石榴、卡卡杜李、橄欖等提取物，海岸松提取物，白芷醇提物等[11]。

目前，市面上有很多抗污染原料和抗污染產(chǎn)品。添加抗污染原料的化妝品宣稱具有抗污染功效，而抗污染化妝品屬于非特殊用途化妝品，其功效評(píng)價(jià)目前沒(méi)有公認(rèn)的規(guī)則。資料顯示，皮膚損傷大多通過(guò)研究污染物傷害皮膚途徑以及對(duì)皮膚造成的不良反應(yīng)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如堵塞毛孔、氧化應(yīng)激反應(yīng)、皮膚屏障受損、炎癥的發(fā)生等?；瘖y品功效評(píng)價(jià)往往先對(duì)皮膚造成傷害，然后利用化妝品減緩傷害?？刮廴净瘖y品的本質(zhì)是幫助健康皮膚提高抵抗污染的能力，本研究結(jié)合感官評(píng)價(jià)和涂覆化妝品后皮膚對(duì)顆粒物的吸附能力進(jìn)行雙途徑比較篩選，進(jìn)而取得優(yōu)異的抗污染化妝品配方。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)，廣州市德松化工有限公司；尿囊素、三乙醇胺、羥苯甲酯，昆山市雙友日用化工有限公司；卡波姆，路博潤(rùn)特種化工制造(上海)有限公司；甘油，馬來(lái)西亞泰柯集團(tuán)；丙二醇，陶氏化學(xué)公司；生物糖膠F-1000，廣州仙婷化妝品原料有限公司；十六烷基葡糖苷、鯨蠟硬脂醇、甘油硬脂酸酯、PEG-100硬脂酸酯、C13～14異鏈烷烴、月桂醇聚醚－7、聚丙烯酰胺、花生醇和山崳醇(和)花生醇葡糖苷、椰油基葡糖苷(和)椰油醇、鯨蠟硬脂基葡糖苷、山梨坦硬脂酸酯、甘油硬脂酸酯，贏創(chuàng)特種化學(xué)(上海)有限公司；鯨蠟醇乙基己酸酯，上海虹久企業(yè)發(fā)展有限公司；礦油，杭州石化有限責(zé)任公司；生育酚乙酸酯，荷蘭皇家帝斯曼集團(tuán)；紅沒(méi)藥醇、姜根提取物，德之馨香精香料(南通)有限公司；環(huán)五聚二甲基硅氧烷(潤(rùn)膚劑)，道康寧公司；苯氧乙醇、乙基己基甘油(防腐劑)，英國(guó)托爾公司。實(shí)驗(yàn)選用的抗污染原料分別以EX，LI，RE，PR表示。

1.2 儀器

T 18 digital ULTRA-TURRAX?均質(zhì)機(jī)、EUROSTAR 100 digital懸臂攪拌器，艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司；80-4離心機(jī)，常州國(guó)華電器有限公司；SPX-150B-Z生化培養(yǎng)箱，上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

1.3 配方設(shè)計(jì)原則

化妝品配方基本模塊包括乳化體系、功效體系、增稠體系、抗氧化體系、防腐體系、感官修飾體系和安全保障體系7個(gè)模塊。

按照GB 7916—1987《化妝品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，結(jié)合氣候、地區(qū)、目標(biāo)人群、使用方式等，確定目標(biāo)產(chǎn)品信息，見表2。

表2 設(shè)計(jì)產(chǎn)品相關(guān)信息

1.4 產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)

產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)包括感官評(píng)價(jià)、理化指標(biāo)評(píng)價(jià)、保濕性能評(píng)價(jià)和抗污染效果評(píng)價(jià)。

感官評(píng)價(jià)是按照一般使用方法將產(chǎn)品用于人體指定部位，以人的感官感知測(cè)定產(chǎn)品性質(zhì)或調(diào)查喜好程度。感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分范圍如表3所示。

表3 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分范圍

理化評(píng)價(jià)包括耐熱試驗(yàn)、耐寒試驗(yàn)、離心試驗(yàn)、pH測(cè)定、耐熱耐寒交替試驗(yàn)等。

皮膚含水率逐漸降低是衰老外觀的病理機(jī)制之一。當(dāng)角質(zhì)層的含水率低于10%時(shí)，皮膚干燥脫屑，角質(zhì)細(xì)胞層出現(xiàn)裂隙。皮膚屏障被損壞后，皮膚很容易受到外界污染的影響，因此維持皮膚的含水率，保證角質(zhì)層的屏障功能(即保濕)是化妝品的基礎(chǔ)功效。在化妝品開發(fā)過(guò)程中需要對(duì)保濕效果進(jìn)行測(cè)試。保濕效果可以通過(guò)測(cè)定皮膚水分含量(MMV)和經(jīng)表皮水分散失(TEWL)來(lái)評(píng)價(jià)，所用儀器為皮膚水分分布測(cè)試儀。

防止空氣中污染物附著在皮膚表面從而達(dá)到保護(hù)皮膚免受侵害是一條抗污染途徑[12]。所以，抗污染效果評(píng)價(jià)可以從減少污染物黏附出發(fā)，測(cè)試方法是將涂有樣品的玻璃板放置于污染環(huán)境中48 h，使用偏光顯微鏡測(cè)試空白組和添加了抗污染原料的產(chǎn)品抗污染物黏附情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 基礎(chǔ)配方設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，油相原料不可過(guò)多使用清爽型油脂，可選用CIO、白油，水相原料主要選用螯合劑EDTA-2Na、保濕劑等。制備工藝如下：

(1)稱量水相(A相)：依次稱取EDTA-2Na、卡波姆940(丙烯酸交聯(lián)樹脂)、甲酯、尿囊素、F-1000、甘油、丙二醇，攪拌(預(yù)分散)，加入一定量水，攪拌。

(2)稱取油相(B相)：依次稱取油相原料。

(3)將水相加熱至微沸后，加熱油相。

(4)待油相完全溶解后，將水相倒入油相中，攪拌。均質(zhì)2～3 min，加入聚丙烯酰胺(C相)，再均質(zhì)2～3 min。

(5)使用機(jī)械攪拌散熱至室溫。

(6)加入常溫相(D相)原料，繼續(xù)攪拌至均勻。

根據(jù)基礎(chǔ)配方，參考資料中配方后，改變?nèi)榛瘎┓N類和用量，設(shè)計(jì)配方12個(gè)，其中部分不符合產(chǎn)品要求，對(duì)符合目標(biāo)的樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)、理化指標(biāo)測(cè)試及穩(wěn)定性測(cè)試，并繪制雷達(dá)圖，見圖1。

圖1 不同配方樣品的感官評(píng)價(jià)圖

配方1光澤度和鋪展性較差；配方2黏感稍大；配方3吸收和黏感稍差；配方4光澤度和吸收性稍差；配方6水潤(rùn)感不足又不易挑出，使用感欠佳；配方7光澤度稍差，水潤(rùn)感不足；配方8水潤(rùn)感不足又不易挑出，使用感欠佳；配方9光澤度低且不好吸收。相對(duì)比而言，配方12最為均衡，膚感最佳，但樣品稠度不夠。為改善配方12的膚感，對(duì)其原料用量進(jìn)行調(diào)整，將增稠劑卡波940的量從0.15%增加到0.20%，將聚丙烯酰胺的量從0.30%增加到0.50%，得到配方13，成分如表4所示。

2.2 抗污染原料篩選和配方設(shè)計(jì)

在配方13的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同原料功效、配伍性、價(jià)格等因素，選擇了4種抗污染原料，分別以EX，LI，RE，PR表示。

4種抗污染原料的功效為：RE抗氧化、抗炎、抑制重金屬的氧化應(yīng)激；EX可以在皮膚上形成薄膜，螯合金屬離子；LI能夠減弱被紅外線輻射后產(chǎn)生的氧化應(yīng)激，降低細(xì)胞損傷，減少M(fèi)PP1酶合成，減弱膠原蛋白降解；PR可以保護(hù)細(xì)胞膜，螯合重金屬并清除自由基。為了達(dá)到更好的效果，需要幾個(gè)原料進(jìn)行復(fù)配。根據(jù)推薦用量設(shè)計(jì)配方14～17，具體如表5所示。

表4 配方13的組成

表5 抗污染成分添加量%

將配方14～17感官測(cè)試結(jié)果繪制成雷達(dá)圖，見圖2。

由于乳化體系一致，配方13，14，15，16，17膚感較為類似。

對(duì)5個(gè)樣品進(jìn)行保濕效果測(cè)試，繪制MMV值與涂抹時(shí)間關(guān)系圖(見圖3)、TEWL與涂抹時(shí)間關(guān)系圖(見圖4)。

圖2 配方14～17樣品的感官評(píng)價(jià)圖

圖3 MMV值與涂抹時(shí)間關(guān)系圖

圖4 配方14～17TEWL與涂抹時(shí)間關(guān)系圖

由圖3可看出，樣品均有一定的補(bǔ)水鎖水能力，涂抹樣品后，MMV均升高，其中配方14 MMV變化幅度較大。

由圖4可知，樣品均能降低TEWL。涂抹樣品后皮膚水分流失均有減少，說(shuō)明樣品具有保水鎖水能力。其中，配方15效果最好，經(jīng)表皮水分流失量從48.0 g/(m2·h)下降到11.2 g/(m2·h)，時(shí)間越長(zhǎng)水分流失越少，在2 h后下降到9.7 g/(m2·h)。

防止污染物附著測(cè)試是使用偏光顯微鏡(放大100倍或250倍)測(cè)試涂有樣品的玻璃板上污染物附著情況，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同樣品在偏光顯微鏡下的測(cè)試結(jié)果

對(duì)比圖5，污染物附著量最少的是配方14的樣品，其次是配方16。表明這兩個(gè)配方具有較好的抵抗污染物吸附的能力。

在保濕性能方面，減少水分流失量效果最好的是配方15，但配方15在涂抹樣品2 h后MMV增長(zhǎng)率為1.92%；配方14，15，16，17均有一定的保濕效果，但配方17在涂抹樣品30 min后水分流失有增大的情況。結(jié)合圖3，圖4可知，從保濕效果來(lái)看，配方14和配方16為較佳配方。這表明保濕效果和抗污染測(cè)試具有互證關(guān)系，結(jié)論一致，這為抗污染測(cè)試提供了一種新的方法。根據(jù)抗污染物附著試驗(yàn)結(jié)果，污染物附著量最少的是配方14的樣品。綜上所述，配方14為較佳配方。

3 結(jié)論

對(duì)抗污染化妝品進(jìn)行了配方設(shè)計(jì)和制備，探討了化妝品保濕性能和抗污染性能評(píng)價(jià)。首先根據(jù)樣品要求選取了基礎(chǔ)配方，并對(duì)乳化體系進(jìn)行了優(yōu)化。選取了配方13作為后續(xù)抗污染化妝品性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)配方，根據(jù)抗污染原料進(jìn)行了組分含量確定和產(chǎn)品制備，對(duì)制得的4個(gè)樣品進(jìn)行了感官評(píng)價(jià)，結(jié)果與空白樣品配方13相近。然后對(duì)配方13～17進(jìn)行了保濕性能評(píng)價(jià)和抗污染性能評(píng)價(jià)，二者結(jié)果高度類似，為抗污染評(píng)價(jià)提供了新的思路。