羥丙基決明膠在無(wú)水牙膏中的應(yīng)用研究

徐春生 陳麗娜 劉東輝 羅永丹

(1. 廣州市倩采化妝品有限公司，廣東廣州 510897；2. 洛陽(yáng)益生潤(rùn)精細(xì)化學(xué)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000)

無(wú)水牙膏采用甘油、丙二醇、聚乙二醇等成分作為液相，不添加水、山梨(糖)醇溶液等液相成分，控制膏體中的游離水含量在微量水平，以確保一些特殊功效成分如生物活性玻璃等在牙膏膏體中的穩(wěn)定性和效果。隨著含特殊功效成分牙膏的市場(chǎng)需求進(jìn)一步擴(kuò)大，我國(guó)無(wú)水牙膏在未來(lái)將會(huì)有一個(gè)飛躍式的增長(zhǎng)[1]。

無(wú)水牙膏配方技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是如何解決不含游離水的牙膏膏體增稠問題。牙膏中常用的增稠劑有：羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、卡拉膠、黃原膠、羥丙基瓜兒膠、卡波姆等。根據(jù)李江平等人的試驗(yàn)研究[2]，羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、卡拉膠、黃原膠、羥丙基瓜兒膠在甘油、丙二醇、聚乙二醇中均不增稠，而卡波姆在甘油、丙二醇、聚乙二醇中均增稠。目前市場(chǎng)上在售的無(wú)水牙膏均以卡波姆作為增稠劑。

決明子是豆科植物決明的干燥成熟的種子，是國(guó)家衛(wèi)生部公布的藥食同源物質(zhì)。決明子最早見于《神農(nóng)本草經(jīng)》，現(xiàn)已收錄到《中華人民共和國(guó)藥典》之中，其味甘、苦、微寒，入肝經(jīng)、腎經(jīng)，具有降壓、降脂、保肝、明目、抗氧化、抗衰老等功效[3]，在我國(guó)民間已有悠久的應(yīng)用歷史。

決明子含蒽醌類、吡酮類、多糖類等物質(zhì)，決明子多糖是決明子中具有醫(yī)療保健作用的主要成分之一[4]。決明子多糖的化學(xué)成分為半乳甘露聚糖，是由甘露糖以β-1,4糖苷鍵鏈接形成的長(zhǎng)鏈分子結(jié)構(gòu)，平均每5～6個(gè)甘露糖分子再接1個(gè)半乳糖分子，平均分子量范圍為10萬(wàn)～30萬(wàn)道爾頓。以環(huán)氧丙烷為醚化劑對(duì)決明子多糖進(jìn)行改性后，得到羥丙基決明膠，作為增稠劑可應(yīng)用于食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，羥丙基決明膠在甘油中具有較好的增稠性，可以應(yīng)用于無(wú)水牙膏之中。由此進(jìn)一步開展羥丙基決明膠的流變學(xué)研究，通過(guò)對(duì)粘度、稠度系數(shù)、假塑性因子的分析，確定羥丙基決明膠在無(wú)水牙膏中的用量范圍。在此基礎(chǔ)上，研制羥丙基決明膠體系的無(wú)水牙膏配方，并與卡波姆體系的無(wú)水牙膏進(jìn)行對(duì)照。經(jīng)過(guò)指標(biāo)檢測(cè)和存樣架試分析，兩個(gè)體系的無(wú)水牙膏均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和批量生產(chǎn)的要求。

1 羥丙基決明膠的成膠性能研究

1.1 試驗(yàn)部分

1.1.1 主要試劑與儀器

羥丙基決明膠，食品級(jí)，洛陽(yáng)益生潤(rùn)精細(xì)化學(xué)有限公司；甘油，牙膏級(jí)，益海嘉里集團(tuán)。

NDJ-79型粘度計(jì)，同濟(jì)大學(xué)機(jī)電廠；DV3T型流變儀，美國(guó)Brookfield公司；FA1104型電子天平，上海恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.1.2.1 對(duì)羥丙基決明膠甘油溶液的粘度進(jìn)行測(cè)試

按照表1分別配制不同濃度的羥丙基決明膠甘油溶液，在室溫下采用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)定其的粘度。

表1 羥丙基決明膠甘油溶液配置表

溶液配制方法：分別稱取羥丙基決明膠和甘油樣品，在燒杯中混勻，然后將溶液放置在1000r/min的攪拌速度下攪拌30min，接著，在38℃的條件下保溫放置24h。

1.1.2.2 對(duì)羥丙基決明膠在非水溶劑溶液的粘度進(jìn)行測(cè)試

依據(jù)無(wú)水牙膏的配方結(jié)構(gòu)[2]，按照表2分別配制不同濃度的羥丙基決明膠非水溶劑溶液，在室溫下采用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)試這些溶液的粘度。

表2 羥丙基決明膠非水溶劑溶液配置表

溶液配制方法：①將羥丙基決明膠在丙二醇或PEG600中預(yù)分散；②將甘油加熱到55～60℃，再加入預(yù)分散液。800～1000 rpm下攪拌60min；③加蓋，放置24h。

1.2 結(jié)果與討論

1.2.1 羥丙基決明膠甘油溶液的粘度

表3 不同濃度的羥丙基決明膠甘油溶液的粘度

2.0%羧甲基纖維素鈉水溶液的粘度為900～1200mPa·s[5]，由表3可知，羥丙基決明膠在甘油中具有非常好的增稠性，羥丙基決明膠甘油溶液粘度已經(jīng)高于羧甲基纖維素鈉水溶液粘度，由此說(shuō)明羥丙基決明膠足以作為增稠劑形成穩(wěn)定膠體，懸浮牙膏固相，保證無(wú)水牙膏膏體的穩(wěn)定性。

1.2.2 羥丙基決明膠在非水溶劑中的粘度

表4 羥丙基決明膠非水溶劑溶液的粘度

根據(jù)牙膏配方工作的日常經(jīng)驗(yàn)，牙膏膠水的粘度一般控制在1500～2500mPa·s[5]，由表4的數(shù)據(jù)可知，羥丙基決明膠在無(wú)水牙膏中的用量為1.0%～2.0%是比較適宜的。

2 羥丙基決明膠體系的無(wú)水牙膏研制

2.1 關(guān)鍵成分的選取

2.1.1 增稠劑

牙膏用羥丙基決明膠為淡紅色或黃棕色粉末，其理化指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)見表5。經(jīng)過(guò)以上的流變學(xué)研究可知，其在牙膏中的用量一般為1.5%～1.6%，具體用量需要根據(jù)每個(gè)批號(hào)的粘度數(shù)據(jù)再進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

表5 牙膏用羥丙基決明膠的理化指標(biāo)

為了進(jìn)行新開發(fā)無(wú)水牙膏的質(zhì)量對(duì)比，使用卡波姆956作為對(duì)照牙膏的增稠劑?？ú肥且环N交聯(lián)型丙烯酸樹脂，可由季戊四醇等與丙烯酸交聯(lián)得到，因其具有非常好的穩(wěn)定性與增稠性，且工藝簡(jiǎn)單，被廣泛用于藥品、化妝品等領(lǐng)域[7]。

2.1.2 生物活性玻璃

生物活性玻璃由二氧化硅、氧化鈉、氧化鈣、五氧化二磷等成分組成，在口腔中遇水或唾液后，在牙齒表面生成類似羥基磷灰石結(jié)構(gòu)層，生物活性玻璃牙膏具有促進(jìn)牙骨組織生長(zhǎng)和再礦化、預(yù)防齲齒、封閉牙本質(zhì)小管、減輕牙本質(zhì)過(guò)敏、消除口腔異味、修復(fù)口腔黏膜等效果[8]。

2.2 無(wú)水牙膏的配方與制作工藝

按照表6的配方制作無(wú)水牙膏。具體工藝為：①將糖精鈉、防腐劑放入甘油中溶解；②將增稠劑在丙二醇或PEG600中預(yù)分散；③將甘油加熱到55～60℃，再加入預(yù)分散液，800～1000rpm下攪拌60分鐘；④將膠水加蓋，放置24小時(shí)；⑤將膠水加入制膏鍋；⑥將二氧化硅、生物活性玻璃、月桂醇硫酸酯鈉加入制膏鍋；⑦關(guān)閉制膏鍋，啟動(dòng)抽真空、攪拌、刮板，均質(zhì)30min；⑧關(guān)真空，吸入香精；⑨開真空，繼續(xù)均質(zhì)15min后得到成品膏體；⑩將成品膏體灌入牙膏軟管，分別在室溫、45℃烘箱、-18℃冰箱中保存。

表6 無(wú)水牙膏的試驗(yàn)配方

2.3 無(wú)水牙膏的測(cè)試

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《牙膏(GB/T 8372-2017)》的要求，對(duì)樣品牙膏進(jìn)行理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。選取具有相關(guān)感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)者，對(duì)牙膏口感進(jìn)行試刷評(píng)價(jià)；同時(shí)，對(duì)樣品牙膏進(jìn)行45℃烘箱、-18℃冰箱的架試穩(wěn)定性觀察。

表7是兩種體系無(wú)水牙膏的質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果，均已經(jīng)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《牙膏(GB/T8372-2017)》的要求。

表7 無(wú)水牙膏的質(zhì)量指標(biāo)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照

兩個(gè)樣品牙膏經(jīng)口感試刷評(píng)價(jià)，具有無(wú)水牙膏特有的發(fā)熱感，在口腔中可以快速分散，刷后口感清潔，留香持久。

同時(shí)，兩個(gè)樣品牙膏分別經(jīng)過(guò)3個(gè)月45℃烘箱的考核，1個(gè)月-8℃冰箱的考核，恢復(fù)室溫后膏體無(wú)異常。

3 結(jié)論

羥丙基決明膠作為天然植物來(lái)源的增稠劑，在甘油和無(wú)水牙膏液相中都具有良好的增稠性，可以作為無(wú)水牙膏的增稠劑使用。

羥丙基決明膠體系的無(wú)水牙膏經(jīng)過(guò)理化指標(biāo)、衛(wèi)生指標(biāo)、架試穩(wěn)定性測(cè)試和口感評(píng)價(jià)，與卡波姆體系的無(wú)水牙膏基本一致，均完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和批量生產(chǎn)的要求。