酸堿度對(duì)口腔常用發(fā)泡劑在漱口水中發(fā)泡性能影響的研究

尹利娟 張 環(huán) 傅 瑤 田 政 何家俊 諶 奕

(重慶登康口腔護(hù)理用品股份有限公司,重慶 400025)

引言

漱口水和牙膏等是日常生活中常用的口腔清潔用品，具有清潔拋光牙面和去除菌斑，使口腔清爽的作用。發(fā)泡劑是漱口水等口腔清潔護(hù)理用品的重要組成成分，具有發(fā)泡和清潔的能力，其形成的泡沫可以減少食物殘?jiān)谘例X表面的附著力，使殘?jiān)梢暂p易隨漱口水吐出，從而清潔牙齒[1-2]。

發(fā)泡劑的起泡性和泡沫穩(wěn)定性是發(fā)泡劑在實(shí)際應(yīng)用中最重要的兩個(gè)性質(zhì)。泡沫穩(wěn)定性是泡沫的主要性能，好的發(fā)泡性是研究泡沫穩(wěn)定性的前提，隨著發(fā)泡劑應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對(duì)發(fā)泡劑起泡性和泡沫穩(wěn)定性的研究也越來越受到重視[3]。口腔清潔護(hù)理用品的起泡性和泡沫穩(wěn)定性會(huì)直接影響消費(fèi)者對(duì)這些產(chǎn)品的體驗(yàn)。與此同時(shí)，在口腔清潔護(hù)理產(chǎn)品的質(zhì)量把控上，為保護(hù)使用者的口腔健康和安全，牙膏或者漱口水等檢驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相應(yīng)產(chǎn)品的酸堿度和起泡量須在合理的范圍內(nèi)。因此，牙膏、漱口水等口腔清潔護(hù)理用品中的發(fā)泡劑主要選用安全性高、刺激性低，發(fā)泡能力優(yōu)良，無特殊氣味與其他成分配伍相容性較好的原料[4]。目前口腔清潔護(hù)理用品中常使用的發(fā)泡劑有月桂醇硫酸酯鈉(K12)、月桂酰肌氨酸鈉、月桂酰谷氨酸鈉、椰油酰胺丙基甜菜堿以及安全性較好的烷基糖苷等。其中，K12是常見的陰離子表面活性劑代表，作為口腔發(fā)泡劑的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)泡能力強(qiáng)、配伍性好、價(jià)格便宜，但對(duì)口腔粘膜的刺激性較大；月桂酰肌氨酸鈉和月桂酰谷氨酸鈉是氨基酸類表面活性劑代表，具有極低的刺激性和良好的發(fā)泡能力，可用于嬰幼兒洗滌產(chǎn)品中；椰油酰胺丙基甜菜堿是兩性離子表面活性劑[5]，在酸性及堿性條件下均具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，配伍性能良好，刺激性小，易溶于水，對(duì)酸堿穩(wěn)定，泡沫豐富；烷基糖苷是一種重要的新型綠色非離子表面活性劑，起泡性好，泡沫豐富細(xì)膩，溶解性好，能顯著改善配方的溫和性，無毒、無刺激、易生物降解。這些發(fā)泡劑涵蓋了表面活性劑的多種類型，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用和機(jī)理研究具有一定的代表性。

發(fā)泡劑起泡是一個(gè)綜合的結(jié)果，主要跟發(fā)泡劑自身類型和性能有關(guān)，還與添加濃度、酸堿度等有關(guān)。Peker S等[6]研究了pH值對(duì)鼠李糖酯 R1和R2溶液泡沫性能的影響，對(duì)pH = 5.0和pH =6.8 時(shí)的測試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明當(dāng) pH =5.0時(shí)最大泡沫體積有所減少，但泡沫的穩(wěn)定性卻明顯增加。Li等[7]測試不同pH值下的芐基磷酸酯的泡沫穩(wěn)定性，對(duì)比pH=5.5和pH=7.2下的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)前者泡沫的穩(wěn)定性更好。不同的發(fā)泡劑類型對(duì)泡沫的穩(wěn)定性影響不同，王明梅等[3]說明溶液pH值對(duì)非離子型起泡劑的起泡性能基本上沒有影響，對(duì)離子型起泡劑的起泡性能影響較大，原因是pH值的改變影響了起泡劑的電離作用。泡沫穩(wěn)定性主要取決于氣泡之間液體的體相年度，在低鹽類濃度時(shí)，泡沫穩(wěn)定性增加；在高鹽類濃度時(shí)，泡沫穩(wěn)定性降低。溶液組成不同, 則 pH 值對(duì)泡沫性能的影響也各不相同, 主要原因是pH值的改變影響了活性物質(zhì)之間或活性物質(zhì)與水的作用力。

含發(fā)泡劑的溶液起泡性和泡沫穩(wěn)定性不但與溶液中溶質(zhì)的性質(zhì)和起泡的物理或化學(xué)條件有關(guān), 還在很大程度上受檢測及評(píng)價(jià)方法的影響[8-9]。用于表征溶液發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性的測量方法是相對(duì)傳統(tǒng)的Ross-Miles方法，其能比較客觀表征待測樣品的發(fā)泡性能和穩(wěn)泡性能[10]，本研究正是采用Ross-Miles方法測試溶液發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性，試圖求證各種發(fā)泡劑與溶液酸堿度質(zhì)檢的聯(lián)系。

很多文獻(xiàn)都研究過溶液酸堿度對(duì)發(fā)泡劑的性能影響，但多數(shù)仍停留在原理上的探討說明。本研究選取了比較常見且具代表性的口腔用發(fā)泡劑，主要研究了溶液酸堿度對(duì)這些發(fā)泡劑發(fā)泡性能和穩(wěn)泡性能的影響，對(duì)改善口腔護(hù)理產(chǎn)品配方具有一定的啟示作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

試劑：月桂醇硫酸酯鈉，月桂酰肌氨酸鈉(M-30)，月桂酰谷氨酸鈉(30%的固含量)，椰油酰胺丙基甜菜堿，C12-14烷基糖苷，水等。

儀器：羅氏泡沫儀，耗兒瓶，燒杯，pH劑。

1.2 測定方法

稱取待測原料，其量相當(dāng)于待測試劑的某一濃度，精確至0.01g，攪拌溶解至均勻溶液，按照常規(guī)羅氏泡沫儀的方法測定，讀取發(fā)泡量高度h，并記錄泡沫從讀取開始到測定時(shí)間完畢后的高度，計(jì)算高度差值△h，即為泡沫的衰減值。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 原料的發(fā)泡性能

按照0.1%發(fā)泡劑原料配置水溶液測定其酸堿度pH值，并控制待測溶液溫度40℃，采用羅氏泡沫儀測定起泡高度h及泡沫高度在測試時(shí)間200 s內(nèi)衰減的泡沫高度△h。

表1 原料水溶液的pH值及發(fā)泡量

從以上測試數(shù)據(jù)看出，在相同水溶液濃度下，這些發(fā)泡劑所表現(xiàn)出的泡沫性能和酸堿度存在較大的差異。發(fā)泡能力最弱的為月桂酰谷氨酸鈉，其在測試過程中表現(xiàn)出快速的消泡，并完全水化，與之相似的是月桂酰肌氨酸鈉，水化也很嚴(yán)重。而椰油酰胺丙基甜菜堿發(fā)泡能力較好，且抗衰減能力非常強(qiáng)，泡沫保持比較穩(wěn)定。這些發(fā)泡劑實(shí)際被應(yīng)用在口腔護(hù)理配方中所表現(xiàn)出來的泡沫性能差別較大。

2.2 發(fā)泡劑在漱口水配方中的泡沫性能

通過優(yōu)化，將上述不同類型發(fā)泡劑按照表2的配方進(jìn)行添加，且保證漱口水配方除發(fā)泡劑品類不同，其他原料品類及添加量都保持相同，以保證配方的一致性。

表2 不同發(fā)泡劑對(duì)應(yīng)的漱口水配方

通過調(diào)整碳酸氫鈉或者檸檬酸添加量擬控制漱口水配方的pH值，采用羅氏泡沫儀測定不同pH值下的漱口水配方發(fā)泡量h，并記錄在測試時(shí)間200s內(nèi)泡沫的衰減高度△h，具體數(shù)據(jù)如圖1～圖5。

圖1 配方1含K12漱口水配方在不同pH值下的發(fā)泡高度及泡沫衰減高度

圖2 含月桂酰谷氨酸鈉漱口水配方2對(duì)應(yīng)pH值下的發(fā)泡量及泡沫衰減高度

圖3 含月桂酰肌氨酸鈉漱口水配方3對(duì)應(yīng)pH值下的發(fā)泡量及泡沫衰減高度

圖4 含C12-14烷基糖苷漱口水配方4對(duì)應(yīng)pH值下的發(fā)泡量及泡沫衰減高度

圖5 含椰油酰胺丙基甜菜堿漱口水配方5對(duì)應(yīng)pH值下的發(fā)泡量及泡沫衰減高度

從上述圖1得出，含K12的漱口水配方對(duì)酸堿度依賴性較大，在pH值為6作用，發(fā)泡能力表現(xiàn)最佳，但隨著pH值增大，該配方的泡沫性能及穩(wěn)泡性能均有降低的趨勢，這跟離子性表面活性劑隨溶液酸堿度變化直接相關(guān)，表現(xiàn)出對(duì)pH值有較大的敏感性。

相比較而言，從圖2和圖3中可以看出，同屬于氨基酸類表面活性劑的月桂酰谷氨酸鈉、月桂酰肌氨酸鈉表現(xiàn)出的發(fā)泡性能卻不強(qiáng)，且在漱口水配方中的泡沫衰減和泡沫水化較快，不能起著較好的穩(wěn)泡性能，泡沫易水化。

在圖4和圖5 中，C12-14烷基糖苷和椰油酰胺丙基甜菜堿的發(fā)泡性能表現(xiàn)出較大差異，椰油酰胺丙基甜菜堿在漱口水中泡沫性能表現(xiàn)較好，且穩(wěn)泡性能特別好，幾乎沒有衰減，而C12-14烷基糖苷的發(fā)泡性能一般，隨著溶液酸堿度的變化，其泡沫衰減并沒有發(fā)生較大的變化，穩(wěn)泡性能在各個(gè)酸堿環(huán)境下較為一致。這樣的性能表現(xiàn)主要應(yīng)與原料對(duì)酸堿度的影響較低有關(guān)：椰油酰胺丙基甜菜堿屬于兩性表面活性劑，對(duì)酸堿度具有較好的緩沖作用；烷基糖苷屬于非離子性表面活性劑，本身對(duì)酸堿度的敏感度較低。

3 結(jié)語與展望

泡沫是一種較為復(fù)雜的混合體系，影響其起泡性能和穩(wěn)定性的因素較多，而在實(shí)際應(yīng)用中，起泡劑的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性會(huì)直接影響著在牙膏、漱口水等口腔領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

不同類型的發(fā)泡劑在相同濃度的水溶液中表現(xiàn)出的泡沫性能不同，且pH值也不同。兩性表面活性劑或者非離子性表面活性劑的水溶液pH值接近與中性，而離子型表活的pH變化較大，表現(xiàn)出過酸或者過堿。這些發(fā)泡劑在復(fù)雜的漱口水配方中，隨酸堿度變化表現(xiàn)出的起泡性能和發(fā)泡劑原料本身的性能較為一致，從本文的測試結(jié)果看出：①兩性表面活性劑和非離子性表面活性劑隨溶液的酸堿度，起泡性能和穩(wěn)泡性能都較為穩(wěn)定，而溶液酸堿度對(duì)離子型表面活性劑起泡性能影響較大，主要原因在于酸堿度的變化會(huì)影響發(fā)泡劑的電離作用，這與王明梅等[3]人的研究結(jié)果頗為一致。②除此之外，離子型表面活性劑在復(fù)雜的漱口水配方中變現(xiàn)出的性能還與配方的鹽類物質(zhì)濃度相關(guān)，所以離子型表面活性劑水溶液的發(fā)泡性能與在漱口水配方中的發(fā)泡性能表現(xiàn)出的性能不同，也正說明了這一特點(diǎn)，即在高鹽類濃度時(shí)，泡沫穩(wěn)定性降低。

總的來說，泡沫的起泡性和穩(wěn)定性是一個(gè)綜合的且復(fù)雜的過程，會(huì)受到多方面的影響，為挖掘更多性能豐富、安全的口護(hù)用發(fā)泡劑，需要進(jìn)行更加深入細(xì)致的理論和實(shí)踐的探索和研究。