概述
油脂能在皮膚表面形成疏水性薄膜,在賦予皮膚柔軟、潤滑和光澤性的同時,還能在一定程度上防止外部有害物質的侵入和抵御來自自然界多種因素的侵襲。依據相似相溶原理,油脂還能溶解皮膚表面的油溶性污垢,從而作為主要的成分被用于皮膚表面的清潔產品中。油脂可以抑制水分的蒸發,防止皮膚干裂,使干燥的皮膚和硬化的角質層再水和,使角質層恢復柔軟和彈性。使皮膚光滑、柔潤、富有彈性,令皮膚保持在良好的健康狀態下。
油脂還是化妝品鋪展性的改良劑,在很大程度上決定了護膚品的膚感,例如鋪展性、潤滑性、滋潤度、保濕性、透氣性等。同時,它對膏體的外觀、粘度、乳化顆粒大小、產品穩定性、功效和刺激性都有很大的影響。
油脂的主要化學成分都是脂肪酸的三甘油酯化合物,因此稱為甘油酯。各種不同的脂肪酸與甘油的結合,就成為各種不同性質的油脂。天然油脂中存在的脂肪酸,除了極個別以外,幾乎全都是含有偶數碳原子的直鏈單羧基脂肪酸。油脂是不溶于水的疏水性物質,其狀態會隨溫度的變化而發生可逆的變化。一般來說,常溫下為液態的稱為油,常溫下為固態的稱為脂。
在日本《化妝品原料基準》中收載了油脂原料64種,美國CTFA標準中收載了63種。近年來,隨著精細化工有機合成技術的提高,使合成油脂的種類得到了很大的發展。在CTFA手冊中收載了603種脂肪酸酯、醇和醚類,其中包括脂肪酸和脂肪醇酯化物396種,甘油酯79種,烷氧基化單、雙甘油酯128種。相比之下,合成油脂的性質穩定、使用安全、無色、無味、配伍性好,開始逐步代替部分天然和精制礦物油。然而,隨著精煉和提取技術的提高,使許多天然油脂的性價比得到了提高。同時,受到人們越來越傾向于“回歸自然,崇尚綠色”的影響,天然油脂的應用又逐步成為熱點。一、油脂的物理化學性質對化妝品的影響
油脂的一些特征及品質,可以用以下物理化學參數來表征。同時,油脂的物理化學性質對化妝品的外觀、穩定性以及使用效果的影響也是至關重要的。
1.粘度
粘度是指因分子間作用力而阻止流體流動的阻力度量。對于油脂來說,粘度的大小取決于分子量、不飽和度、溫度以及支鏈的長短、數量等因素。油脂之所以具有較高的粘度,主要是由于油脂中長鏈分子間的吸引力較大。一般來說,油脂的粘度隨不飽和度的增加略有減少,隨氫化程度的增加會略有增加。在飽和度相同的條件下,相對分子量低的油脂粘度稍低。脂肪油類的粘度隨溫度的變化較礦物油小。一般油脂的粘度不會有較大差異,但蓖麻油除外。蓖麻油由于含有較多蓖麻醇酸,所以分子間較易形成氫鍵,從而粘度極大。
粘度是影響化妝品鋪展性的直接因素。所謂化妝品的鋪展性,是指一定量的化妝品在皮膚上所能展開的面積?;瘖y品的鋪展過程,實質是以固/液界面代替固/氣界面,同時液體表面也同時擴展。設鋪展面積為單位面積時,固/氣界面自由能為ESA,固/液界面自由能為ESL,液/氣界面自由能為ELA。當鋪展單位面積時,固/液界面和液/氣界面都增加單位面積,體系自由能增加ESL+ELA;固/氣界面減小單位面積,體系自由能減少ESA,因此鋪展過程表面自由能變化量為ΔE=(ESL+ELA)-ESA。如果(ESL+ELA)-ESA>0,則鋪展過程自由能減少,鋪展可自發進行。通常將(ESL+ELA)-ESA稱為鋪展系數SL/S,SL/S>0則鋪展過程自發進行;SL/S<0則液體不能自發鋪展到固體表面。單位面積表面自由能也就是固體和液體的表面張力,通過測量各種液體在同一固體上的接觸角,能夠推導出該固體的臨界表面張力EC。臨界表面張力EC的意義在于:只要某種液體的表面張力小于EC,該種液體即可自發潤濕該固體。因此,化妝品的油相如果能夠在皮膚表面完全潤濕,則油相的表面張力必須低于皮膚的臨界表面張力。一般來說,人體皮膚的臨界表面張力EC=22mN/m,此數值會因皮脂含量、皺紋、毛孔及紋理等因素而存在差異。化妝品常用油相的表面張力多在29~34mN/m范圍內。
2.比重
油脂的比重與油脂的分子量和粘度成正比,與油脂的溫度成反比。油脂的分子量越小或不飽和程度越高,則比重越大。油脂比重的大小直接影響化妝品產品的穩定性,一般選擇油脂的比重與水的比重比較接近的油脂。
3.熔點
熔點不僅關系到產品的配方、工藝和質量控制,而且對產品的季節性變化等因素都是至關重要的。
脂肪酸的熔點與烷基碳鏈的長度成正比,與其不飽和程度成反比。在飽和脂肪酸分子鏈中引入雙鍵或甲基支鏈,其熔點會下降。順式脂肪酸熔點比反式脂肪酸熔點低,而雙鍵的位置越靠近羧基熔點就越高,但順式和反式結構有時會起決定作用。支鏈的位置也會影響熔點,一般來說,支鏈越接近烷基鏈的中心部分,其熔點也越低。
熔點不僅影響到化妝品的外觀,還影響到產品的耐熱、耐寒穩定性,以及使用時的鋪展性和皮膚感覺。
4.酸價
油脂的酸價代表了油脂中游離脂肪酸的含量。油脂存放時間過長,就會水解產生部分游離脂肪酸,故酸價也標志著油脂的新鮮程度。酸價越高表示油脂腐敗越厲害,越不新鮮,品質越差。一般新鮮油脂的酸價應小于1。
5.碘值
油脂的碘值表示油脂的不飽和程度,碘值越高表示不飽和程度越大??梢愿鶕庵档拇笮τ椭M行分類:碘值<100的油脂稱為不干性油;碘值在100~130的油脂,稱為半干性油;碘值>130的油脂稱為干性油。碘值高的油脂含有較多的不飽和鍵,在空氣中易被氧化,容易酸敗?;瘖y品中使用的油脂幾乎均是不干性油脂和部分半干性油脂,半干性油脂和干性油脂由于穩定性較差,需經精制除去不飽和組分后才能使用。
6.皂化值與不皂化物
皂化值是指皂化1克油脂所需要的氫氧化鉀的毫克數。油脂中脂肪酸分子量大的,其皂化值??;油脂中脂肪酸分子量小的,其皂化值就大。依據皂化值可以計算出油脂的平均分子量,一般油脂的皂化值在180~200左右。不皂化物是指油脂皂化時,油脂成分中不能與苛性堿起皂化反應的物質。也就是指那些不溶于水、與堿反應很不活潑的物質,它們大多是高分子的醇類、蠟、碳水化合物、色素等。
7.折光率
折光率是由于光在兩種不同介質中的光程差,造成光線從一種介質進入另一種介質,并且當它的傳播方向與兩種介質的界面不垂直時,在界面處的傳播方向會發生改變而發生光的折射現象,折光率就是光的折射現象的度量。作為液體物質純度的標準,它比沸點更為可靠。脂肪酸的折光率隨分子量和不飽和度的增加而增大,因此,一些短鏈飽和脂肪酸酯,折光率就低,而亞麻油等不飽和酸含量多的油,折光率就高。
利用不同油脂的折光率不同,在化妝品配方中進行不同油脂的復配,就可改善乳化體的亮度、通透性等外觀指標,而得到個性化效果。
乳化產品中,當油相的折光率和水相的折光率達到一致時,產品能形成透明的乳化體。這是因為油脂的折光率一般都大于1,而水的折光率為1。為了使油相、水相的折光率達到一致,我們可以通過增大水相的折光率來實現。例如一些低碳醇:丙二醇、甘油、1,3-丁二醇等的折光率基本都在1以上。所以,可以用丙二醇、甘油、1,3-丁二醇等來調整水相的折光率,使油相、水相的折光率達到一致,從而得到透明的乳化體。
8.顏色、氣味
油脂中產生顏色的物質主要是類胡蘿卜素、葉綠素和一些易氧化成分等。而氣味主要是由萜烯烴類、δ-癸酸內酯和含硫化合物等產生的。
二、油脂的分類
根據油脂的來源和化學成分的不同,可將油脂分為:植物性油脂、動物性油脂、礦物油脂和合成油脂。
1.植物性油脂
植物性油脂主要來自植物的果實和種子,也有部分來自于植物的葉、莖、根、花等。在植物油脂中除了三甘油酯外,還含有少量的磷脂、甾醇和維生素等,這些物質的含量,會隨植物油脂精制程度的提高而減少。另外,植物性油脂容易被氧化,對于產品的儲存需要有嚴格的控制。
2.動物性油脂
一般來說,動物性油脂的碘值較植物性油脂低,但皂化值較高,而且甘油脂中飽和脂肪酸含量較高。動物性油脂都不同程度帶有特殊氣味,很少直接使用于化妝品中,主要用作制皂原料;而經過精煉的動物性油脂,卻是化妝品的優質原料。
3.礦物油脂
礦物油脂一般是非極性的,沸點在300℃以上的高碳鏈烴類,其中以直鏈飽和烴居多。礦物油不易酸敗,耐熱穩定性高,來源豐富,是化妝品中物美價廉的油脂原料。但是礦物油脂的品種較少,吸收性差,屬于惰性油脂。如果產品中雜質含量很低的話,還是屬于比較安全的油脂。
4.合成油脂
合成油脂一般是從各種油脂或原料,經加工合成的改性油脂,不僅組成與原料油脂相似,而且保持了其優點,并通過改性賦予其新的特性。合成油脂品種很多,可以根椐需要進行選擇。
隨著精細化工合成、提純技術的提高、化妝品功效性評價技術的完善、人們對皮膚新陳代謝過程的認識不斷深入,以及其他學科與個人護理品行業的融會貫通,相信還會有更多、更好的油脂應用到化妝品中,也將會賦予個人護理品更多新、奇、特的功能和特點,帶給人們更多的美與快樂。
編輯/韓亞紅