影響液體洗滌劑中色素穩定性因素的探討

劉 曉

（南風化工集團股份有限公司技術中心，山西運城，044000）

影響液體洗滌劑中色素穩定性因素的探討

劉 曉

（南風化工集團股份有限公司技術中心，山西運城，044000）

闡述了影響液體洗滌劑中色素穩定性的內部因素和外部因素，并對兩類天然色素的變色/褪色行為和機理進行簡要分析，以期為今后的液體洗滌劑配方中選用色素的篩選工作和液體洗滌劑配方調整以及色素改性提供參考依據。

液體洗滌劑；色素；穩定性；變色機理

全球洗滌劑用品正朝著無磷化趨勢發展、由洗衣粉向液體洗滌劑發展、多功能復合型發展以及從普通型向濃縮型發展，預計液體洗滌劑的市場份額將逐步擴大[1]。隨著多元化需求的不斷增長，五顏六色的液體洗滌劑產品屢見不鮮，而將色素加入至液體洗滌劑中主要起到以下幾個方面的作用：遮蓋產品原料的某種顏色；增加產品美感，讓使用者在使用時心情愉悅；傳遞產品的功能信息和產品理念。常見色素的分類如表1所示。品質優良、性能穩定的色素加入液體洗滌劑產品后，在保質期內不僅能保持與產品協調一致的顏色，而且不會導致產品的感官指標發生改變、影響產品質量指標。

由于色素色澤不穩定，使用過程中易受外界各種因素影響，實際應用時洗滌劑和色素配伍過程中常出現變色、褪色甚至分層等現象，讓人產生產品變質的錯覺，導致商品價值大打折扣。究其變色的原因可能有兩種：一是色素中的一些組分和洗滌劑中的某些組分發生了反應；二是洗滌劑所提供或者使用的環境使色素中的某些組分自身發生了變化或者組分之間發生化學反應，從而導致色素穩定性出現問題。因此，在為液體洗滌劑挑選色素時，研發工作者們不僅要對色素本身的組分及化學性質非常了解，還要與洗滌劑配方進行匹配，通過穩定性試驗來篩選合適的洗滌劑色素。本文將就影響色素穩定性的常見因素做一簡要闡述，以期為之后的洗滌劑配方研究工作提供參考依據。

表1 常用色素的分類

1 洗滌劑基質影響

各種色素溶解于不同溶劑中，可產生不同的色調和強度，尤其是兩種及以上合成色素復配使用時，情況更為顯著。如一定比例的紅、黃、藍三色混合物，在水溶液中色度較黃，而在50%酒精中色度較紅。因而色素的添加與基質的顏色也有一定關系。有些色素的添加需要和洗滌劑基質顏色“相配”，以便使基體顏色更加鮮亮或者減弱。

1.1 pH的影響

絕大多數色素在溶液中的色澤與溶液的pH值有關，很多色素會隨著酸堿條件的改變而發生變化，如赤鮮紅在pH值小于4時會沉淀，板栗仁黃色素在過酸條件下顏色為草綠色，且酸性越大顏色越淺[2]；紅曲黃色素在酸性條件下黃色鮮艷，在中、堿性條件下逐漸變成紅褐色[3]。一般來說，色素在一定的pH值范圍內需保持特定的色澤，在使用色素過程中要注意其適用的酸堿度。如玫瑰茄紅色素適用的pH值范圍較窄，一般為3～5，而梔子黃色素適用范圍則較廣，在3～11之間，這都是由各自的結構性質決定的[4]。如果體系配方中存在酸堿，需在配方中和完成后再加入色素或者加入某些護色劑以防最終洗滌劑產品出現變色情況。

1. 2氧化還原的影響

液體洗滌劑配方一般含有表面活性劑、堿性助劑、增白劑、螯合劑以及去離子水，為保證洗滌劑的去污效果，有時候需要加入氧化劑和還原劑，這對色素保持穩定性來說也是個很大的挑戰，如紅藍草紫色素在H2O2溶液中會被漂白，而加入檸檬酸會導致酸與紅藍草紫色素發生反應從而產生降解[5]。因而對不同的液體洗滌劑體系應該選用合適的色素，或者在洗滌劑基質中加入護色成分對所選用的色素進行保護。

1.3 香精的影響

有時由于香型需要而不得不添加某種易變色的香精，這種情況下首先要清楚此種香精在加入洗滌劑后會變成什么樣的顏色，所形成的顏色與洗滌劑本身要求的色相是否一致；若一致，最終疊加形成的顏色能否滿足產品設計要求。而由于香精的復雜性，盡管加入量非常少，但是其對洗滌劑產品的顏色影響卻至關重要，因而洗滌劑在色素選擇中要特別注意這點。

2 外部環境的影響

此處所說的外部環境，不是通常意義上的“自然環境”，而是特指洗滌劑使用或者運輸過程中所處的“環境”。

2.1 溫度的影響

由于各地氣候差異，為保證在各地液體洗滌劑產品的品質如一，對液體洗滌劑穩定性最常見的考察因素就是溫度。通常情況下，高溫對色素的影響很大，低溫有利于色素穩定，有些混合色素在高溫下極易分解或者組分間互相發生反應，從而導致變色或者褪色[2]。因而在實際配方操作中應盡可能在低溫時加入色素，加入色素后產品最好不要再加熱，而在運輸或者存放過程中保持空間溫度在一定范圍內，避免高溫環境，必要時采取通風等措施來降溫。

2.2 光照的影響

光照包括自然日光照、紫外光照和白熾燈光照。多數的天然色素在紫外光照射下都會發生褪色，有的甚至放在室內受散射光照射也會褪色[3]。如檸檬黃和靛藍拼色使用時，如受日光照射，靛藍褪色較快，而檸檬黃則不易褪色[6]。自然光對色素具有很大的破壞性，應當盡量避免洗滌劑產品受到光的直射，在生產、運輸、銷售以及貯存過程中均應避光保存，可以考慮盡量將液體洗滌劑的包裝設定為非透明包裝。

2.3 金屬離子的影響

自來水中含大量的鈣鎂離子等金屬離子，而大多數色素對這些是很敏感的。不同金屬離子對天然色素穩定性的影響不同，有的可以使色素褪色，但有的反而可以起到穩定色素的作用。通常Na+、Ca2+、Mg2+對一些色素穩定性及色澤影響不大，，而Al3+、Cu2+、Pb2+、Fe3+對色素則有破壞作用，如紅曲黃、黑加侖、板栗仁色素和紅藍草紫色素等[2,5]，因而在實際應用中對不同金屬離子要區別對待。

3 多重因素影響

很顯然，對色素的影響因素并不一定是單獨存在的，很有可能是兩個因素或更多因素共同影響導致其不穩定。比如所有色素在酸堿條件下與金屬接觸后褪色會加快，高溫下這種影響更甚。而使用混合色素復配使用時應考慮色素間和環境等的影響，如靛藍和赤蘚紅混合使用時，靛藍會使赤蘚紅更快地褪色。而檸檬黃與靛藍拼色時，如受日光照射，靛藍褪色較快，而檸檬黃則不易褪色。高溫能加速無色花色素在酸性條件下的氧化反應導致三角楓變紅[7]。鑒于此，在為洗滌劑產品挑選色素的時候要考慮多方面因素的影響。

4 影響機理探討

色素的性能與其化學結構密切相關，要穩定色素首先必須從色素穩定性和色素結構的關系入手，通過改造色素化學結構和添加色素穩定劑[3]等措施來達到穩定色素的目的。天然色素按照“二分法[8]”大致分為兩類：即具有長鏈共軛結構的脂肪類，比如番茄紅色素、玉米黃色素等；具有共軛體系結構的芳香類，如高粱皮紅色素、紅花黃色素等。其中，前者在光照、氧化、介質極性改變時會發生褪色，后者受pH、金屬離子的影響較為嚴重，常常會失去原有色澤變成深褐色或濃茶狀，更有甚者會有沉淀生成。這是由于脂肪族天然色素結構中雙鍵的π鍵很容易受光、氧、親電試劑（如路易斯酸、金屬離子）等的催化氧化、水解重排導致結構改變從而褪色；芳香族天然色素分子結構中除了存在較穩定的共軛芳香族結構外，還存在酚羥基，這導致在不同pH作用下共軛芳香族結構發生重排，同時酚羥基易與許多金屬離子螯合發生金屬離子配位反應[7]，致使色素溶液發生變色現象甚至有沉淀生成。

5 結語

為洗滌劑挑選色素時，我們不僅要對所添加洗滌劑產品的制造工藝、組分及其化學性質非常熟悉，還要對所添加色素在多種極端條件下進行穩定性實驗分析，每個極端條件考察周期有幾個月時間，而在某些情形下，由于色素顏色變化比較緩慢，需要留下照片之類存檔進行后續比對，因而整個考察過程比較龐雜，需要足夠的耐性來處理遇到的各種問題。

今后，除了要研制開發洗滌劑的配方外，還要加強對色素資源的開發探索，篩選出盡可能多的穩定性好、成本經濟低廉的色素；同時，要進一步研究色素分子的結構及其穩定性的影響因素，對其進行相應的改造和修飾，以提高色素的穩定性和適用性，拓寬其使用范圍，以更好地應用于液體洗滌劑產品以及其他類型的產品中。

[1] 雷秋芬, 于文. 中國衣用液體洗滌劑行業面臨的機遇和挑戰[J]. 日用化學品科學, 2008,31(1):8-10.

[2] 陳德經. 板栗仁色素的穩定性研究[J]. 食品科學, 2006,27(10):155-158.

[3] 楊玲, 江丹, 周波, 等. 環境因素對紅曲色素穩定性的影響及其光穩定性提高的方法[J]. 食品研究與開發, 2009,30(5): 186-188.

[4] 喬華. 天然食用色素色澤穩定性的研究及應用[D]. 太原:山西大學,2006.

[5] 蔣紅芝, 義崇寬, 楊昌鵬, 等. 紅藍草紫色素穩定性的研究[J]. 湖北農業科學, 2012,51(19):4355-4360.

[6] 徐懷德. 色素的種類及應用[J]. 農村新技術, 2009(6):23-25.

[7] 高建民, 張璧光, 常建民. 三角楓在干燥過程中變色機理的研究[J].北京林業大學學報, 2004,26(3):59-63.

[8] 劉淑玲. 天然色素結構與行為關系的研究季應用[D]. 太原:山西大學, 2004.

Discussion on Factors Affecting Pigment Stability in Liquid Detergent

Liu Xiao
(Technology Center of Na fi ne Chemical Industry Group CO., Ltd, Yuncheng 044000, Shanxi, )

The internal factors and external factors in fl uencing the stability of the pigment in the liquid detergent are separately addressed, and the color changing/ fading behavior and mechanism of the two kinds of natural pigments are brie fl y analyzed, which provides a reference frame for the selection of pigment in the future liquid detergent formulation and the adjustment of liquid detergent formulation and the modi fi cation of pigments.

liquid detergent; pigment;stability; color-changing mechanism

TQ649

A

1672－2701（2017）10-51-04

劉曉女士，助理工程師，主要從事日用化學品方面的研究工作。E-mail：isisxiao@163.com。