有效針對女性臉皮薄氨基酸表面活性劑的特性及應用

胡文杰 張涌 劉振華 張太軍 王小康 林沛東 祝雪梅

臉部皮膚的類型、特點和功效訴求決定我們需要一款清潔力適中、低刺激性的洗面奶，在保持臉部清潔的同時維持皮膚健康的狀態。傳統的皂基洗面奶因其去污力較強，極易造成“清潔過度”，引起皮膚干澀、緊繃、瘙癢等癥狀，使皮膚屏障功能受損。氨基酸表面活性劑擁有刺激性低、發泡力強、綠色環保等優點，是脂肪酸皂的優良替代品。本文簡述了氨基酸表面活性劑相對于脂肪酸皂的優勢及其在洗面奶中的應用。

皮膚是人體與外界隔絕的第一道防護屏障，主要由真皮與表皮組成。角質層細胞由基底層的角質母細胞分裂，并逐步分化為有棘層、顆粒層、透明層、角質層，并最終死亡脫落完成一個表皮細胞的生命周期。其中，顆粒層細胞會通過板層小體合成，并以胞吐的方式不斷分泌細胞間脂質，從而在角質層中形成所謂的“磚塊水泥”結構（磚塊——角質層細胞，水泥——細胞間脂質）。同時，皮膚內的皮脂腺分泌出皮脂，它們與酶解后的細胞間脂質共同組成抵御外界入侵、減緩角質層水分蒸發的皮脂膜。

皮膚污垢由皮脂膜、外界灰塵、化妝品殘留、脫落的角質層細胞殘渣共同組成，這些污垢在空氣的作用下會發生氧化反應。同時，皮膚上的微生物和酶會加速污垢的氧化分解，使得皮膚暗淡、沒有光澤且有酸敗的臭味。對于長期裸露且皮脂腺活躍的臉部皮膚，這個過程會更為明顯。因此，為了擁有良好的膚質，適當的臉部清潔是必須的。

但臉部皮膚普遍比身體其他部位的皮膚要薄，尤其是女性，且臉部皮膚會隨著年齡的增長而變薄。在進行日常潔面時，難免會清洗掉部分皮膚表面的皮脂膜，特別是清潔力較強的清潔產品，會完全破壞皮脂膜，導致“過度清潔”。在“過度清潔”后，皮膚缺少皮脂膜的保護會進入防守真空期，角質層失水率增加，從而導致洗后皮膚緊繃、發干。同時，皮脂膜的缺失也使得皮膚更容易受到外界物質的入侵而表現出瘙癢甚至紅腫等癥狀。

因此，為了保護臉部皮膚的健康，除了日常臉部肌膚護理外，避篼‘過度清潔”也顯得非常重要。基于以上因素，一款清潔力適中、溫和無刺激的潔面產品在科技進步和消費需求的共同推動下應運而生。

皂基洗面奶

現在市場上有許多種潔面產品嘲，其中皂基洗面奶是最受歡迎的一類潔面產品，其主要清潔成分為脂肪酸皂，在生產中一般由脂肪酸或油脂與堿進行皂化中和反應制得。典型的皂化反應如圖1所示，其中R、R1、R2、R3為不同的碳鏈。

皂基洗面奶以脂肪酸皂作為主要清潔劑，利用表面活性劑的潤濕、增溶、乳化性能達到去污的目的。為了使配方體系達到一定的結膏點與泡沫性能，一般使用多種脂肪酸相互搭配的方式進行配方設計，其中，酸總量控制在26%～35%，中和度為75%～90%。

雖然加入多元醇、兩性或非離子表面活性劑、賦脂劑等助劑能有效改善皂基洗面奶的清潔體驗，緩解清洗后的干澀感與緊繃感，但依然無法完美解決皂基洗面奶的缺陷。

1.為了維持配方體系的穩定，脂肪酸含量需要維持在較高的水平。在皂化后，體系中的活性物濃度在30%以上。高活性物含量加上脂肪酸皂本身優異的去污力，極易造成“過度清潔”，嚴重破壞皮脂膜，影響皮膚健康。

2.脂肪酸要具有清潔活性需要利用堿進行皂化，皂化后體系pH為9.0～10.5?！矫?，較高的pH會皂化皮脂膜與細胞間脂質中的極性油脂;另一方面，在自然狀態下，人體皮膚的pH為5.0～6.0，較高的pH具有潛在的刺激性，并影響皮膚的微生態環境。

3.脂肪酸皂具有較高的克拉夫點（TK）。特別是常用的肉豆蔻酸鈉（C14）、鯨蠟酸鈉（C16）、硬脂酸鈉（C18），在常溫（25℃）下均難溶于水。使用時，潔面膏在手心反復涂抹揉搓都沒有辦法使其徹底分散溶解到水中，導致推不開、化不開的情況，給消費者帶來極大的不便。這極大地限制了脂肪酸皂在水中的性能表現，也令消費者的使用體驗感大打折扣。

N-?；被岜砻婊罴?/p>

在日化行業中，氨基酸表面活性劑通常指的是N一?；被岜砻婊钚詣∟-accly amino acid su rfactants，NAAs）。此類表面活性劑具有低刺激性、良好的生物降解性、良好的泡沫性能等優點，是近幾年非常熱門的日化用表面活性劑之一。NAAs的分子結構與脂肪酸皂類似，這使得其具有與脂肪酸皂相似的性質，同時NAAs中的酰胺基團也賦予了其比脂肪酸皂更優異的性能。典型結構如圖2所示，其中R1為碳鏈，R2為氨基酸殘基。

現在市場上大多數氨基酸洗面奶的主表面活性劑是N-酰基甘氨酸類與N-?；劝彼犷惐砻婊钚詣?，本文主要以N-酰基甘氨酸類表面活性劑為例，敘述NAAs的性能優勢及其結晶特性。

NAAs由脂肪酸與氨基酸經過肖頓一鮑曼縮合反應而得。對于N-月桂酰基甘氨酸鈉（sodiumN-lauroylgIycinate，C12GIyNa）而言，其與十五酸鈉相比，兩者相差一個酰胺基團。但Bordes經過測量C12GlyNa的臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration，CMC）發現，具有同樣碳鏈長度的C12GIvNa的CMC值是十五酸鈉的十倍以上，C12GlyNa的膠束驅動力顯著弱于十五酸鈉（兩個分子結構如圖3所示）。這表明，酰胺基團的引入，顯著降低了分子的疏水性。對于工業硬表面清洗來說，或許十五酸鈉表現得更為優秀，但是對于有生命的人體皮膚，低CMC值或許不是一個合適的選擇。

高CMC值降低了N-?；拾彼猁}對油脂的親和力，使其脫脂力相對于脂肪酸皂更弱。因此，將N-?；拾彼犷惐砻婊钚詣┳鳛槊娌壳鍧嵪疵婺膛浞街械闹鞅砘钅苡行П苊狻斑^度清潔”情況的發生。另外，在配方體系中，更好的親水性也使得膏體中的N-?；拾彼猁}能更快速地解離并溶解于水中，使膏體快速溶脹裂解。消費者只需輕輕一抹，膏體立即就分散在水中，同時引出豐富的泡沫，這就很好地解決了皂基洗面奶推不開的難題。以上兩點對于N-酰基谷氨酸類表面活性劑是同樣適用的。

NAAs中的羧基決定了其許多物化性質都與pH有高度相關性。在酸性條件下 N-?；被猁}會轉化為不溶于水的N-?；被岵⒃谒薪Y晶析出，其酸化反應如圖4所示。

相較于脂肪酸皂，N-?；拾彼猁}在結構上只多了一個酰胺基團，因此其性質與脂肪酸皂有著許多相似之處。對于脂肪酸皂，隨著酸的加入，部分脂肪酸皂被質子化形成脂肪酸。質子化的脂肪酸會與離子狀態的脂肪酸皂以氫鍵締合的形式相互結合形成酸皂二聚體，極大程度上縮短分子間間距（如圖5所示）。當pH到達脂肪酸的pKa時，質子化與非質子化的分子達到平衡，此時分子間平均間距最小，體系形成密集的聚集體結構。與脂肪酸皂類似，NAAs同樣具有在酸性條件下形成酸皂二聚體的特性。而且，相對于脂肪酸皂，酰胺基團的分子間氫鍵締合能使NAAs形成更緊密的自組裝結構。

在弱酸性條件下，N-?；拾彼猁}存在結晶相與膠束相。膠束相由酸皂二極體與N-?；拾彼猁}組成，而結晶相由N-酰基甘氨酸組成。相對于脂肪酸皂，N-?；拾彼岱肿娱g酰胺基團的氫鍵締合增大了分子間作用力，使其具有更高的結膏溫度，體系能在高溫下保持膏體形態。這也使得使用NAAs的配方能在更低的活性物濃度下維持體系的熱穩定性。

泡沫屬于熱力學不穩定體系，而表面活性劑則能有效穩定泡沫防止其迅速破裂。在泡沫的液膜中，表面活性劑分子以雙分子層的形式緊密排列（如圖6所示），其中疏水端指向空氣，親水端指向液膜，越緊密的結構越有利于泡沫的產生并能有效抑制氣泡的破裂。Kanickv等發現，當pH達到十二酸鈉的pKa時，其表現出更優異的泡沫性能。而NAAs同樣具有類似的特性，張青等通過羅氏泡沫儀測量不同種類的NAAs在不同pH下的發泡性能，證明當pH為6.5～7.5時，N-椰油?；拾彼徕c（GC-30S）具有更好的發泡性能。其中，N-月桂?；拾彼徕c的pKa經測量為7.3。

氨基酸潔面產品的配方實例

下面列舉兩個配方實例以說明NAAs在應用中的性能優越性。

該配方為甘氨酸類NAAs的基礎配方。配方pH約為6.7左右，展現出很好的泡沫性能。外觀為白色珠光膏體，結膏溫度為60℃左右。雖然體系活性物濃度低于10%，但經過高低溫測試后體系均表現出良好的穩定性。其中，配方工藝：稱取A相于燒杯中，利用水溶解B相組分并加入A相中;加入C相，然后加熱至（78±1）攝氏度，攪拌冷卻至30攝氏度即可出料。

配方工藝：先將WSR-205分散于甘油中，并低速攪拌并緩慢加入水至其完全溶解，待用。將A相物料加入燒杯中，攪拌加熱至85攝氏度，隨后緩慢依次加入B相、C相、D相物料，加完后保溫30分鐘。保溫完后冷卻至40攝氏度加入E相，攪拌30分鐘后即可出料。

該配方利用椰油?；拾彼徕c作為主表活，并復配椰油?；谆；撬徕c以增加體系泡沫與抗硬水性能?；钚晕餄舛?20%，顯著低于傳統皂基洗面奶，降低了體系的清潔力度。配方pH為6.8左右，在此pH下，甘氨酸類NAAs能發揮出優良的性能。結膏溫度為50攝氏度附近，膏體軟硬度適中。高溫下能長時間保持穩定，低溫下能較好地從包裝軟管中擠出。遇水后搓洗泡沫豐富且綿密，洗后干凈且不緊繃。

展望

N-?；拾彼犷惐砻婊钚詣┡c脂肪酸皂結構類似，羧基基團決定了兩者具有相似的pH相應特性。但甘氨酸類NAAs中的酰胺基團給予了其有別于脂肪酸皂的優良性能，根據這些獨特的構效關系設計產品配方可以獲得事半功倍的配方開發效率。

在充分研究氨基酸表面活性劑在不同場景下的構效關系的基礎上，開展多種表面活性劑的復配工作是提升氨基酸洗面奶性能的一種可行方法。另外，現如今市場上開始出現以不同類型的NAAs作為主表活的洗面奶配方，如丙氨酸類。隨著科學的發展，相信其他類型的NAAs也將出現在我們的選擇菜單中。