牙膏发泡剂的研究

赵丽玲1,王 超2,张 宁2,曹光群2

(1. 贵州轻工职业技术学院,贵州 贵阳 550025;2. 江南大学 化妆品研究中心,江苏 无锡 214122)

摘 要:对牙膏用发泡剂十二烷基硫酸钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂酰谷氨酸钠分别与椰油酰胺丙基甜菜碱组成的发泡剂的发泡力和稳定性等进行了研究,并对市售牙膏与自制牙膏的发泡力和pH进行了测定。结果表明,月桂酰肌氨酸钠、月桂酰谷氨酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱三元复配作为发泡剂应用在牙膏中有比较理想的发泡性能,不仅可以满足牙膏发泡力的需求,同时还可以有效降低牙膏的刺激性,使体系更温和。

关键词:牙膏;发泡剂;发泡力;稳定性

中图分类号:TQ658.4

文献标识码:A

文章编号:1006-7264(2018)07-0016-03

DOI:10.13222/j.cnki.dc.2018.07.006

收稿日期:2018-03-13

作者简介:赵丽玲(1960-),女,贵州人,副教授。

牙膏是日常生活中常用的清洁用品,具有清洁抛光牙面和去除菌斑,使口腔清爽的作用。普通牙膏的主要成分包括磨擦剂、发泡剂、润湿剂、增稠剂、甜味剂、防腐剂、香精和水。牙膏中的发泡剂具有发泡和清洁的能力,它形成的泡沫可以减少食物残渣在牙齿表面的附着力,使残渣可以轻易随漱口水吐出,从而清洁牙齿[1]

对牙膏中发泡剂的选择主要考虑其安全性高、刺激性低,发泡能力优良,原料无特殊气味,同其他原料配伍相容性好等。目前市场上普遍使用的发泡剂是十二烷基硫酸钠。我国最早的牙膏大多是肥皂型,将十二烷基硫酸钠应用在牙膏中于1962年试制成功,投入生产[2]。其优点是发泡能力强、配伍性好、价格便宜,但刺激性较大,所以近年来行业内都在寻找可替代十二烷基硫酸钠的发泡剂。

月桂酰肌氨酸钠又名十二酰基肌氨酸钠,固体(L-95)为白色或淡黄色粉末,液体(L-30)为无色澄清液体。它是一种非常温和的新型氨基酸类阴离子表面活性剂,经研究证实比十二烷基硫酸钠温和[1],可形成细腻、持久的泡沫,具有抗菌杀菌、防霉和抗腐蚀、抗静电能力。在通常条件下,月桂酰肌氨酸钠对热、酸、碱都比较稳定,对皮肤刺激性较小,脱脂作用较弱[1],生物降解性好,对环境无污染,可用于化妆品和医药工业[3],但因其合成原料来源并非纯天然,所以笔者力求寻找更安全环保的牙膏发泡剂。

月桂酰谷氨酸钠是一种在分子内具有氨基酸骨架的氨基酸型表面活性剂,具有酰基氨基酸表面活性剂特有的温和性[4],其由安全性极高的天然来源的月桂酸和发酵来源的食品级原料谷氨酸钠制成。因其单钠盐呈弱酸性(pH=5~6),酸碱度与人体皮肤基本一致,故对皮肤极其柔和,不会引起过敏反应和刺激性,从而使皮肤触感舒适柔润。月桂酰谷氨酸钠的发泡力适中,且对硬水有出色的适应性。生物降解性好,对环境无污染。由于其极低的刺激性和良好的发泡能力,主要应用在较高档的日化用品如洗发水、洗面奶、口腔清洁剂和医药用品中作为主要清洁成分,并可用于婴幼儿洗涤产品中[5]

口腔中的酸碱度以唾液pH为代表,一般在5.6~7.6[6],多数时间保持在6.6~7.1之间,因此口腔适于多种菌生存。随着酸碱度变化,牙齿表面处于一个微弱的化学反应状态。口腔环境酸性或者碱性过高,都会导致口腔内的菌群失去平衡,从而引发不同的疾病。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

罗氏泡沫仪(上海仪器厂);SYC-15B超级恒温水浴(南京桑力电子设备厂);DELTA 320 pH计(梅特勒-托利多国际贸易上海有限公司);冷热循环箱(江南大学化妆品研究中心)。

山梨醇(70%)、甘油(95%)、羟甲基纤维素、十二烷基硫酸钠(K12)、焦磷酸钠、糖精钠、苯甲酸钠、钛白粉、薄荷脑(国药集团化学试剂有限公司,分析纯);椰油酰胺丙基甜菜碱(30%)(河南博特尔化工产品有限公司,化妆品级);月桂酰肌氨酸钠(30%)、月桂酰谷氨酸钠(30%)(上海中狮科技发展有限公司,化妆品级);二氧化硅(深圳市吉田化工有限公司,化妆品级);香精(苏州肤莱特贸易有限公司,化妆品级)。

1.2 泡沫性能测试

称取2.5 g试样于1 000 mL容量瓶中,加水至刻度,摇匀,加热至40 ℃。向罗氏泡沫仪底部注入试液,使试液液面恰在50 mL刻度处。将注满200 mL试液的滴液管安放到管架上,和刻度管的断面垂直,使溶液流到刻度管的中心。当滴液管中的溶液流完时立即记录泡沫的高度,再记录5 min以后的高度。

1.3 pH值测试

称取2.0 g试样于50 mL烧杯中,加水配成10%的溶液,加热溶解均匀。待冷却至室温25 ℃后,将pH计的探头没入配好的溶液液面中,待pH计上读数稳定后读取。

1.4 稳定性测试

对自制牙膏测定稳定性,-18 ℃~ 48 ℃冷热循环箱进行冷热考核观察。冷热循环考核留样观察时间为4周。

2 结果与讨论

2.1 发泡力的比较

牙膏配方见表1,pH值均约为6.6,发泡力比较见图1。

表1 牙膏配方
Tab.1 Formulation of the toothpaste

从图1可以看出,发泡剂组合应用于牙膏配方中,1#配方发泡力最好,其次为2#配方,最后是3#配方。3#配方发泡力并不十分理想,为提高发泡力,将月桂酰肌氨酸钠和月桂酰谷氨酸钠复配,再与椰油酰胺丙基甜菜碱联合使用。三元复配后发泡力增加,且牙膏的泡沫细密而稳定。

图1 不同发泡剂配方牙膏泡沫高度
Fig.1 Foam heights of different toothpaste formulations

2.2 自制牙膏与市售牙膏比较

2.2.1 泡沫量比较

从图2可以看出,自制牙膏与6种市售成人牙膏及1种市售儿童牙膏相比泡沫量处于中上等,因此,用月桂酰谷氨酸钠和月桂酰肌氨酸钠及椰油酰胺丙基甜菜碱复配作为发泡剂应用在牙膏配方中,发泡力达到了较为理想的效果。

图2 市售牙膏与自制牙膏的泡沫高度
Fig.2 Fo am heights of commercially available toothpastes and self-developed toothpaste

2.2.2 pH比较

图3中可以看出,大部分市售牙膏pH都在7.1~8.9之间,相较于口腔中的pH偏高。自制牙膏pH基本处于口腔正常pH范围,更利于保持口腔清洁和菌群的平衡。

图3 市售品牌牙膏与自制牙膏的pH值
Fig.3 Th e pH values of commercially available toothpastes and selfdeveloped toothpaste

2.3 稳定性

稳定性观察:待样品恢复至室温后,自制牙膏无胀气现象;打开帽盖,挤出少量膏体,牙膏膏体无出水、变色、变粗等异常现象;检测膏体pH值无变化。综上,自制牙膏稳定性较好。

3 结论

顺应现今社会消费者对使用产品的安全性的强烈要求,作为牙膏的发泡剂,最应放在首位考虑的就是原料的安全性和温和性,其次考虑其发泡能力。综合安全温和和发泡能力考虑,用月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱三元复配作为发泡剂更为合适,使得自制牙膏体系在满足牙膏对泡沫的基本要求之外,也更符合温和、安全和环保的理念,这也将会是今后牙膏行业的必然发展趋势。

参考文献:

[1]李江平,陶胜枝. 牙膏发泡剂的比较研究[J]. 牙膏工业,2008,18(4):37-38.

[2]凌关庭,唐述潮,陶民强. 食品添加剂手册[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3]李红,黎四芳,蔡兰珍. N-月桂酰肌氨酸钠的合成与应用[J]. 精细石油化工进展,2004,5(3):35-38.

[4]INFANTE MR, PINAZO A, SEGUER J. Non-conventional surfactants from amino acids and glycolipids: structure, preparation and properties[J]. Colloids & Surfaces A Physicochemied &Engineering Aspects, 1997(96): 49-70.

[5]CLAPES P, INFANTE MR. Amino acid-based surfactants:enzymatic synthesis, properties and potential applications[J].Cheminform, 2010, 33(50): 277-277.

[6]中国口腔清洁护理用品工业协会. 牙膏生产技术概论[M]. 北京:中国轻工业出版社,2013.

A study of foaming agents for toothpaste

ZHAO Li-ling1, WANG Chao2, ZHANG Ning2, CAO Guang-qun2
(1. Guizhou Light Industry Technical College, Guiyang, Guizhou 550025, China;2. Cosmetics Research Center, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

Abstract:The foaming power and stability of foaming agent compositions used in toothpaste were studied, including the binary compositions of sodium lauryl sulfate/cocamidopropyl betaine, sodium lauroyl sarcosinate/cocamidopropyl betaine and sodium lauroyl glutamate/cocamidopropyl betaine, and the ternary composition of sodium lauroyl sarcosinate/sodium lauroyl glutamate/cocamidopropyl betaine. Furthermore, the foaming power and pH were determined for the self-developed toothpaste and the ones commercially available. The results show that the ternary composition composed of sodium lauroyl sarcosinate, sodium lauroyl glutamate and cocamidopropyl betaine exhibits ideal foaming properties in toothpaste. Such composition can not only meet the requirement of foaming power for toothpaste, but can also effectively reduce the irritation of toothpaste and thus lead to a gentler system.

Key words:toothpaste; foaming agent; foaming power; stability

(本文编辑 杨玉喜)