配方技术Q&A:蛋白质

　　编者按：配方技术Q&A节选自《化妆品和盥洗用品》（C&T China），这个专栏挑选了一些“中国化妆品VIP工程师俱乐部”会员提交的技术问题，并请行业内富有经验的国内外专家予以解答。读者若希望加入俱乐部，或对本专栏及杂志有任何意见或建议，请发送邮件至kouzi6@163.com。
　　
　　问：配方中添加蛋白质类原料，
　　应注意些什么？
　　
　　徐良教授 解答：
　　蛋白质作为一类具有皮肤或头发调理作用的原料在化妆品中具有广泛的应用。例如较为常用的胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白、丝蛋白等，尤其是胶原蛋白近年来在化妆品中的应用更是火爆，其来源除了猪、牛等以外，来源于鱼的胶原蛋白有后来居上之势。
　　首先我们来大致了解一下蛋白质在化妆品中的作用。
　　不久前，Challoner等人撰文介绍了他们进行的有关使用蛋白质对皮肤护理作用的研究结果。他们在不同的化妆品基质中，其中包括水包油乳化体、皮肤清洁剂、水溶性凝胶以及简单的水基体系，配方包括自己设计的和已经市场化产品的配方。
　　研究选用了一系列的蛋白质，如水解小麦蛋白、水解胶原蛋白、水解全麦蛋白、水解小麦蛋白聚乙烯吡咯烷酮共聚物、可溶性小麦蛋白以及水解小麦蛋白硅氧烷共聚物等等。研究的结果显示：蛋白质原料可以有效增加皮肤的延展性和保湿水平；同时蛋白质成分还具有显著的肌肤紧致功效。并且，研究也证实，一些蛋白质衍生物同样具有保湿、收紧和增加肌肤弹性等护肤效果。
　　蛋白质毕竟是一类较特殊的具有生物活性的化妆品添加剂，其结构与性质决定了其在化妆品中的应用相对复杂性，这主要体现在其在化妆品配方中的稳定性与配伍性方面。
　　蛋白质的组成单位是氨基酸。组成蛋白质的氨基酸有20种。每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。
　　氨基酸通过肽键相互连接而成的化合物称为肽，少于10个氨基酸的肽称为寡肽，由10个以上氨基酸组成的肽称为多肽。由于蛋白质的分子较大，不易被皮肤吸收，目前，使用寡肽等小分子结构的蛋白质已成为蛋白质在化妆品中应用的新趋势。
　　我们在化妆品中添加蛋白质时，应该利用和注意的蛋白质性质包括：
　　①两性性质
　　蛋白质是由α-氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，在蛋白质分子中存在着氨基和羧基，因此跟氨基酸相似，蛋白质也是两性物质。
　　②水解反应
　　蛋白质在酸、碱或酶的作用下发生水解反应，经过多肽，最后得到多种α-氨基酸。
　　③溶于水形成胶体
　　有些蛋白质能够溶解在水里（例如鸡蛋白能溶解在水里）形成溶液。具有胶体性质。
　　④遇电解质发生盐析
　　少量的盐（如硫酸铵、硫酸钠等）能促进蛋白质的溶解，如向蛋白质水溶液中加入浓的无机盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低，而从溶液中析出，这种作用叫做盐析。
　　蛋白质以上性质中，我们要注意其盐析的性质，尤其是在一些水溶性的透明配方中，例如：润肤水、润肤口者喱、水溶性精华素等，在这类配方中不要使用无机盐或者含有无机盐的原料，如防腐剂卡松（里面含有20%多的Mg盐稳定剂），以免蛋白质析出形成沉淀而影响产品的外观。
　　实际上，在蛋白质的应用中最要注意的是蛋白质变性问题，这与上面提到的蛋白质盐析等性质具有本质的区别，盐析后的蛋白质基本性质并没有改变，盐析是可逆的变化，析出的蛋白质分离后依然可以再溶于水形成胶体，而变性后的蛋白质则不同，一般来说，变性意味着蛋白质结构发生了变化。
　　蛋白质在某些理化因素作用下，特定的空间结构被破坏而导致其原有的理化性质改变及生物学活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性作用。
　　蛋白质变性后，失去了原有的可溶性，也失去了它们生理上的作用，绝大多数蛋白质变性是不可逆过程。
　　因此，作为配方师，我们在化妆品中添加蛋白质成分时，应该避免造成加入的蛋白质成分发生变性，这样才能保存蛋白质的生物活性，也可以避免由于变性给体系带来的不良变化。
　　造成蛋白质变性的原因包括物理与化学两方面的因素：
　　物理因素包括：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等；
　　化学因素包括：强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、鞣酸等。
　　因此，我们在制备工艺中，尽量避免采用容易使蛋白质变性的工艺。如添加蛋白质的温度不宜过高，尽量在乳化后体系温度降到50℃以下加入（因为不同蛋白质的结构被破坏的温度也不同，一般在70℃以上）。加入后避免过度剪切。
　　下面是几点在设计含有蛋白质成分的化妆品配方时的提示：
　　在配方设计时，避免强酸强碱的加入，含有乙醇的配方中慎用蛋白质成分，控制其他原料中重金属盐（如铜盐）的残留量。
　　有研究表明尿素也是容易使蛋白质变性的成分之一，避免在配方中添加尿素，同时在尿素软膏中避免添加蛋白质成分。
　　值得我们注意的是，化妆品中使用的一些表面活性剂也会使蛋白质变性，具代表性的表面活性剂有月桂基硫酸钠等。有研究表明，体系PH小于4时，在一些含有表面活性剂的体系内，容易发生蛋白质变性，这提醒我们在制备含果酸的低PH值配方时，要注意表面活性剂的选择。
　　由于蛋白质在紫外线的照射下会发生变性，因此，应避免在防晒产品中添加蛋白质组分，同时也可考虑在制备含有蛋白质成分的配方时，使用紫外线稳定剂。
　　另外，双胍类的防腐剂也会使蛋白质变性，应避免使用。
　　巯基乙酸、半胱氨酸能使蛋白质中的二硫键断裂，进而改变蛋白质的原有结构，因此，在烫发、脱毛等一些含有巯基乙酸、半胱氨酸组分的配方中，谨慎添加蛋白质成分。
　　实际经验告诉我们，在乳化体作为基质时，有时候蛋白质的变性损失的仅仅是它的生物活性、它的功效作用；而在添加蛋白质成分制备透明型化妆品时，如果发生蛋白质的变性，就不仅仅是功效作用丧失的问题了，它会造成体系的浑浊，分层，因此，在制备这类产品时一定要做货架稳定性试验，这样才能从根本上避免由于蛋白质变性导致沉淀物析出而造成产品质量问题。
　　
　　编辑／林婕
　　
　　作者简介：徐良，教授级高工，北京日用化学研究所所长，从事化妆品技术研究与研发管理20余年。现任卫生部化妆品卫生标准化委员会委员、 国家食品药品监督管理局化妆品标准专家委员会委员、全国香料香精化妆品标准化委员会委员、国家食品药品监督管理局化妆品审评专家、《中国化妆品》杂志编委、《Cosmetic and Toiletries》中文版专家技术委员会委员，发表论文60余篇，论著2部，多次获得北京市科技进步奖等奖项，参与了多项我国化妆品行业监管法规及标准的制定与审定工作。