表面活性剂在化妆品中的应用与安全研究进展

牛晓娜，王绍君，王建生，代红灵

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西 汉中 723001）

前言

随着科技及社会的发展，人们使用化妆品的安全意识在不断增强。寻求更安全的添加剂对于化妆品行业的发展将起到越来越关键的作用。同时，在化妆品的研发过程中，对产品结构、性能与技术上的要求也在日益提高。因此，作为化妆品主要原料之一的表面活性剂的最新研究进展一直备受关注。

化妆品是以涂抹、喷洒或者其他相似的方法作用于人体（肤、发、指、趾、唇、齿等）的个人护理产品，它可以达到清洁、保养、美化、修饰和改变外观等效果，或者用以修正人体异味，保持良好的身心状态。如何提高化妆品的安全性、功效性、环保性是化妆品配方研究的热点和永恒主题。在配方设计和产品使用时，表面活性剂是化妆品多种功能性作用所必不可少的基本成分，其功能主要包括润湿、乳化、分散、増溶、起泡、消泡和洗涤去污等。因此，表面活性剂的安全性绝对是是化妆品配方设计时首先要考虑的因素。本文简要介绍了表面活性剂的特点及分类，重点综述表面活性剂在化妆品中的安全应用。

1 化妆品用表面活性剂的分类及作用

表面活性剂包括一般表面活性剂和特殊表面活性剂，适用于化妆品的主要是特殊表面活性剂，如硅氧烷表面活性剂、硅酮表面活性剂和生物表面活性剂等。根据离子型态，这些表面活性剂又可以分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂[1]。

根据原料来源的不同，化妆品用表面活性剂又可简单地划分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂。随着高效、安全等理念深入人心，以传统表面活性剂为主要原料的化妆品已不能满足人们对于“美丽”、“健康”双赢的要求。当然，使用表面活性剂的目的及其体系也随之越来越趋于多样化。

天然表面活性剂[2]是植物提取物或者以植物提取物（如天然油脂等）为原料生产的表面活性剂，它可以解决传统表面活性剂生产过程中所带来的能源消耗、生态污染等弊端。化妆品所用的天然表面活性剂主要包括磷脂类表面活性剂、氨基酸表面活性剂、蔗糖酯和一些生物表面活性剂。作为天然表面活性剂领域最具应用潜力的品种之一，生物表面活性剂[3]是由细菌、真菌和酵母等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物，它具有很好的选择性、专一性和生物结构多样性，可显著降低表面张力、稳定乳状液、降低临界胶束浓度等，具备一般化学表面活性剂所无法企及的优点，因而已广泛应用到各种化妆品中。

2 化妆品用表面活性剂的要求

化妆品如果配方设计存在缺陷，就可能在使用过程中引起皮肤异常反应，进而在某种程度上会影响人的情绪或健康。所以，生产化妆品的原料不能与人体发生免疫排斥反应，即必须对皮肤、毛发、眼膜等无刺激、无毒性，并具有良好的外观、肤感和良好的涂抹性及舒展性。

2.1 卫生指标

为避免在使用、贮藏时出现微生物污染等安全隐患，化妆品在配方设计时应充分考虑表面活性剂的相关性能。作为直接与皮肤接触的产品，化妆品在卫生性能方面的要求比其他产品会高很多。应用于化妆品中的表面活性剂的卫生指标主要有重金属含量、微生物含量、国家明令禁止的物质及其他有毒物质含量。欧洲理事会76/769/EEC指令有关限制某些有毒物的销售、使用、制备的第26号修正案指出：各领域使用的壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚限量必须从1.0%降至0.1%，而且要求化妆品用表面活性剂必须具有抗微生物污染的性能。

2.2 安全性

如前所述，化妆品使用时会与人的皮肤直接接触，因此其安全性能[4]是配方选择首要因素，表面活性剂等各种成分对皮肤、毛发、眼膜等应无毒、无刺激，产品无异味且用后无过敏反应等。为规范化妆品的生产，国家发布实施了很多法规文件，从原料监管到生产企业准入制度，直至上市前的安全性评估，以确保化妆品对人的安全性。为切实防范化妆品的安全隐患，必须从原料入手严格把关，而国家的相关法规是表面活性剂等原料选择的基本依据。

2.3 功能性

每种化妆品都有其特定功效，表现在生物学方面是抗皱、美白，物理化学方面是遮盖、清洁、保湿等，心理学功效则是色彩、香气等。所以，用作化妆品的表面活性剂必须兼顾以上功能。

2.4 配伍性能

用作乳化剂的表面活性剂的配伍性、相容性必须十分优异，否则化妆品乳液在保质期内容易出现析水、析油、分层、变色等因稳定性不佳而导致的质量问题。

2.5 商品性能

化妆品用的表面活性剂不仅要有良好的涂抹性和舒展性，而且在生产操作上要方便、易行，同时成本与性能的比值低。上述几个方面兼顾得越是周全，产品的配方设计水平越高，产品上市后也就越容易受到消费者的青睐。

3 表面活性剂在化妆品中的应用

3.1 乳化作用

某些非离子型乳化剂是化妆品工业应用的主要表面活性剂。作为配制护肤乳液的乳化剂，表面活性剂必须具有良好的配伍性和相容性。为兼顾安全性、黏性、排水性等要求，经聚醚改性的聚硅氧烷含硅表面活性剂是硅油乳状液配制时常用的乳化剂[5]，烷基磷酸酯、氨基酸系表面活性剂、甲基糖苷的脂肪酸酯衍生物以及蔗糖酯烷基糖苷聚甘油酯脂酸等也是常用的乳化剂。此外，含硅含氟的特种表面活性剂[6]和壳聚糖天然表面活性剂也在化妆品乳液中得到广泛使用。周莉[7]等从配伍性、泡沫性、乳化性等方面研究了甲基壳聚糖与该类表面活性剂的相互作用，证实此类表面活性剂在化妆品中具有很好的乳化作用。

3.2 増溶作用

在化妆品行业，增溶剂主要用于化妆水、生发油、生发养发剂等产品的生产。由于化妆品中的油性成分在结构上和极性上相异，其増溶的机理也不尽相同。聚氧乙烯硬化蓖麻油、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇、聚甘油脂肪酸酯等非离子表面活性剂以及蓖麻油基的两性衍生物均可以达到较好的増溶效果。化妆水的増溶对象是香料时，应该用烷基聚氧乙烯醚来増溶。其他用作增溶剂的表面活性剂要求具有很高的亲水性。另外，增溶剂应对眼睛、皮肤等无刺激。

周华隆[8]曾对有利凯玛公司推出的多功能型非离子表面活性Promidium系列和其他表面活性剂的各种特性做了深入分析和对比。他指出，Pro-midium系列不仅具有増泡性、増溶性、剪切变稀性、温和性等良好的特性，还有非常好的増溶作用。

徐媛媛等[9]系统地考察了E.cloacae产生生物表面活性剂对菲这种多环芳烃的乳化、増溶和脱附的作用的特性。结果表明，E. cloacae能以葡萄糖等水溶性碳源产生糖脂类表面活性剂，这些糖脂类生物表面活性剂对菲有増溶效果。

赫尔伯格[10]等研究发现了一种结构近似于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）的烷基芳基酮磺酸盐，经过光解得到水溶性的芳基酮磺酸盐和两种甲基烯烃的混合物。这种表面活性剂对蛋白质有明显的増溶作用。

3.3 分散作用

使非水溶性物质在水中形成微粒且呈均匀分散状态的现象称作分散作用。用作分散剂的表面活性剂大多也是乳化剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚等，他们都有很好的分散性能。此外，两性表面活性剂[11]以其良好的洗涤性、生物降解性，温和、低毒、低刺激性等优点而广泛应用于化妆品制造中，起到良好的分散作用。Kameyama[12]等考察了卵磷脂EYPC/C8G1/H2O三元体系相行为，在一定的温度和浓度范围内，类脂物可完全増溶于C8G1的胶束中，形成澄清的胶束溶液，可以起到很好的分散效果。

3.4 清洁作用

清洁作用是化妆品的基本功能之一。考虑到皮肤的生理特点，清洁时，既要有效去除皮肤的污垢，起到发泡、润湿功能，还要使皮脂适当保留。因此，清洁剂的脱脂能力一般不能太强。

起清洁作用的表面活性剂有两类：一类是肥皂，它具有比较温和的脱脂能力，表面活性剂的含量在80%以上，比在膏状或液状清洁化妆品中表面活性剂的含量要高很多；另一类是两性型表面活性剂，如椰油酰胺基丙基甜菜碱、氨基酸类等，因其具有良好的洗涤性能，性质较温和，均是个人清洁用品中常见的表面活性剂。还有一类被誉为“脑黄金”的天然生物表面活性剂——卵磷脂，它在化妆品中能起到活化皮肤、保持皮肤湿润和防治皮肤干燥的作用[13]。

此外，APG和AES也广泛应用于化妆品领域中。刘彩华[14]等研究了APG的功能及其在洗面奶中的应用特性，结果表明，其在洗面奶中能够提供良好的洗涤性、泡沫性和复配性能，降低产品的皮肤刺激性；古绪鹏[15]等采用直接苷化法合成了十二烷基葡萄糖苷（C12-APG），研究显示，C12-APG具有优越的稳定性和泡沫性。

3.5 柔软和抗静电作用

在护发、润发类头发调理产品中，阳离子表面活性剂是主调理剂。其中最引人瞩目的是从羊毛脂肪酸中衍生的季铵类表面活性剂，它兼具羊毛脂的保水性能、润湿性能及阳离子表面活性剂的柔软抗静电性能。

目前，洗发、护发产品中使用最普遍的柔顺剂和抗静电成分是单烷基及双烷基季铵盐表面活性剂。王忠才[16]等研究了系列脂基型季铵表面活性剂。结果表明，此表面活性剂的泡沫稳定性及乳化性能明显优于相应的单季铵盐。此外，还有表面活性剂调理剂、麦芽油衍生物、阴离子型有机表面活性剂。尤其值得一提的是季铵化的聚硅氧烷，该类化合物对皮肤和头发表现出一种强烈的直接性，使头发具有柔软的手感，同时亦起到长效保湿作用，而且能明显改善头发的抗缠结性、抗静电性，从而改善头发的柔顺性和光泽。

董微[17]等烷基糖苷在洗发剂中的应用进行了研究。他们通过测定界面张力及发泡特性确定表面活性剂的用量，将其与不同浓度的黏度计混合，并加入一定的调理剂、营养剂、缓和剂，发现烷基糖苷用于洗发用品中具有明显的软化作用，且产品无毒、无刺激。

3.6 润湿和渗透作用

除了美白、抗衰老、防脱发、香气等功效成分赋予产品特定的个性化宣称外，保湿等辅助功效成分对任何一类化妆品也是相当重要的。因此，化妆品用表面活性剂的润湿和渗透性能对于改善一款产品的综合表现就显得举足轻重。

壳聚糖具有优越的保湿性、抗菌性和生物活性以及优良的配伍性等特性，可以用来改善皮肤的调节性；磷脂作为生物细胞的重要组成部分，可以在细胞代谢和细胞膜渗透性调节方面发挥重要作用[18]；浓度为1mol/L的槐糖脂类产品具有良好的保湿性，被日本花王公司开发成为一种保湿剂Sofina，已用于化妆品中。

Morita[19]等采用人体三维皮肤模型，他们发现随MEL-A浓度增加，能显著提高由十二烷基硫酸钠损坏的细胞活性。该研究还表明，MEL-A对皮肤细胞有类似具有神经酰胺的保湿效果。

韩富[20]等通过测定表面张力、临界聚集浓度、聚集体大小和保湿性能等，研究了糖苷改性三硅氧烷基表面活性剂的保湿性能。结果发现，此表面活性剂具有明显的锁水、补水效果，是一种优良的化妆品保湿剂。

4 展望

在世界化妆品工业领域，品种丰富、性能各异表面活性剂正在发挥越来越大的作用。21世纪的化妆品工业将充分融合当代各个学科的高新科技成果，产品的品种、性能与安全性诸方面都将得到进一步改善。

4.1 加强化妆品用表面活性剂理论研究

目前，国内化妆品业界甚至国际大型研究机构对于化妆品的流变学特性[21]以及感官评价之间的关系等方面的理论研究还不充分。两者与表面活性剂的选取和使用也处在初级的应用阶段。因此，大力开发性能优异、使用安全的表面活性剂等原料并积极开展相关的基础理论研究，是化妆品行业亟待突破的主要热点问题。

4.2 新型绿色表面活性剂的开发应用

表面活性剂从传统品种向天然型、环保型、功能型方向发展是未来绿色表面活性剂研究的主要方向。大量采用单一的、不添加任何杂质的天然原料（如天然提取液、中草药提取液、动物提取液及生物制剂）等将是今后表面活性剂开发、应用的主要趋势。发展此类表面活性剂不仅可以有效地避免有害物质对皮肤的刺激，提高产品的安全性，还能从源头上消除表面活性剂对环境带来的污染。

从市场发展的规律来看，特种表面活性剂在开发过程中应紧密跟踪和瞄准化妆品市场的需求动向，加快产业结构调整步伐，采取各种有力举措提高产品的安全性，为化妆品工业的发展奠定坚实的基础，从而获得更大的市场空间。

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