谷氨酸皂的制备及性能研究

谭晓延 杨晓珊

(1.广州市娇兰化妆品有限公司，广东广州，510080)

氨基酸皂是近年来兴起的一种新型香皂，其最大的特点是利用氨基酸表面活性剂代替脂肪酸盐作为主要表面活性剂。氨基酸皂的pH为弱酸性，且氨基酸是构成蛋白质的基本物质，所以，氨基酸皂具有温和、对皮肤亲和性好、生物降解性良好、干后皮肤柔软不紧绷等诸多优点，长期使用也不会对皮肤造成伤害，对环境和生物体的安全性高[2]。氨基酸皂符合当今洗护用品的流行趋势，迎合了消费者群体对健康自然的追求，被越来越多地应用于中高端洗护用品中。

传统的冷制皂和热制皂都是以脂肪酸盐为主要表面活性剂的脂肪酸皂。脂肪酸皂的pH为碱性，脱脂力强，洗后肌肤紧绷感强烈，长期使用会使角质层变薄，对皮肤有较大的刺激性和伤害，并且在硬水中使用时会与钙离子反应产生不溶性的钙皂[3]。

谷氨酸系表面活性剂是一款性能优良、性质温和的氨基酸阴离子表面活性剂，不仅具有良好的洗净力和发泡力，而且具有良好的生物降解性和安全性，谷氨酸系表面活性剂也具有抑菌效果，常用于儿童洗涤制品和皮肤病患者，也可与其他表面活性剂复配，具有协同增效作用。谷氨酸皂pH为弱酸性，约为5.5，接近人体皮肤的pH值，使用后皮肤感觉光滑、柔软；对皮肤刺激性低, 特别适用于湿疹皮炎患者及婴儿；适用于在硬水中洗涤且不在浴缸壁残留皂垢[4]。

为了制备性能温和的谷氨酸皂，拟以月桂酰谷氨酸及其钠盐为主表面活性剂，复配适量的山梨（糖）醇和1,3-丙二醇作为保湿剂、香精作为芳香剂、甲基椰油酰基牛磺酸钠为助表面活性剂，通过改变中和剂、谷氨酸钠表面活性剂、增稠剂的种类和用量，采用单因素轮换法，筛选出最佳配方，对其感官和理化指标、洗净力及油脂清除率等进行测试，并对多名受试者进行问卷调查。

1 实验部分

1.1 仪器及设备

ML1602/02电子天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司；RW20 D S025搅拌机，德国IKA公司；SEVEN EASY型pH计，梅特勒-托利多（上海）有限公司；HH-2数显恒温水浴锅，常州澳华仪器有限公司；CS501型罗氏泡沫仪，广州博纳仪器有限公司；SPX-250BX生化培养箱，天津市泰斯特仪器有限公司；DW-40L348医用低温保存箱，青岛海尔特种电器有限公司；JSCC三联搅拌搅拌机，日光化学贸易（上海）有限公司；圆形香皂硅胶模，方形香皂硅胶模，市售。

1.2 化学试剂

AG01，月桂酰谷氨酸粉末（含量为100%），长沙普济生物集团；LG95U，月桂酰谷氨酸钠粉末（含量为100%），广州天赐高新材料股份有限公司；1,3-丙二醇，美国杜邦；山梨（糖）醇，法国罗盖特；PUREACT WS CONC，甲基椰油酰基牛磺酸钠膏体（含量为30%），科莱恩化工；氢氧化钠，分析纯，含量为96%，广州西陇化工；氯化钠，分析纯，广州西陇化工；DM638，化学名称PEG-150二硬脂酸酯，广州道明；DOE-120，化学名称PEG-120甲基葡糖二油酸酯，路博润特种化工；三乙醇胺，陶氏化学；氢氧化钾，含量为90%，天津优利德公司；TCW50042快乐（香水香型），丽华（广州）香精香料股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 中和剂种类和用量的筛选（表1，表2）

1.3.2 氨基酸表面活性剂用量的筛选（表3）

1.3.3 增稠剂种类和用量的筛选（表4）

1.3.4 配方工艺

（1）把B相中的物料混合，搅拌到完全溶解，降至室温备用；

（2）把A相中的物料加入到洁净的烧杯中，放置于85℃的水浴锅中，静置溶解；

（3）待完全溶解后开启搅拌，转速为105r/min，加入预处理好的B相，85℃水浴锅保温搅拌25min；

（4）加入C相，85℃水浴锅保温搅拌25min，然后搅拌降温；

（5）温度降至70℃加入D相，继续搅拌降温；

（6）观察变浑浊温度点，在浑浊点温度时调整搅拌速度至145r/min，继续搅拌降温1℃入模；

（7）放置一夜后脱模。

表1 中和剂种类对谷氨酸皂影响的配方

表2 中和剂的用量对谷氨酸皂影响的配方

1.4 性能测试

1.4.1 感官性能评价

取样品在室温和非阳光直射下目测外观是否细腻，皂块表面是否有晶体析出；用嗅觉鉴别是否有异味。

1.4.1 感官性能评价

将样品与去离子水按照1:9比例稀释后测量。具体方法：准确称取2.0g样品于小烧杯中，加入经煮沸冷却后的去离子水至20.0g，并不断搅拌至均匀，冷却至室温用校正后的pH计测量[5]。

表3 氨基酸表面活性剂的用量对谷氨酸皂影响的配方

表4 增稠剂种类和用量对谷氨酸皂影响的配方

1.4.3 硬度测试

用手掰香皂的边缘部位，如果香皂破裂或散开，则香皂太软。如果香皂略有凹陷或下沉，则香皂硬度合适。如果香皂没有外形变化，则香皂太硬。

1.4.4 耐热及耐寒测试

将样品装入密封塑料盒中，分别置于42 ℃、50℃的生化培养箱及-10℃的医用低温保存箱中，30天后取出，观察是否有变软、析出晶体等现象或其他明显性状差异。

1.4.5 泡沫高度测试

称取实验样品2.5克，加蒸馏水900ml溶解，再加入1500mg/kg硬水100mL，将溶液置于（40±0.5）℃恒温水浴锅中陈化，从把水溶液陈化开始总时间30分钟内，采用罗氏泡沫仪进行发泡力测试并记录读数[6]。

1.4.6 防腐挑战测试

对谷氨酸皂的防腐挑战测试采用德国舒美koko挑战测试方法。菌谱：铜绿假单胞菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、黑曲霉、藤黄微球菌、日沟维肠杆菌、荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌、肺炎克雷伯氏菌、绳状青霉。三至五代的单独培养的8种细菌3种真菌混合，1%接种至25g样品中，每周一次，重复六周接种，细菌105-106；真菌104-105；混合均匀25℃放置一周后检测，TSA和SDA平板划线，半定量检测，同样重复6次。

判断标准：综合6轮结果，6次均不生长则通过挑战A标准；出现一个+菌的生长通过B标准；两个+菌及以上，防腐挑战失败。A、B标准都代表着通过防腐挑战。

1.4.7 使用效果评价

挑选20名敏感肌肤的志愿者连续用谷氨酸皂洗脸一周，并分别对洗时的皮肤刺激性，洗后的清洁度、油腻感、顺滑度、舒适感、紧绷感等6方面打分，最后结果取其算术平均值[1]。

2 结果与讨论

2.1 谷氨酸皂中和剂种类及其用量的选择

从表6及图2可以得出：当氢氧化钠用量为4.46%（即谷氨酸中和率约26.2%）时，制得的氨基酸皂硬度合适，中和率低(约22.6%)则料体偏软，中和率高(约29.6%)，则膏体太硬。料体的硬度主要取决于皂块，即谷氨酸钠的含量，即谷氨酸钠结晶析出后形成皂块的硬度。如果配方中谷氨酸钠含量低，则形成的皂块少，料体表现为不够硬。如果配方中谷氨酸钠含量高，相应形成的皂块多，则料体表现为太硬。所以配方中氢氧化钠的含量以4.46%(中和率约26.2%)合适。

表5 中和剂的测试结果

图1 不同中和剂制得的谷氨酸皂

2.2 氨基酸表面活性剂用量的选择

从表7及图3可以得出：氨基酸表面活性剂的增加对泡沫影响并不大，但对膏体的硬度影响很明显。由于氨基酸皂中谷氨酸及其钠盐含量较高，远远超过了临界胶束浓度，大量的氨基酸表面活性剂形成胶束并没有散开，所以对泡沫高度的影响并不大。但是，如果氨基酸表面活性剂含量偏低，形成的谷氨酸钠皂团少，则谷氨酸皂会偏软。相反，如果氨基酸表面活性剂含量高，形成的谷氨酸钠皂团多，则谷氨酸皂会偏硬。所以，谷氨酸含量为30.15%、谷氨酸钠含量为4.5%时，则谷氨酸皂的硬度合适。

2.3 增稠剂的选择

从表8及图4可以得出：分别使用1%增稠剂DM638、DOE-120制得的谷氨酸皂太硬，这是因为DM638、DOE-120能加速和增强谷氨酸皂的固化而变硬。使用1%增稠剂氯化钠制得的谷氨酸皂略硬，这是因为氯化钠能促进氨基酸皂团的析出，表现为硬度有所增加。而在配方中不添加增稠剂DM638、DOE-120，则制得的谷氨酸皂硬度较合适，且又能有效地降低生产成本。

表6 中和剂氢氧化钠不同用量的测试结果

图2 不同氢氧化钠用量制得的谷氨酸皂

表7 氨基酸表面活性剂用量的测试结果

图3 不同用量氨基酸表面活性剂制得的谷氨酸皂

表8 不同增稠剂的测试结果

我们增加50℃的耐热测试，主要是模拟南方夏天高温天气及出口海上运输面临连续高温的情况。从图4可发现：配方1制得的样品明显变软。而配方8、配方9、配方10的样品没有明显变化。因此，我们认为配方10的样品能满足稳定性及硬度的要求。

2.4 试用问卷调查反馈情况

试验配方10制得的谷氨酸皂发放给20位试验者试用，调查问卷20 份，其评价指标包括产品清洁度、刺激性、舒适感、紧绷感、油腻感、顺滑度等，最终评价结果采用算术平均值统计，结果列入表9。

由表9可知：配方10制得的谷氨酸皂使用情况良好，平均分均在4.5以上，大部分受试者认为该氨基酸皂泡沫丰富、细腻，洁面后感觉清洁、滑爽、舒适，无刺激、不油腻、无紧绷感。

表9 使用效果评价统计表

3 结论

针对氨基酸皂硬度低、消耗快、不耐用、易变色的缺点，以月桂酰谷氨酸和月桂酰谷氨酸钠为表面活性剂，制备了一款不需添加防腐剂的新型谷氨酸皂。研究表明：当添加AG01含量为30.15%、LG95U含量为4.5%、山梨（糖）醇含量为23.4%、1,3-丙二醇含量为16.2%、氢氧化钠含量为4.46%、氯化钠含量为1%、PUREACTWS CONC含量为5.4%、TCW50042快乐（香水香型）含量为0.1%、水含量为14.79%时制得的纯氨基酸皂硬度适宜、泡沫丰富绵密、清洁力适中，温和不刺激且不需添加防腐剂，特别适合孕妇、婴幼儿、敏感肌肤和痘痘肌肤使用，具有较强的市场竞争力。