常见氨基酸表面活性剂与十二烷基硫酸钠复配体系的刺激性评价

何陵玲 龚秋君 张 毅

（广东嘉丹婷日用品有限公司，广东肇庆，526238）

表面活性剂是由亲水基团和亲油基团两种不同的极性组成的化合物，其应用范围非常广，几乎渗透所有的技术经济部门，如化妆品、洗涤、材料等行业。2011年调查的102批化妆品产品中，洗发水的表面活性剂十二烷基硫酸酯钠的使用频率最高，达48.1%[1]。表面活性剂与皮肤中角蛋白作用导致角质层肿胀，产生刺激；有文献研究不同表面活性剂产生的蛋白膨胀相对指数，其中十二烷基硫酸钠指数最大；在对皮肤中有益胆甾醇的清除能力中，十二烷基硫酸钠仅位于烷基糖苷之后[2]。十二烷基硫酸钠成本低，配伍性好，但刺激性比较大。

氨基酸表面活性剂（AAS）是一类亲油基团与一种或多种氨基酸亲水基团组成的表面活性剂，可降解，刺激性低，对人体和环境友好，在人体内能被酶分解成脂肪酸和氨基酸这些体内含有的物质[3-4]，另外在多个研究中均发现AAS尤其是酰基氨基酸表面活性剂对多种微生物有抑制功效[5-6]。性能方面，AAS具有良好的发泡稳泡、乳化、耐硬水、润湿等特点，但其成本较高。因此在实际应用上复配体系具有重要的研究价值，一方面可以协同增效，提高体系各种性能，另一方面可以减少刺激，降低成本[7]。张邦全等[8]将椰油酰基牛磺酸钠与十二烷基硫酸钠进行对比，发现椰油酰基甲基牛磺酸钠的更为温和安全，而十二烷基硫酸钠起泡性增稠性更好，因此提出可将两者复配取长补短。谢林等[9]以椰油酰胺丙酸钠及椰油酰胺丙基甜菜碱作为主表活，并与其他表面活性剂、增稠剂进行复配制得了清洁力优、泡沫细腻稳定、无紧绷感的弱酸性温和洁面乳。王宽等[10]将月桂酰肌氨酸钠与椰油酰胺丙基甜菜碱及烷基糖苷（APG）进行复配，当椰油酰胺丙基甜菜碱的用量大于等于月桂酰肌氨酸钠时，体系黏度超过3000 MPa·s。

DaNan等[11]通过急性口服毒性实验表明椰油酰基甘氨酸钠与椰油酰基甘氨酸钾均无毒；急性皮肤毒性和急性眼睛刺激测试显示，两者是无急性刺激的、温和的表面活性剂，初级生物降解达99%以上。王石等[12]以月桂酰肌氨酸钠、月桂酰胺丙基甜菜碱及丁二醇月桂酸酯三元复配体系制备透明洗发香波，5%的洗发香波水溶液进行班贴24 h实验，未出现水肿红斑等刺激性反应。

目前，对AAS的泡沫及增稠方面的研究较多，但对AAS复配十二烷基硫酸钠的刺激性基本没有研究。因此笔者主要对4种AAS（月桂酰肌氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰甘氨酸钠和椰油酰胺丙酸钠）与十二烷基硫酸钠复配所得的体系进行刺激性研究，并对比其他常用表面活性剂与十二烷基硫酸钠复配体系，为更好地适应市场开发新表面活性剂复配方案提供参考。

1 实验部分

1.1 实验材料

月桂酰肌氨酸钠（S-12），椰油酰谷氨酸二钠（UCS），椰油酰甘氨酸钠（YCS），椰油酰胺丙酸钠（ACS），活性物含量均为30%，化妆品级别，采购于中狮；柠檬酸，采购于英轩；十二烷基硫酸钠（K12）, 化妆品级别，活性物含量≥92%，采购于BASF；月桂基葡糖苷（APG），月桂酰两性乙酸钠（ML），活性物均为含量30%，采购于BASF；甲基椰油酰基牛磺酸钠（SCMT），活性物含量为35%，采购于德高； 98%N-月桂酰肌氨酸，分析纯级别，99.5%十二烷基硫酸钠（SDS），分析纯级别，购买于麦克林；4%兔红细胞，购买于广州鸿泉生物科技公司；0天无特定病原体SPF种级鸡蛋，新兴大华农禽蛋有限公司；孵化器，德州市德城区孵化设备制造厂。

雷磁pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；TU-1810DSPC紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；IKA高速数显搅拌机，艾卡（广州）仪器设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品配制

控制体系总表面活性剂含量为15%，复配分析纯级别月桂酰肌氨酸钠与十二烷基硫酸钠，控制质量比例分别为0:15、10:5、7.5:7.5、5:10、0:15，分别配制样品200 g，用柠檬酸调节pH到5.2～5.4。

控制体系总表面活性剂含量为15%，复配化妆品级别氨基酸表面活性剂（S-12、ACS、UCS和YCS）与十二烷基硫酸钠，控制质量比例分别为0:15、10:5、7.5:7.5、5:10、0:15，分别配制样品200 g，用柠檬酸调节pH到5.2～5.4。

控制体系总表面活性剂含量为15%，复配其他3种表面活性剂（APG、ML和SCMT）与十二烷基硫酸钠，控制质量比例分别为0:15、10:5、7.5:7.5、5:10、0:15，配制样品200 g，用柠檬酸调节pH为5.2～5.4，均如表1所示。

表1 配方配比表

1.2.2 红细胞溶血实验（RBC）方法

用PBS配制10 mg/mL的样品，后续稀释溶剂依然采用PBS。通过预实验，选择合适的稀释倍数，每个受试样品约设置5～6个浓度梯度，每个浓度设置三个平行组，并以PBS溶液作为阴性对照，0.1 mg/mL SDS作阳性对照进行溶血测定。于离心管中加入2 mL待测液和2 mL 1%兔红细胞（用PBS进行稀释），轻轻混匀。37℃孵育30 min后，2000 r/min离心10 min，测定上清液在540 nm，560 nm及575 nm处的吸光度值。按下列公式计算溶血率（%）、血红蛋白变性指数（DI,%）及L/D值。

血红细胞变性参数DI＝100%×(R1-R2)/(R1-R3)

其中R1为空白对照蒸馏水的离心上清液A575/A540值；R2为样品组离心上清液A575/A540值；R3为阳性对照离心上清液A575/A540值。LD50为50%红细胞发生溶血时的样品浓度。

根据L/D值进行刺激性分级，如下表。

表2 RBC结果评价

图1 分析纯级别与化妆品级别配方的RBC评价

2 实验结果及分析

2.1 分析纯级别与化妆品级别复配刺激性比较

图1为在控制总活性物含量为15%的情况下，对比分析纯级别及化妆品级别的月桂酰肌氨酸钠与十二烷基硫酸钠复配体系的刺激性，L/D值越大，表示其样品越温和。由图可知，当体系为15%的月桂酰肌氨酸钠时，分析纯级别的L/D值为20.37，化妆品级别L/D值为17.81，均属于微弱刺激性；体系中有15%十二烷基硫酸钠，分析纯级别的L/D值为1.61，化妆品级别的L/D值为1.67，属于轻度刺激性。随着月桂酰肌氨酸钠含量的增大，体系越温和，但分析纯与化妆品级别刺激性相差逐渐增大。

在十二烷基硫酸钠含量较多时，不同级别体系的刺激性较为接近，这可能是因为化妆品级别十二烷基硫酸钠纯度较高，杂质较少；当月桂酰肌氨酸钠含量较多时，不同级别体系的刺激性相差变大，这可能是化妆品级别的月桂酰肌氨酸钠活性物含量为30%，纯度不高，添加的其他物质或杂质较多，对刺激性的影响较大。

2.2 化妆品级别AAS与十二烷基硫酸钠复配刺激性测定

图2为在控制总活性物含量为15%的情况下，对比4种氨基酸表面活性剂含量的安全性。随着AAS比例的增大，体系越温和。其体系的刺激性与AAS类型有关，氨基酸表面活性剂越温和，与十二烷基硫酸钠复配的体系越温和。

由纯AAS体系的L/D值可知，4种AAS刺激性从大到小为：ACS＞YCS＞S-12＞UCS。15%AAS的L/D值分别为10.18，10.3，20.37和22.22，均属于微弱刺激性。刘彩云等[13]用鸡胚绒毛尿囊膜实验法（HET-CAM）测定AAS及常见表面活性剂的刺激性，ACS、S-12和YCS表现的刺激性基本一致，本次实验中S-12比ACS和YCS更温和，结果可能与测定方法及原理不同有关，HET-CAM通过血管化透明的绒毛尿囊膜出现出血、充血和蛋白变性等现象进行测定，RBC通过细胞溶解和蛋白变性为检测指标模拟Draiz实验[14]，但这两种方法中3种AAS均表现出轻/微弱刺激性。

4种AAS与十二烷基硫酸钠复配均能提高其温和性，但图中可出看4种AAS中，ACS的降刺激效果最差，S-12的降刺激效果最好，因此研发配方时可考虑将S-12与十二烷基硫酸钠进行复配达到降刺激效果。

2.3 其他常用表面活性剂体系与十二烷基硫酸钠复配刺激性测定

图3为总表面活性剂含量为15%，表面活性剂（APG、ML和SCMT）与十二烷基硫酸钠复配体系在RBC实验中表现的刺激性。由图可知，这3种表面活性剂的刺激性大小由大到小为APG＞SCMT＞ML。从单个表面活性剂上看，15%APG，SCMT和ML的L/D值为依次是3.18、3.67和11.86，APG和SCMT属于轻度刺激性，ML属于微弱刺激性，ML比ACS和YCS更温和点。

在与十二烷基硫酸钠复配的体系中，这3种复配体系与AAS和十二烷基硫酸钠复配的趋势基本一致，随着十二烷基硫酸钠含量的减少，体系表现的越来越温和。只有当ML与十二烷基硫酸钠复配时且比例为5:10和7.5:7.5时，体系刺激性微变大。这3种表面活性剂与十二烷基硫酸钠复配时，降刺激效果从大到小依次为APG、SCMT和ML，说明可能单个表面活性剂的刺激性不一定在与其他表面活性剂复配的降刺激效果完全一致。但这3种表面活性剂的降刺激效果不如所测定的4种AAS。通过ML与4种AAS与十二烷基硫酸钠复配的结果可知，虽然ML比ACS和YCS更温和，但降刺激效果并没有这4种AAS好，因此建议配方研发时，可以优先考虑AAS与十二烷基硫酸钠复配。

图3 其他表面活性剂体系RBC评价

3 结论

通过RBC实验评价不同氨基酸表面活性剂与十二烷基硫酸钠复配的刺激性，发现控制总表面活性剂含量为15%，随着氨基酸表面活性剂含量的增大越温和；同时对比了分析纯级别和化妆品级别的十二烷基硫酸钠和月桂酰肌氨酸钠的刺激性差异，月桂酰肌氨酸钠的分析纯级别比化妆品级别温和，可见原料纯度对体系的刺激性有一定影响。单一表面活性剂体系温和性由大到小依次是UCS＞S-12＞ML＞YCS＞ACS＞SCMT＞APG，值得注意的是，虽然S-12温和性差于UCS，但是其对十二烷基硫酸钠的降刺激效果优于UCS；同时，ML温和程度高于ACS和YCS，但是其对十二烷基硫酸钠的降刺激效果差于AAS。在含有十二烷基硫酸钠的配方体系中，对比本实验涉及的几种表面活性剂，可优先选择S-12与之进行复配，具有一定的降刺激效果。