大别山茶树中茶皂素在洗发水中的应用研究

2020-11-06李林刚朱夏瑾余学永

皖西学院学报 2020年5期

李林刚，朱夏瑾，孙奥，叶祺，余学永

(1.皖西学院材料与化工学院，安徽六安 237012；2.精细化工六安市工程技术研究中心，安徽六安 237012；3.安徽仿生传感与检测技术省级重点实验室，安徽六安 237012；4.六安市海洋羽毛有限公司，安徽六安 237012)

中国是世界上最大的洗发水需求国家，洗发水品牌众多，竞争非常激烈。近年来中国洗发水市场营业额数达亿元，并且正在逐年增长，家庭年均购买次数提高，中国人的洗发频次还低于欧美国家，市场规模仍将继续扩大[1]。主表面活性剂是洗发水的基础，具有起泡和清洁作用，要求泡沫性高、脱脂力低、残留量低、易形成胶团，阴离子表面活性剂具备这些优点[2]。

我国茶树特别是大别山区资源丰富，可实际利用率只有10%，如何利用茶树是关键问题[3-4]，茶树中可以提取出大量的茶皂素，茶皂素是一种天然表面活性剂，具有较强的发泡、稳泡、湿润、乳化、分散等多种表面活性，它能显著的降低水的表面张力[5]。随着人们的环保意识发展，工业化的表面活性剂正在逐步被取代，茶皂素作为一种天然的非离子型表面活性剂，既环保又可以充分利用茶籽饼资源[6]，可广泛应用于各类洗化产品中，特别是应用到洗发液中，与少量的甘油、香精、柠檬酸等配比，洗发液具有保湿、滋润的效果[7-8]。黄宝生[9]、彭游[10]等均对含茶皂素的洗发水配方进行了研究，使用茶皂素的洗发水更环保，除油效果好，大大提高了洗发水的性能。但由于茶皂素提取工艺复杂，市场上茶皂素的价格较高，要改变这一现状，将茶皂素与其他表面活性剂进行复配，既能提高洗发水的洗涤性能，又能显著降低洗发水的成本，具有较大的研究开发价值。

本文是在基础洗发水配方的基础上，选取大别上茶树中提取的茶皂素与洗发水中主表面活性剂AES进行复配，通过对不同配方的洗发水的黏度稳定性、泡沫性和表面张力等性能指标进行表征，找到复配表活洗发水的最佳配方。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：JRW-51A罗氏(ROSS-MILES)泡沫测定仪(上海隆拓仪器设备有限公司)；SYG-512罗氏泡沫仪专用水浴锅(上海隆拓仪器设备有限公司)；BP211D型电子天平(德国赛多利生产)；NDJ-8S旋转黏度计(上海越平科学仪器有限公司)；HH-1数显恒温水浴锅(金坛市杰瑞尔电器有限公司)。

试剂：茶皂素(自制，提取自大别山茶树)，月桂醇聚醚硫酸钠(AES)、椰油脂肪酸单乙醇酰胺(CMEA)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、聚季铵盐-10(JR-400)、十六/十八醇、乳化硅油、珠光双酯(EGDS)、香精、开松CY-1 均为工业品，氯化钠(NaCl)、十二烷基硫酸钠(SDBS)均为分析醇。

1.2 实验步骤

选择调理型洗发水的典型配方(见表1)为基础[11]，改变茶皂素与AES比例，配制不同含茶皂素洗发水产品。将基础洗发水和茶皂素洗发水为空白对照组，在基础洗发水的配方基础上，采用茶皂素与AES的质量比分别为1∶0、1∶10、2∶10、3∶10、4∶10、5∶10、6∶10、7∶10、8∶10、9∶10、1∶1、0∶1的方法，配制洗发水。依次编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#。

表1 基础洗发水配方

2 实验结果与讨论

2.1 泡沫性测试

各称取3 g洗发水样品，加入100 ml，已预热至50 ℃去离子水进行溶解，搅拌必须要很缓慢，以防止泡沫形成，溶解后用去离子水定容至1000 ml，作为待测样品，并保持溶液于(50± 0.5)℃，直至实验进行。记录泡沫初始高度(H0/cm)和5 min时的高度(H5/cm)，记5组求平均值，泡沫初始高度为起泡性，数值越大，则起泡性越好，H5/H0的大小为稳泡性，比值越接近1，则稳泡性越好。测试数据见表2，泡沫性能见图1。

表2 洗发水泡沫性测试结果

图1 洗发水泡沫性测试结果

由表2和图1可知，基础洗发水和茶皂素洗发水的发泡性能均弱于茶皂素与AES的复配洗发水，当茶皂素与AES质量比=6∶10时，初始泡沫最高为10.7 cm，洗发水的发泡性能最强；茶皂素与AES质量比=5∶10时，H5/H0值最大为0.974，此时洗发水的稳泡性能最强，考虑到二者质量比为5∶10时的初始泡沫与6∶10的相比差不多(仅差0.2 cm)，综合考虑复配洗发水的发泡和稳泡性能，茶皂素与AES的质量比为5∶10的洗发水泡沫性能最佳。

2.2 洗发水黏度稳定性测试结果

将测定好黏度的洗发水分别取等量的12份放入48 ℃的隔水烘箱里，恒温24 h后，恢复室温，观察洗发水较之前的状态没有发生变化，同时用旋转黏度计对其黏度进行测定，相关数据如下(表3)。

表3 洗发水粘度稳定性测试结果

由表3可知，各种洗发水在室温下黏度差别不大，茶皂素洗发水黏度相对较小，经过48度处理后黏度变化区别较大，1#和12#样品黏度变化相当，6#样品在处理前后黏度变化最小，说明质量比为5∶10的洗发水体系黏度稳定最强。

2.3 表面张力测定

各取3 g洗发水，加入100 mL去离子水配制溶液，同时以去离子水为空白对照组，采用最大气泡法对编号依次为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#洗发水样品进行表面张力测定。测试结果见图2。

图2 洗发水表面张力测试结果

由图2可知，相对各种洗发水，基础洗发水表面活性最差，通过加入茶皂素制备的复配洗发水表面张力有了明显的降低，在茶皂素与AES质量比=5∶10之前，随着茶皂素的增加洗发水的表面张力下降明显，在茶皂素与AES质量比=5∶10之后，随着茶皂素的质量增加，表面张力降低缓慢，考虑到成本因素，茶皂素与AES质量比=5∶10洗发水的表面活性最好，为最佳值。