低杂质阳离子瓜儿胶在调理性香波中的应用趋势

瞿欣 吴晓慧

香波的调理修复功能主要通过香波中的发用调理剂达到调理功效。发用调理剂包括阳离子聚合物，比如聚季铵盐、阳离子纤维素、阳离子瓜儿胶、阳离子决明胶等;发用硅油类调理剂，比如氨基改性硅油、水溶性硅油等;可用于无硅洗护产品的油脂类，比如甘油、高碳醇、羊毛脂等;蛋白质类，比如丝肽，水解小麦蛋白等[1]。每个种类的调理剂都有各自独特的作用和机理，所以通常不同调理功能的香波都采用不同种类的调理剂进行复配，然后再添加到香波中，以此达到比较好的调理效果。

阳离子瓜儿胶（瓜儿胶羟丙基三甲基氯化铵）是调理性香波中应用最广泛的功能性调理聚合物之一。它在香波中通过过量阴离子表面活性剂的增溶作用形成透明溶液，但在清洗稀释过程中，由于阴离子表面活性剂浓度降低，阳离子瓜儿胶析出形成絮胶，不溶于水的絮胶将会沉积阳离子瓜儿胶和被包裹其中的小粒径硅油/油脂到头发上[2]（图1）。沉积的阳离子瓜儿胶、硅油/油脂可以在冲洗时改善发质，比如改善湿/干梳性发质及减少头发缠结，修复受损头发，使头发表面更疏水，感觉更柔软，以及令光泽度更好[3]等。

阳离子瓜儿胶的来源及生产工艺

阳离子瓜儿胶是从1年生豆科草本植物天然多糖瓜儿豆中衍生获取的。天然瓜儿胶在水中的溶解速度慢、水不溶物含量高、分散性能差，而且透光率较差，通常都要经过化学改性才能应用到日化产品中。阳离子化是一种常见的化学改性方法，通过带正电的阳离子基团引入，赋予其调理性能。瓜儿豆种子的胚乳部分富含甘露半乳聚糖（又称瓜儿豆片），在碱性催化条件下，瓜儿豆片可以与小分子阳离子醚化剂、环氧丙基三甲基氯化铵（QUAB-151）或3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（QUAB-188）反应制得阳离子瓜儿胶（图2），后期再使用酸中和生产工艺过程中添加的碱，形成盐分或灰分残留，同时也会存在小分子阳离子醚化剂残留。此外，目前市场上大多数阳离子瓜儿胶在生产工艺过程中会加入硼化物，以提高阳离子瓜儿胶在水中的分散性能，这样得到的阳离子瓜儿胶还会存在硼化物残留。不同生产厂家通过不同的洗涤纯化工艺来减少阳离子瓜儿胶中的各种杂质残留量，以满足香波或其他化妆品应用的需求。

从上述生产工艺可以看出，阳离子瓜儿胶中的主要杂质是醚化剂、灰分和硼化物，这三种杂质的残留量是衡量阳离子瓜儿胶品质的三个重要指标。

亚什兰公司是阳离子瓜儿胶全球主要的供应商之一，有多款不同分子量、阳离子电荷密度的阳离子瓜儿胶（表1）。2017年，亚什兰公司委任外部机构依照ISO9001标准对三家瓜儿胶供应商进行了两轮SMETA和品质保障审核，均获得了“GMP许可”评级。在生产工艺上，亚什兰公司应用了独特的水剂型衍生技术，相比于传统的溶剂型生产工艺，阳离子瓜儿胶产品更加绿色、环保，天然指数（ISO）在85%以上，并获得COSMOS認证。同时，亚什兰公司通过定制的纯化工艺，可以制备低杂质的阳离子瓜儿胶产品，在三种杂质即醚化剂、灰分及硼化物残留量的控制上有着非常严格的质量把控。

醚化剂残留量

阳离子瓜儿胶的产物中不可避免地会有各种醚化剂残留，特别是QUAB-151与QUAB-188。这两种醚化剂经研究发现都存在一定的致癌性和致机体突变性。在德国，这两种醚化剂写入了有害物质的技术法规TRGS905。相应地，国外各大日化企业都对日化用添加剂中的阳离子醚化剂残留量提出了要求，国际大型日化企业将QUAB-151与QUAB-188残留含量定为低于50ppm。国际日化行业公认，醚化剂残留水平越低，其潜在毒害危险越低。随着化妆品监督管理条例的颁布，不管从日化产品的质量控制考虑，还是从人类健康与环境安全等方面来考虑，化妆品控制并减少醚化剂残留量都是有重要意义的[4]。

阳离子瓜儿胶中醚化剂的残留量可以通过使用高效液相色谱仪联用线性离子阱质谱（LC-MS）来测得[5]。由表2可知，通过定制纯化工艺制备的N-Hance?3197阳离子瓜儿胶的阳离子醚化剂残留量，比目前市售的类似分子量和电荷密度的阳离子瓜儿胶小4倍以上，因此安全性更好。

灰分残留量

阳离子瓜儿胶中的灰分残留是由反应后期使用酸中和生产工艺过程中添加的碱形成的。不同生产厂家通过不同的洗涤纯化工艺来减少灰分杂质的残留。在相同工艺配方条件下，洗涤工艺越科学，洗涤次数越多，则灰分含量控制也就越低，醚化剂残留去除也更彻底。因此在分子取代度和摩尔取代度（含氮量也具有一定参考意义）基本一致的情况下，灰分含量越高，则醚化剂残留量也相应增加;反之亦然。阳离子瓜儿胶的硫酸盐灰分可以通过使用浓硫酸和样品反应，并在高温（600摄氏度）下灼烧至少6小时后测得。由表3可知，通过定制纯化工艺制备的N-Hance?3197阳离子瓜儿胶的硫酸盐灰分含量，比目前市售的类似分子量和电荷密度的阳离子瓜儿胶小4倍以上，纯度更高。

硼化物残留量

在阳离子瓜儿胶生产工艺过程中会加入硼化物以提高阳离子瓜儿胶在水中的分散性能，用硼酸交联的目的是通过硼酸根阴离子在阳离子瓜儿胶多糖链之间形成键，使产物不能溶于水，这些键在碱性pH下是稳定的，在酸性条件下，与硼酸根形成的键消失，产物能溶于水，可以表现其增稠及调理的性能。随着化妆品新规的颁布，从日化产品的质量控制考虑，减少硼化物残留量有着重要的意义。

阳离子瓜儿胶的硼化物（硼酸和硼酸盐）可以通过《化妆品安全技术规范》（2015版）中甲亚胺-H分光光度法进行测试。由表4可知，通过定制纯化工艺制备的N-Hance?3197阳离子瓜儿胶的硼化物含量，比目前市售的类似分子量和电荷密度的阳离子瓜儿胶小3倍以上，纯度更高。而无硼化物处理的N-Hance?BF13中的硼化物含量则更低，仅是微量残留，为68.6（微克/克），可以满足市场对无硼阳离子瓜儿胶的应用需求。

结论

阳离子瓜儿胶（瓜儿胶羟丙基三甲基氯化铵）是调理性香波中应用最广泛的功能性调理聚合物之一。醚化剂、灰分及硼化物残留量是衡量阳离子瓜儿胶品质的三个重要指标。通过定制纯化工艺制备的低杂质阳离子瓜儿胶，可以同时具备高天然指数、低醚化剂、低灰分及低硼化物残留的优点。在调理香波中应用，可以提供顺滑的调理性能，广泛适用于各种类型的发质护理，同时还能减轻因各种杂质残留导致的头皮负担。