酸碱度对口腔常用发泡剂在漱口水中发泡性能影响的研究

尹利娟 张 环 傅 瑶 田 政 何家俊 谌 奕

(重庆登康口腔护理用品股份有限公司,重庆 400025)

引言

漱口水和牙膏等是日常生活中常用的口腔清洁用品，具有清洁抛光牙面和去除菌斑，使口腔清爽的作用。发泡剂是漱口水等口腔清洁护理用品的重要组成成分，具有发泡和清洁的能力，其形成的泡沫可以减少食物残渣在牙齿表面的附着力，使残渣可以轻易随漱口水吐出，从而清洁牙齿[1-2]。

发泡剂的起泡性和泡沫稳定性是发泡剂在实际应用中最重要的两个性质。泡沫稳定性是泡沫的主要性能，好的发泡性是研究泡沫稳定性的前提，随着发泡剂应用领域不断扩大，对发泡剂起泡性和泡沫稳定性的研究也越来越受到重视[3]。口腔清洁护理用品的起泡性和泡沫稳定性会直接影响消费者对这些产品的体验。与此同时，在口腔清洁护理产品的质量把控上，为保护使用者的口腔健康和安全，牙膏或者漱口水等检验的国家标准规定相应产品的酸碱度和起泡量须在合理的范围内。因此，牙膏、漱口水等口腔清洁护理用品中的发泡剂主要选用安全性高、刺激性低，发泡能力优良，无特殊气味与其他成分配伍相容性较好的原料[4]。目前口腔清洁护理用品中常使用的发泡剂有月桂醇硫酸酯钠(K12)、月桂酰肌氨酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱以及安全性较好的烷基糖苷等。其中，K12是常见的阴离子表面活性剂代表，作为口腔发泡剂的优点是发泡能力强、配伍性好、价格便宜，但对口腔粘膜的刺激性较大；月桂酰肌氨酸钠和月桂酰谷氨酸钠是氨基酸类表面活性剂代表，具有极低的刺激性和良好的发泡能力，可用于婴幼儿洗涤产品中；椰油酰胺丙基甜菜碱是两性离子表面活性剂[5]，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，配伍性能良好，刺激性小，易溶于水，对酸碱稳定，泡沫丰富；烷基糖苷是一种重要的新型绿色非离子表面活性剂，起泡性好，泡沫丰富细腻，溶解性好，能显著改善配方的温和性，无毒、无刺激、易生物降解。这些发泡剂涵盖了表面活性剂的多种类型，对其进行应用和机理研究具有一定的代表性。

发泡剂起泡是一个综合的结果，主要跟发泡剂自身类型和性能有关，还与添加浓度、酸碱度等有关。Peker S等[6]研究了pH值对鼠李糖酯 R1和R2溶液泡沫性能的影响，对pH = 5.0和pH =6.8 时的测试结果进行了对比，结果表明当 pH =5.0时最大泡沫体积有所减少，但泡沫的稳定性却明显增加。Li等[7]测试不同pH值下的苄基磷酸酯的泡沫稳定性，对比pH=5.5和pH=7.2下的结果，发现前者泡沫的稳定性更好。不同的发泡剂类型对泡沫的稳定性影响不同，王明梅等[3]说明溶液pH值对非离子型起泡剂的起泡性能基本上没有影响，对离子型起泡剂的起泡性能影响较大，原因是pH值的改变影响了起泡剂的电离作用。泡沫稳定性主要取决于气泡之间液体的体相年度，在低盐类浓度时，泡沫稳定性增加；在高盐类浓度时，泡沫稳定性降低。溶液组成不同, 则 pH 值对泡沫性能的影响也各不相同, 主要原因是pH值的改变影响了活性物质之间或活性物质与水的作用力。

含发泡剂的溶液起泡性和泡沫稳定性不但与溶液中溶质的性质和起泡的物理或化学条件有关, 还在很大程度上受检测及评价方法的影响[8-9]。用于表征溶液发泡性和泡沫稳定性的测量方法是相对传统的Ross-Miles方法，其能比较客观表征待测样品的发泡性能和稳泡性能[10]，本研究正是采用Ross-Miles方法测试溶液发泡性和泡沫稳定性，试图求证各种发泡剂与溶液酸碱度质检的联系。

很多文献都研究过溶液酸碱度对发泡剂的性能影响，但多数仍停留在原理上的探讨说明。本研究选取了比较常见且具代表性的口腔用发泡剂，主要研究了溶液酸碱度对这些发泡剂发泡性能和稳泡性能的影响，对改善口腔护理产品配方具有一定的启示作用。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

试剂：月桂醇硫酸酯钠，月桂酰肌氨酸钠(M-30)，月桂酰谷氨酸钠(30%的固含量)，椰油酰胺丙基甜菜碱，C12-14烷基糖苷，水等。

仪器：罗氏泡沫仪，耗儿瓶，烧杯，pH剂。

1.2 测定方法

称取待测原料，其量相当于待测试剂的某一浓度，精确至0.01g，搅拌溶解至均匀溶液，按照常规罗氏泡沫仪的方法测定，读取发泡量高度h，并记录泡沫从读取开始到测定时间完毕后的高度，计算高度差值△h，即为泡沫的衰减值。

2 实验方法

2.1 原料的发泡性能

按照0.1%发泡剂原料配置水溶液测定其酸碱度pH值，并控制待测溶液温度40℃，采用罗氏泡沫仪测定起泡高度h及泡沫高度在测试时间200 s内衰减的泡沫高度△h。

表1 原料水溶液的pH值及发泡量

从以上测试数据看出，在相同水溶液浓度下，这些发泡剂所表现出的泡沫性能和酸碱度存在较大的差异。发泡能力最弱的为月桂酰谷氨酸钠，其在测试过程中表现出快速的消泡，并完全水化，与之相似的是月桂酰肌氨酸钠，水化也很严重。而椰油酰胺丙基甜菜碱发泡能力较好，且抗衰减能力非常强，泡沫保持比较稳定。这些发泡剂实际被应用在口腔护理配方中所表现出来的泡沫性能差别较大。

2.2 发泡剂在漱口水配方中的泡沫性能

通过优化，将上述不同类型发泡剂按照表2的配方进行添加，且保证漱口水配方除发泡剂品类不同，其他原料品类及添加量都保持相同，以保证配方的一致性。

表2 不同发泡剂对应的漱口水配方

通过调整碳酸氢钠或者柠檬酸添加量拟控制漱口水配方的pH值，采用罗氏泡沫仪测定不同pH值下的漱口水配方发泡量h，并记录在测试时间200s内泡沫的衰减高度△h，具体数据如图1～图5。

图1 配方1含K12漱口水配方在不同pH值下的发泡高度及泡沫衰减高度

图2 含月桂酰谷氨酸钠漱口水配方2对应pH值下的发泡量及泡沫衰减高度

图3 含月桂酰肌氨酸钠漱口水配方3对应pH值下的发泡量及泡沫衰减高度

图4 含C12-14烷基糖苷漱口水配方4对应pH值下的发泡量及泡沫衰减高度

图5 含椰油酰胺丙基甜菜碱漱口水配方5对应pH值下的发泡量及泡沫衰减高度

从上述图1得出，含K12的漱口水配方对酸碱度依赖性较大，在pH值为6作用，发泡能力表现最佳，但随着pH值增大，该配方的泡沫性能及稳泡性能均有降低的趋势，这跟离子性表面活性剂随溶液酸碱度变化直接相关，表现出对pH值有较大的敏感性。

相比较而言，从图2和图3中可以看出，同属于氨基酸类表面活性剂的月桂酰谷氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠表现出的发泡性能却不强，且在漱口水配方中的泡沫衰减和泡沫水化较快，不能起着较好的稳泡性能，泡沫易水化。

在图4和图5 中，C12-14烷基糖苷和椰油酰胺丙基甜菜碱的发泡性能表现出较大差异，椰油酰胺丙基甜菜碱在漱口水中泡沫性能表现较好，且稳泡性能特别好，几乎没有衰减，而C12-14烷基糖苷的发泡性能一般，随着溶液酸碱度的变化，其泡沫衰减并没有发生较大的变化，稳泡性能在各个酸碱环境下较为一致。这样的性能表现主要应与原料对酸碱度的影响较低有关：椰油酰胺丙基甜菜碱属于两性表面活性剂，对酸碱度具有较好的缓冲作用；烷基糖苷属于非离子性表面活性剂，本身对酸碱度的敏感度较低。

3 结语与展望

泡沫是一种较为复杂的混合体系，影响其起泡性能和稳定性的因素较多，而在实际应用中，起泡剂的起泡性能和泡沫稳定性会直接影响着在牙膏、漱口水等口腔领域的应用价值。

不同类型的发泡剂在相同浓度的水溶液中表现出的泡沫性能不同，且pH值也不同。两性表面活性剂或者非离子性表面活性剂的水溶液pH值接近与中性，而离子型表活的pH变化较大，表现出过酸或者过碱。这些发泡剂在复杂的漱口水配方中，随酸碱度变化表现出的起泡性能和发泡剂原料本身的性能较为一致，从本文的测试结果看出：①两性表面活性剂和非离子性表面活性剂随溶液的酸碱度，起泡性能和稳泡性能都较为稳定，而溶液酸碱度对离子型表面活性剂起泡性能影响较大，主要原因在于酸碱度的变化会影响发泡剂的电离作用，这与王明梅等[3]人的研究结果颇为一致。②除此之外，离子型表面活性剂在复杂的漱口水配方中变现出的性能还与配方的盐类物质浓度相关，所以离子型表面活性剂水溶液的发泡性能与在漱口水配方中的发泡性能表现出的性能不同，也正说明了这一特点，即在高盐类浓度时，泡沫稳定性降低。

总的来说，泡沫的起泡性和稳定性是一个综合的且复杂的过程，会受到多方面的影响，为挖掘更多性能丰富、安全的口护用发泡剂，需要进行更加深入细致的理论和实践的探索和研究。