温和高效型脱毛膏配方优化及性能分析

鲍方 刘成志 茅盼攀 谷承甫 张玲玲 李日源

通过控制变量法比较得出了巯基乙酸钙和巯基乙酸钙三水合物在脫毛性能与刺激性上的区别：在相对较高且相同的使用浓度条件下，巯基乙酸钙三水合物的温和性优于巯基乙酸钙，且二者脱毛干净程度相当。以脱毛干净程度与产品刺激性评估产品性能，通过正交实验方差分析法得到了脱毛膏产品中脱毛剂组合的最佳配方：巯基乙酸、巯基乙酸钙三水合物、氢氧化钠的添加量分别为2%、3%、1.5%。各方面因素对脱毛干净程度与刺激性影响的大小为：氢氧化钠>巯基乙酸>巯基乙酸钙三水合物。优化条件下制备的脱毛膏产品稳定性优异，pH为11.80，产品温和无致敏性且能够高效地脱除毛发。

关键词：脱毛膏；巯基乙酸；巯基乙酸钙；巯基乙酸钙三水合物；正交试验

脱毛是身体美容护理的重要环节之一，近年来消费者不再只停留于清洁、保湿等基础护肤需求，而是有着更多美体方面的功能性需求。相比物理脱毛化妆品，无痛高效的化学脱毛化妆品越来越多地受到广大消费者青睐，其脱毛机理是利用化学脱毛剂溶解、破坏和改变毛发角质蛋白结构，以达到净肤的目的。

人体的毛发结构复杂，是由一种呈纤维状的角质蛋白构成，该角质蛋白以含有二硫键的胱氨酸为主，含量高达17%～18%。因此，以巯基乙酸及其盐类为代表的化学脱毛剂可以通过还原毛发角蛋白中的二硫键，破坏毛发的基本结构，使其变得脆弱、易断，在外力的作用下可被轻易除去[1-2]。巯基乙酸及其盐类在2015年版《化妆品安全技术规范》中属于47种限用组分之一，用于脱毛产品最大限用量为5%（以巯基乙酸计）[3]。宋春华等人通过大量动物试验研究发现巯基乙酸极易经皮吸收，在一定剂量范围内长期使用会影响机体的代谢，并损害皮肤[4，5]。因此，脱毛化妆品中巯基乙酸及其盐类的配方应用与优化尤为重要。

本文选择脱毛膏作为研究对象，通过正交实验方差分析法研究脱毛剂复配体系对O/W型脱毛膏脱毛性能及温和度的影响。正交试验设计的方差分析可将实验数据总的波动分解成两部分，一部分反应因素水平变化引起的波动，另一部分反应试验误差引起的波动。该方法可综合计算实验误差及评估正交试验中各因素之间交互作用是否可以被忽略，同时可判断考察的因素对试验结果的影响是否显著，并对各因素对实验结果的影响程度进行排序，从而得到最优因素组合[6]。本文可为温和高效型脱毛膏产品的配方设计与实验室优化提出指导与借鉴。

01实验部分

1.1材料与仪器

巯基乙酸（株式会社大赛璐）、巯基乙酸钙（上海毕得医药科技股份有限公司）、巯基乙酸钙三水合物（广东日油科技有限公司）、氢氧化钠（西陇科学股份有限公司）、甘油、羟乙基纤维素、硬脂醇聚醚-2、硬脂醇聚醚-21、鲸蜡硬脂醇、甘油硬脂酸酯、矿油、矿脂、氢氧化钙、尿囊素、甘草酸二钾等工业品。

数显恒温水浴锅HH-2，上海力辰邦西仪器科技有限公司、数显搅拌器OS-25，德国Miccra公司、数显均质器D-4P，德国Miccra公司、电子天平JJ1000，双杰测试仪器厂、pH计pHS-3E，上海雷磁公司、隔水式恒温培养箱GHP-9270，上海一恒科学仪器有限公司、冰箱SL-1450C3DC，青岛海尔特种电冰柜有限公司、计时器，乐易仕。

脱毛膏的配方见表1，制备工艺如下：依次将A相中的原料加入至水锅，常温搅拌至完全溶解后加热至75°C；同时依次将B相中的原料加入至油锅，加热至75°C后搅拌至完全溶解；然后在搅拌状态下先将A相组物料抽入乳化锅，再将B相组物料缓慢抽入乳化锅，开启高速均质搅拌；乳化均匀后降温至65°C，将C相中的原料依次加入乳化锅并均质乳化；乳化均匀后继续降温至42°C以下，依次加入D相及E相原料，搅拌均匀，静置冷却即可制成半成品。半成品料体灌装至软管包材并封尾即可制成脱毛膏成品。

1.3脱毛膏理化性能测定

1.3.1pH测定

取适量脱毛膏版样与去离子水以1：9的比例在40°C±2°C条件下溶解完全，降温到25°C，使用pH测量仪测定其pH值，重复测试3次，并详细记录相应数据，取其平均值。

1.3.2耐热性能

将隔水式恒温培养箱温度设定至45°C±1°C，恒温培养箱到达指定温度后，把脱毛膏版样至于恒温培养箱中，放置1个月后取出，恢复至室温后，观察该版样外观是否与室温存放版样有所区别，查看是否有分层、出水、料体泛粗等异常现象。

1.3.3耐寒性能

将冰箱温度设定至（-15±1）°C，冰箱达到指定温度后，把脱毛膏版样置于冰箱中，放置1个月后取出，恢复至室温后，观察该版样外观是否与室温存放版样有所区别，查看是否有分层、出水、料体泛粗等异常现象。

1.4脱毛膏脱毛性能感官评价测定

选择受试者手臂或小腿毛发做实验对象，随机挑选6名（3男3女）志愿者，测试脱毛的部位冲洗干净并擦干；在皮肤上用油性笔画5cm×4cm的区域，将（2.6±0.1）g的脱毛膏挤在线框里，均匀厚涂（切勿揉擦），并让脱毛膏在肌肤上停留5分钟，然后用面巾纸将脱毛膏及毛发拭去，观察毛发残留情况。6名受试者在使用脱毛膏后按表2脱毛膏脱毛性能感官评价标准对产品脱毛干净程度进行评分，取平均值，记录评分结果。

1.5脱毛膏刺激性感官评价测定

随机选择6名受试者使用脱毛膏后按表3脱毛膏使用刺激性感官评价标准对产品刺激性进行评分，取平均值，记录评分结果。

1.6脱毛膏消费者使用测试

招募30多名18～65岁身体健康的受试者使用脱毛膏后，填写消费者使用自评问卷，受试者针对自我评估题目选择相应评价等级。

产品的评价等级分为七级，分别为非常认同、比较认同、有点认同、即不认同也不反对、有点不认同、比较不认同和非常不认同。收集受试者的自我评估资料后，应用EXCEL软件进行统计分析，计算各选项百分比，认同度（%）=选择“非常认同”的百分比+选择“比较认同”的百分比+选择“有点认同”的百分比。

1.7脱毛膏致敏性测定

委托第三方权威检测机构根据《化妆品安全技术规范》（2015年版）的检测要求对脱毛膏最适版样进行皮肤变态反应试验，产品致敏性强度如表4所示。

02结果与讨论

2.1脱毛剂复配组合的筛选

脱毛膏配方中的脱毛剂主要以巯基乙酸和巯基乙酸钙为主，在脱毛膏脱毛机理中，巯基乙酸及其盐类作为含硫有机化合物在碱性条件下以阴离子的形式参与脱毛反应，为了保证有足够多的二硫键被破坏，脱毛膏配方中通常会添加pH调节剂如氢氧化钠、氢氧化钙等以控制脱毛膏的pH在7～12.7范围内。

表5总结了巯基乙酸及巯基乙酸钙的基础化学信息，可以发现市售的巯基乙酸钙主要有两种形式，一种是离子型化合物，另一种是环状结构化合物并附带三个结合水。具有环形结构的巯基乙酸钙又叫巯基乙酸钙三水合物或碱式巯基乙酸钙，其独特的环形结构在使用过程中可以逐渐水解以持续提供脱毛有效阴离子，从而可以达到一定缓释的效果。本节选择巯基乙酸分别与巯基乙酸钙或巯基乙酸钙三水合物进行复配作为脱毛膏的脱毛成分，用氢氧化钠将pH调节至12.0±0.1，并以脱毛干净程度及刺激性作为评价标准，按前述脱毛膏脱毛性能与刺激性评分规则进行评分，试验脱毛剂组合设计及实验结果见表6。

由表5和表6可知，得益于巯基乙酸钙三水合物特殊的环状结构，当巯基乙酸钙和巯基乙酸钙三水合物在相同使用浓度下，巯基乙酸钙三水合物刺激性低于巯基乙酸钙，使用浓度越高，刺激程度差别越明显；当巯基乙酸钙和巯基乙酸钙三水合物在相同使用浓度下，巯基乙酸钙三水合物脱毛干净程度稍低于巯基乙酸钙，但在使用浓度足够高的情况下，两者脱毛干净程度没区别。综上所述，对于脱毛剂组合的筛选，在较高使用浓度情况下，脱毛膏中选用巯基乙酸钙三水合物与巯基乙酸进行复配作为脱毛剂，比巯基乙酸钙更加温和且脱毛干净程度相当。

2.2脱毛膏影响因素显著性排序

选择巯基乙酸、巯基乙酸钙三水合物复配作为脱毛膏的脱毛成分，氢氧化钠作为体系的pH调节剂，分别以脱毛干净程度与刺激性为评价标准，设计3因素3水平正交实验优化脱毛膏配方，正交实验的因素水平见表7。

将根据正交实验所制成的成品分别进行脱毛性能感官评价测定与刺激性感官评价测定，按前述评分规则进行评分，并通过计算各因素的离差平方和，即SA、SB和SC，以检验各因素水平变化引起的波动；通过计算误差的离散平方和，即SE，以检验实验误差引起的波动；通过计算各因素的离差平均平方和与误差的离差平均平方和的比值，即F值，反应各因素对脱毛膏脱毛性能试验结果影响程度的大小，用来检验各因素的影响是否显著。

脱毛性能的正交试验方差分析计算表及方差分析表见表8和表9，刺激性的正交实验方差分析计算表及方差分析表见表10和表11。

由表9可知，在以脱毛膏脱毛性能作为试验结果的情况下，试验误差所引起的波动（即试验误差的离散平方和SE）远小于各因素水平变化引起的波动（即因素A、B和C的离散平方和SA、SB、SC），试验误差较小，各因素之间的交互作用可忽略。由F值可知，因素A、B和C，即巯基乙酸、巯基乙酸钙三水合物和氢氧化钠的添加量对试验结果（脱毛膏脱毛性能）均影响显著。知因素的主次顺序为C>A>B，即各因素对脱毛膏脱毛性能的影响顺序为：氢氧化钠>巯基乙酸>巯基乙酸钙三水合物。

由表11可知，在以脱毛膏刺激性作为试验结果的情况下，试验误差所引起的波动（即试验误差的离散平方和SE）远小于各因素水平变化引起的波动（即因素A、B和C的离散平方和SA、SB、SC），试验误差较小，各因素之间的交互作用可忽略。由F值可知，因素A和C，即巯基乙酸和氢氧化钠的添加量对试验结果（脱毛膏刺激性）影响显著；因素B，即巯基乙酸钙三水合物的添加量对试验结果影响不显著。知因素的主次顺序为C>A>B，即各因素对脱毛膏刺激性的影响顺序为：氢氧化钠>巯基乙酸>巯基乙酸钙三水合物。

2.3脱毛膏配方优化最优因素水平组合选择

综合表8和表10数据，序号6、8的脱毛效果最优，即A3B2C2、A2B3C3组合，但A2B3C3组合的刺激性比A3B2C2高，综合评价A3B2C2是较优组合，可同时满足脱毛性能最佳及刺激性较低的要求。考虑到实际配方设计中的成本问题，对由正交试验结果所得较优组合进行优化。将评价标准中脱毛性能设为y1，刺激性设为y2，根据脱毛膏的使用特点，增加综合评价标准。

根据脱毛性能感官评价标准与刺激性感官评价标准，按表1脱毛膏的实验室配方，调整水平组合：A3B2C2、A2B2C2，对配方的脱毛干净程度、刺激性进行对比评估，选取更优化的组合。

由表12數据可知，优化后的配方A2B2C2，综合指标评分稍高，且配方成本更低，可同时满足脱毛性能最佳及刺激性较低，即巯基乙酸、巯基乙酸钙三水合物、氢氧化钠最适用量为2.0%、3%、1.5%。

2.4脱毛膏最适样性能与致敏性分析

按照正交实验优化得到脱毛干净程度优异、刺激性低的脱毛膏配方制成最适版样成品，并对该产品进行理化性能评测、消费者使用测试及致敏性测试。

2.4.1脱毛膏理化性能

在环境温度25°C，相对湿度62.5%RH条件下，测定产品的理化性能，结果如表13所示。

由表13可知，优化后脱毛膏的pH值为11.80，满足脱毛霜（乳）行业标准QB/T5108-2017中对于pH值的要求，且耐寒耐热性能满足要求，产品理化性能合格。

2.4.2脱毛膏产品脱毛性能

按前述消费者使用测试方法，邀请31名18～35岁女性进行消费者测试，针对产品脱毛性能进行自我评估，结果如表14所示。

由表14可知，93.55%的消费者认同产品厚敷10min即可脱去毛发；87.10%的消费者认同产品在手臂部位脱毛效果优异；83.87%的消费者认同产品在腿部脱毛效果优异。产品满足大多数消费者需求，产品脱毛性能优异。

2.4.3脱毛膏产品致敏性

按前述产品致敏性测试方法测定产品的安全性，结果如表15所示。

由表15可知，优化后的脱毛膏产品致敏率为0，未见皮肤变态反应，且在消费者使用测试中，受试者未发现产品存在显著刺激性，可见产品温和。

03结论

（1）以脱毛干净程度与产品刺激性来评估产品性能，通过控制变量法比较了巯基乙酸钙和巯基乙酸钙三水合物，得知在相对较高且相同浓度的使用条件下，巯基乙酸钙三水合物的温和性优于巯基乙酸钙，且二者脱毛干净程度相当。

（2）以脱毛干净程度与产品刺激性评估产品性能，通过正交实验方差分析法得到了脱毛膏产品中脱毛剂组合的最佳配方：巯基乙酸、巯基乙酸钙三水合物、氢氧化钠的添加量分别为2%、3%、1.5%。各因素对脱毛干净程度与刺激性影响的大小为：氢氧化钠>巯基乙酸>巯基乙酸钙三水合物。

（3）优化条件下制备所得的脱毛膏产品理化性质符合要求，产品稳定性优异，经第三方检测显示产品无致敏现象，无皮肤变态反应，且产品经受试者试用产品，认同产品可温和高效地脱除毛发，受试者满意度高。