天然表面活性剂应用

天然表面活性剂应用天然表面活性剂在生活中，应用非常广泛，是化工生产产品中不可缺少的一部分，在科学领域有十分重要的应用价值。天然表面活性剂是工业生产向前发展的加速剂，有着巨大的商业价值。天然表面活性剂多来自动植物体,为较复杂的高分子有机物。由于其亲水性强,因而能形成乳浊液。而这类物质多有较高的粘度,有益于乳化稳定性。如卵磷脂、胆甾醇、羊毛脂、茶皂素、蛋白质、皂苷类、糖类及烷基多苷等。此类表面活性剂一般表面张力能力较小,乳化能力也不尽相同。但有的具有较强的表面活性,如茶皂素、烷基多苷等,去污活性强,可直接应用于洗澡用品、洗发制剂。而大多数天然表面活性剂具有优良的乳化性能,且具有其他方面的特性和功能,在医药、食品、化妆品及洗涤用品等方面应用广阔。这类表面活性剂多数无刺激、无毒副作用,安全性能高,易生物降解,配伍性能好。是未来表面活性剂的发展方向,特别是在日化产品中有着广阔的应用前景。1、卵磷脂卵磷脂存在于生物细胞中,如动物卵、脑等组织及植物的种子或胚芽中,卵黄磷脂从蛋黄中提取;大豆中含有丰富的卵磷脂。卵磷脂具有乳化、分散、抗氧化等生理活性,是天然优良的表面活性剂,重要的乳化剂。其具有多种功能:①能参与细胞的代谢,活化细胞,有抗衰老功能;②对细胞有渗透和调节作用,可软化和保护皮肤;③可改善油脂的润湿和辅展性能,多用以调节、护理头发、皮肤化妆品等;④具有良好的成膜性能,可改善洗涤剂对皮肤的脱脂作用;⑤预防和治疗湿疹及多种皮肤病;⑥促进毛发生长,有护发健发作用;⑦具有香料和色素的分散稳定作用;⑧维持制剂乳液的稳定作用。卵磷脂具有双亲结构，即较长的两个酰基在甘油中进行酯结合形成亲油结构，以磷酸基为媒介而结合的季铵基亲水结构。在水中分散的时候，很明显地形成有稳定的二分子膜结构的磷脂质小细胞体(脂肪体)。这种脂肪体可以在医药品方面作药物的载体。因此卵磷脂可广泛应同于护肤护发、浴用及美容化妆品中。需要指出的是：在化妆品工业中卵磷脂作为主表面活性剂使用的例子非常之少。主要原因是磷脂成分的不确定性。天然的卵磷脂源于蛋黄和大豆，其磷脂质组成大不相同，乳化性能等也不相同，乳化剂用量和乳化技术难以掌握。另外的原因是天然卵磷脂中含有不饱和脂肪酸，存在耐热、耐光、耐酸性差等缺点。但近年开发了一些新的乳化方法和新的使用技术，上述问题逐步被克服。例如加氢的卵磷脂的稳定性比较好，广泛用作保湿剂和乳化剂。随着精制技术的发展，高纯度的卵磷脂已经制备出来。2、胆甾醇胆甾醇亦称胆固醇。存在动物大脑及神经组织,及羊毛脂与卵黄中。是一种天然乳化剂。其分子结构的特征,疏水基作用力强,所以适宜于油溶性和乳化剂制备,即Ｗ/Ｏ型乳状液。皮肤中皮脂分泌物含有丰富的胆甾醇及其衍生物,所以胆甾醇有护肤和护发的作用。其亦是一种助乳化剂,具有促进和增强其他表面活性剂的功能。应用于唇膏及眼部化妆品制剂,有益于色素和乳液的稳定。多使用于油脂性护肤品。3、羊毛脂是羊的皮脂腺的分泌物,多从羊毛中提取。具有很强的乳化和渗透作用。易为头发和皮肤吸收,其配伍性能亦好。羊毛脂的衍生物多有乳化作用。①羊毛脂蜡:是优异的水/油型乳化剂,对多种化妆品成份有很好的分散作用,多用于唇膏;②羊毛脂酸异丙脂:亲水作用力强,也具有水/油性乳化特性,可用于膏霜制剂;③羊毛脂醇:具有较强的水/油乳化特性,也能稳定油/水乳液;④氢化羊毛脂:其既是水/油乳化剂,又是油/水型乳液稳定剂,吸水性强,易为皮肤吸收,常用于唇膏等;⑤羊毛脂酸皂:有钾、钠、三乙醇胺等,具有乳化作用,在气容式产品中,可促进原料的分散和稳定。总之由羊毛脂及其衍生物制得的乳液,稳定性好,且易为皮肤吸收,润肤性能好,所以多用于膏霜及油性乳状液。4、茶皂素茶皂素是茶叶中的提取物,结构是一种三萜类皂苷,有较强的表面活性,抗硬水能力和起泡能力均很高。茶皂素具有乳化、去污、润湿、分散,起泡等多种功能。利用其乳化性能,可开发不同的“油相”乳化剂。用茶皂素直接洗涤毛丝织物。可保持织物的艳丽色彩,并有保护织物作用;用于洗发剂,具有洗发、护发、乌发及去头屑、防脱发的功能。其乳化能力超过油酸皂、烷基磺酸盐及聚氧乙烯脂肪醇醚等乳化剂,是一种优异的天然表面活性剂。多应用于高档的洗发用制剂和洗涤用品。若按化学性质来分，皂苷可分为酸性皂苷和中性皂苷两类。酸性皂苷在苷元上带有羧基，在这一类皂苷的水溶液中加入硫酸铵、乙酸铅或其他中性盐类即生成沉淀。中性皂苷不带有羧基，在其水溶液中加入碱式乙酸铅或氢氧化钡等溶液也可生成沉淀。皂苷的分子比较大，大多为白色或乳白色无定形粉末，仅少数为结晶。皂苷的溶解度随其分子中连接糖的数目而有所不同，一般可溶于水，易溶于热水、热甲醇和热乙醇，不溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂。皂苷在丁醇及戊醇中也有一定的溶解度，尤以含水丁醇更好，因此常从水溶液中用丁醇或戊醇提取，借以与糖、蛋白质等亲水性成分分开。皂苷可被酸或酶水解，但水解条件较其他苷强烈。皂苷元一般不溶于水，可溶于丙酮、乙醚、氯仿等有机溶剂。以下是两种有代表性的皂苷类天然表面活性剂。①山茶皂苷山茶皂苷是茶属植物山茶籽中五环三萜类皂苷的总称，水解后至少可分离出5种不同的皂苷元，均连有多糖。山茶皂苷在山茶籽中约含20％，可以茶籽饼为原料提取。茶籽饼先用石油醚浸提完全脱脂后，再用甲醇或乙醇加热后流抽提数小时，醇提取液浓缩至干为粗山茶皂苷。山茶皂苷为无定形粉末，能溶于热甲醇、乙醇中，微溶于水，不溶于乙醚等有机溶剂。②皂树酸皂树酸是皂树和肥皂草中的皂苷成分。皂树酸可以皂树皮或肥皂草根为原料提取，用甲醇加热后提取得到。皂树酸可溶于水、甲醇和乙醇等水溶性溶剂，皂树酸有良好的表面活性，其发泡能力是普通皂苷的170％以上，广泛用于香波、化妆品乳液、啤酒和药用。在香波中可代替洗涤剂，泡沫丰富且手感好，对头发无伤害，能赋予毛发柔软性和天然光泽。皂树酸有优秀的乳化性，20％的水溶液可长时间稳定非极性香精和水的乳状液体系；和非离子型表面活性剂有协同效应。皂树酸也有抗菌防腐性。5、蛋白质蛋白质由氨基酸构成,既有亲水基,又有疏水基,其实质上是高分子表面活性剂。蛋白质是人体必须营养物,多用作食品乳化剂,其种类亦多,如牛奶、卵蛋白、酪蛋白、大豆蛋白等,均具有乳化、起泡及胶体的保护作用,在食品工业多用食品乳化剂应用。但不同品种的蛋白质功能和应用也不尽相同:①粘蛋白:属糖蛋白,其分子结构的特征,能束缚水分子,可稳定乳状液,可作为辅乳化剂在护肤品中应用,具有营养和保湿作用,亦能增强其他活性物质的调理功能和稳定性能;②卵黄高磷蛋白;由蛋黄中提取,具有显著的表面能力和稳定乳液的性能,易溶于水。与多种化妆品原料的配伍性能好,亦是优异的营养剂、保湿剂,能增加皮肤营养,是优异的护肤化妆品的营养剂和乳化剂;③脂蛋白:由蛋白质、胆固醇、磷脂等多种乳化剂组成,因此其是一种多功能的乳化剂和稳定剂。脂蛋白还具有一定的抗菌活性,可用于香皂、香波,并具营养作用。常用于抗皱营养乳液。6、植物甾醇植物甾醇可由黄豆油提取。由谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、ＶＥ等组成。与胆固醇有相似的物化性质。具有微弱的表面活性,及杀菌消炎作用,对头发有护理作用,以其配制成的香波与硅氧烷产品相当。可减少静电,改善梳理性,有护发和乌发的作用,应特别指出的是,植物甾醇具有液晶结构,多被用于制备脂质体。豆甾醇亦是一种植物甾醇,亦具表面活性,是一种助乳化剂,还具抗氧化作用。用于护肤化妆品有明显的皮肤保水能力,是优异的保湿剂、营养剂及调理剂。若与磷脂配合使用,效果会更好。多用于乳液及护发产品。7、烷基苷烷基苷是由天然再生资源糖合成的。由于其来源于天然物质,亦可算是一种天然表面活性剂。对皮肤刺激性弱,具有广谱的抗菌性能,与其他种类的表面活性剂有着很好的配伍性能。且润湿、起泡性能优良,及明显的增稠作用,所以它的应用领域广泛。加入洗衣粉,抗硬水可提高去污力;用于餐洗剂,能提高制剂的溶解性和温和性,减小对皮肤的脱脂力;应用于护发、护肤化妆品,具有明显的保湿护肤、柔软、滋润及护发、养发的功能。8、皂苷类皂苷由皂苷元和糖组成。组成皂苷的糖常见的有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖及葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。皂苷元根据其结构不同，分三萜皂苷和甾体皂苷两大类，其中三萜皂苷的分布比甾体皂苷广泛，种类也多。三萜皂苷元的结构可分五环三萜及四环三萜。含有皂苷类的植物很多,皂苷在单子叶植物和双子叶植物中均有分布，常见于百合科、薯芋科、龙舌兰科、蔷薇科、石竹科、远志科、五加科、葫芦科等，许多中草药如人参、远志、桔梗、甘草、知母、柴胡、七叶一枝花等多有去垢功能和乳化作用,是一类重要的天然表面活性剂。①远志皂苷:具有表面活性,可用作乳化剂和分散剂,用于发水,具有洗发和刺激生发的双重功能;②七叶皂苷:其钠盐有表面活性,可用作洗涤剂和起泡剂,有抑菌消炎作用,有吸湿保湿的性能,是化妆品优异的调理剂,并有稳定乳液的作用;③皂树酸:属皂苷成份,具有良好的表面活性及较强的发泡力。可广泛应用于香波化妆品乳液,在香波中可替代去污成份,能赋予头发柔软和光泽;④山茶皂苷:也具有一定的表面活性,可作乳化剂,有起泡、润湿及分散功能。用于发用品,可软化头皮,有去屑止痒及防脱发功能,多用于发用化妆品。9、糖类糖类天然表面活性剂,去垢力微弱,但多有增稠和乳化能力及乳化稳定作用。并有其它方面的功能。①角叉胶:属糖类。是应用广泛有助乳化剂,对胶体有稳定作用(如牙膏、剃须膏),具有成膜功能,应用于喷发胶,可改善头发的梳理性能;②海藻酸:属糖类。海藻酸及其钠盐,是常用的增稠剂和乳化剂,可稳定乳液,具有保湿作用,可用于洗发膏香波;③普鲁兰糖:亦具有乳化性能,常用于清洁类化妆品,具有保湿功能;④烷基和羟烷基纤维素:其水溶液有表面活性,有乳化和稳定乳液的作用,并有增稠和成膜性能,其中羟乙基纤维素,具有高效的增稠作用,优异的流变性强,对皮肤安全无毒副作用,可作为增调剂、乳化剂、乳液稳定剂及保湿剂,而广泛应用于化妆品制剂中;⑤环糊精:属低聚糖:由葡萄糖单元构成,呈环状结构,其内腔具有疏水性,能与许多有机物或无机物构成包络形态,具有乳化、增溶及分散等表面活性。用于精油和香精,具有包络稳定作用。用于洗衣粉有消泡作用。用于牙膏等口腔制剂,有除口臭功能„„,是一功能特殊的表面活性剂;⑥胶类物质:来自树木分泌物,豆科植物种子,如阿拉伯树胶、黄蓍胶、瓜尔胶等,均属多糖,为古老的乳化剂,能提高制剂的水溶性粘度,多作辅乳化剂应用。10脂肪酸单甘油酯单硬脂酸甘油酯的化学成分是C17H33COOCH2CHOHCH2OH。奶油色蜡状固体，熔点56℃，在热水中能分散，溶解于乙醇，HLB值3．8～8．5。属亲油性表面活性剂。单甘酯属于多用途的乳化剂，单甘酯的独特性质使它具有广泛的用途。又由于它可以l00％被生物降解，降解产物为甘油和脂肪酸，无毒，具有很高的安全性，是公认的有利于环保的“绿色”产品，所以被广泛地作为食品和化妆品乳化剂。在化妆品应用方面，单甘酯是w／o型乳状液的乳化剂。色浅的分子蒸馏单甘酯都已经开始用于代替纯度低、颜色深的普通单甘酯。是膏霜类产品的理想原料，主要用于膏霜、粉底、香粉、扑粉、胭脂等。分子蒸馏单甘酯的乳化效果好于未蒸馏产品(价格性能比优于未蒸馏的单甘酯)。在使用单甘酯的各个行业中，高纯度、高效能、颜色浅的分子蒸馏单甘酯都已经开始用于代替纯度低、颜色深的普通单甘酯。11魔芋精粉表面活性剂该技术以魔芋精粉为原料,应用现代高新生物化工技术,通过酶解脱脂、醇洗去杂魔芋精粉,经酸解氧化成低聚糖醛酸与脂肪酸缩合新工艺,生产出纯天然的脂酰葡甘聚糖醛酸钠。该产品填补了国际医药保健品的表面活性剂空白。该产品为乳白色状液,其脂值大于140,酸值小于72,含钠量小于5%,总糖酸小于30%,砷含量小于3mg/kg,固体含量(96)大于10%。该产品具有保湿、成型、成膜、发泡、乳化、分散等活性葡甘聚糖的优良性能及降血脂,去胆固醇等特殊保健功效。用于配制系列中成药、保健品、药品等各种剂型。具有促进吸收、扩展疗效的增效效应。同时可应用于日用化妆品、保健食品作乳化剂使用,是一种通用的纯天然表面活性剂