艾卓生物：NAGO SHARE ▏浅谈化妆品中的乳化作用

  目前，人们日常使用的化妆品几乎是由某种载体所形成的乳化体、水溶液、油溶液、悬浮液、粉剂或固体等。其中以乳化体的形式居多，它有类似水溶液的流体、黏稠状的乳状液、半固体膏霜等形式制成的化妆品。而制得各种各样的形式的乳化体，主要是表面活性剂的乳化作用。

  两种互不相溶的液相，如油相和水相，以微小粒子(液滴或液晶)分散在另一相中所形成的体系称为乳状液，也称为乳化体。在乳状液中以微小粒子或液滴形式存在的那一相称为分散相，或内相；而包围在它外面的液体称为分散介质，或外相、连续相。将水和油混合时，能够形成两种类型乳状液。一种是油分散在水中，油是分散相，水是分散介质，形成的是水包油（O/W）型乳状液，相反形成的是油包水（W/O）型乳状液。

  互不相溶的油和水两相借助搅拌等方式使其混合，其中一相呈微球状液滴分散于另一相中，形成暂时乳状液，该乳状液是一种热力学不稳定的体系。

  分散相的微球状液滴直径一般在0.05~10μm之间时，微小液球会相互聚集，力图缩小界面积，降低界面能，分散的微小液球逐渐合并，液滴逐渐变大，最后使油和水重新分开成为两层液体，油和水又恢复到原来状态。如图1

  为了使形成的乳状液在较长时间内保持稳定，加入乳化剂，通过降低分散体系界面张力的作用，变成相对来说比较稳定的体系。如图2

  油和水在乳化剂作用下可形成相对来说比较稳定的乳状液，仍是热力学不稳定的体系，要使乳状液具有较好的稳定性，应从选择正真适合的乳化剂、降低界面张力、增加界面膜的强度等因素来考虑。

  ①依据乳状液类型选择乳化剂制备油/水型乳状液。一般都会采用在乳状液的水相中溶解度较大的乳化剂，通常多为低价的离子型表面活性剂。离子型乳化剂分子，使分散的油相液珠表面显电荷，同种电荷的排斥作用,而使分散体系稳定。

  高价的阴离子表面活性剂更有助于形成水/油型乳状液。非离子乳化剂在分散相(水相)表面上通过氢键形成一层界面膜能降低界面张力，水相的液珠不易聚集，使体系稳定。

  油相和乳化剂通常为混合成分存在于化妆品的配方中，根据Griffin的HLB值的理论计算方式，一般利用HLB值加和性来计算在此配方中混合组分的乳化剂HLB值和油相所需的HLB值，以判断乳化剂配比设计的可行性。如图3

  ②界面膜的形成使分散体系稳定。加入乳化剂降低界面张力，同时乳化剂分子定向排列在界面上形成界面膜，界面膜保护分散相液珠，避免相互碰撞而发生聚结。乳化剂的量对形成界面膜的强度起着及其重要的作用。混合乳化剂的使用对形成有一定的强度的界面膜是十分有利的，混合乳化剂分子使得形成紧密的、高强度的界面膜，令乳状液稳定，这些极性有机物又称为助乳化剂。如图4

  ③分散相液电荷。乳状液的分散相是以微小液珠形式存在，其界面上都帶有电荷。当使用离子型乳化剂时，极性端处于水相，非极性端伸向油相，而使分散相界面上带有电荷。由于它们带有同种电荷的排斥作用，提高了乳状液的稳定性。

  ④分散介质的黏度。分散介质黏度大，可使分散的液珠运动受阻，减缓液珠之间碰撞，不易发生聚结，使乳状液稳定。一般加入高分子聚合物可使分散介质黏度增大，还对滴珠表明产生界面膜的强度有利，提高乳状液稳定性。

  乳状液的不稳定形式有三种方式：分层、变型和破乳。分层是由于分散相和分散介质密度不同,出现分散微粒上升和下沉的现象;变型是乳状液类型突然发生转变;破乳是乳状液体系完全破坏，分层与变形可同时发生。

  1.分层是乳状液中由于上下部分出现分散相的浓度差的现象，称为乳状液的分层。

  2.变型是乳状液不稳定的另一种形式，乳状液可能由油/水型变为水/油型乳状液或由水/油。

  ① 在油/水型乳状液中，阴离子乳化剂使其表面带有负电荷,在乳状波中加入高价正离子，表面电荷被中和，使微小液珠易发生聚集。

  ② 聚集一起的液珠,可将水相(外相)在局部被包围起来，形成不规则的水珠。

  ③ 液珠如发生破裂，则油相变成连续相，而水相变成了分散相，由油/水型乳状液变成水/油型乳状液。

  3.破乳是指乳状液完全破坏，造成油-水两相分离。其中分层、变型和破乳也可以同时发生。

  从另外添加表面活性剂的作用可知，即使在较稀的乳状液中，也可以使聚结速度成为决定因素,因为表面活性剂对絮凝影响较小，能防止聚结过程的发生

  加入高价电解质，如 MgCl、CaCl等，会加速聚结速度而使破乳易于发生，这是高价正离子中和液珠表面负电荷的作用所致。

  温度对破乳作用也是明显的。温度上升，使液珠运动速度加快，导致絮凝速度增加，而使破乳易发生。从温度对连续相黏度的影响来看，温度上升，连续相的黏度明显降低，使界面膜易于破坏，也易发生破乳。

  化妆品中的原料、添加剂中含有大量的营养的东西和水分，含有微生物生长、繁殖所必需的碳源、氮和水。微生物中的酶(如脱羧酶)，可使化妆品中的脂类、蛋白质等水解，使乳状液破乳，出现分层、变稀、渗水等现象，液状化妆品则易出现混浊等多种结构性的变化；微生物的代谢产物还会影响化妆品的pH值，且可通过侵蚀化妆品中的物质，削弱甚至破坏乳化体系中的界面膜强度，使得乳化体系不稳定，造成降粘或者破乳现象。

  因此，在化妆品中合理地添加具有防腐作用的原料，选择正真适合的防腐体系去抑制或杀死有害微生物、阻碍其繁殖，可以轻松又有效保护乳化体系的稳定，同时也避免化妆品腐败变质，是保证产品质量是最重要的一步。

  [1] 章苏宁主编，化妆品工艺学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2017. 183

  [2] 谷建梅主编，化妆品与调配技术[M].北京：人民卫生出版社，2017.212-214

  [5] 沈钟，赵振国，康万利编著，胶体与表面化学[M].北京：化学工业出版社，2012.152-154