克服传统表活剂缺陷, 新型天然表面活性剂“葡糖胺”

来源:荣格国际个人护理品生产商情

发布时间:2019年4月2日下午 08:04:36

随着对含有天然成分的护理产品的需求不断扩大,我们看到品牌中的成分来源越来越重要。如果消费者使用后确实有 效,他们愿意为含有天然成分的产品支付更多。对更有效的天然表面活性剂的研究与研发发现,“葡糖胺”在个人护理方面可以有效地解决生物表面活性剂的性能下降的问题。

随着对含有天然成分的护理产品的需求不断扩大,我们看到品牌中的成分来源越来越重要。如果消费者使用后确实有 效,他们愿意为含有天然成分的产品支付更多。对更有效的天然表面活性剂的研究与研发发现,“葡糖胺”在个人护理方面可以有效地解决生物表面活性剂的性能下降的问题。

多年来,全球皮肤护理产品市场一直在不断增长,并且 这一增长势头会持续下去。按照EstéeLauder委托进行的一项研究,全球皮肤护理产品市场规模从2012年的不到1000亿美元,到2021年,预计将增长到1540亿美元。

对具有天然成分的护理产品的需求越来越普遍。尤其在西 方,在护肤方面消费者倾向于选用天然化妆品,亚洲和太平洋地区的新兴工业化国家正在迅速赶上这一趋势。但为了成功地销售天然产品,仅仅参考其植物性成分已经无法满足消费者需要。

我们在开发过程中发现了新型天然表活剂葡糖胺,可以克 服天然和生物表面活性剂的传统性能缺点,并专门研究了其在护发素领域的应用。

个人护理产品中的表面活性剂

由于表面活性剂是许多配方中的关键功能成分,因此它也是个人护理产品中的关键部分。表面活性剂在定期去除污垢、 汗液、微生物和死皮细胞方面发挥着重要作用,有助于个人健康和卫生,这已得到医生的证实。

虽然其清洁效果当然代表了表面活性剂最重要的功能,但 其在化妆品中也有许多其他用途。

除了清洁功能之外,其发泡性能尤其重要,因为泡沫质量通常与良好护理相关,并且消费者会立即认为这是有益的。由 于表面活性剂被视为具有多种结构,其还用作护发成分或用于溶解水中香料的护理成分。就其特性而言,表面活性剂起到了乳化剂的作用,即作为可用于将油和水结合的物质,例如:作为稳定的乳膏、洗剂和其它乳液。因此,其可用于生产易于使用并且还具有清洁和滋养作用的皮肤和头发护理产品。高比例的滋养油在表面活性剂的辅助下混合,对皮肤干燥、受损的人尤为重要。

应注意的是:用于化妆类产品时,通常将两到六种具有不 同功能的表面活性剂相互结合,以达到最佳质量和最佳效能。 相关特性包括所需的温和性、适当的厚度和成品的所需外观 效果。按照Datamonitor Consumers(2013)的一项调查,全 球69%的护肤品购买者非常看重化妆品是否对皮肤和头发有 益。本文我们仅考虑在洗净型应用中用于清洁和起泡目的的表 面活性剂,而不检查用于免洗型应用的阳离子护发表面活性剂和护肤乳化剂。

常用表面活性剂的考虑事项

由于表面活性剂的主要预期目标是去除污垢和油,因此采用某些表面活性剂时,温和性也是必须重视的关键因素。尤其 是基于硫酸盐或磺酸盐的阴离子表面活性剂,这种表面活性剂通常可视为对皮肤和头发侵蚀过大。虽然其仍然是化妆品市场中的主要表面活性剂,但月桂基醚硫酸钠(SLES)和十二烷 基硫酸钠(SLS)这两种硫酸盐仍被慎重使用。在护理和化妆 类产品中的成分清单中列出了SLS,例如:用作与干燥和偏红皮肤相关的表面活性剂。评估表面活性剂的温和性或其可能对皮肤刺激造成的刺激性的常用方法通常取决于蛋白质变性(类 似于毛发角蛋白等)和脂类溶解(如皮肤脂类等)。

玉米醇溶蛋白是一种不溶于水的蛋白质,目前已用于评估表面活性剂的蛋白质变性潜力。预测发现,可能具有的刺激性取决于溶解的玉米醇溶蛋白的量;这表明溶解的量越低,表 面活性剂在头发角蛋白上就越温和。SDS的玉米醇溶蛋白值为 430(MG N/100ml),椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)的玉米 醇溶蛋白值较低,为95 MG N/100ml(图1)。

硬脂酸是头皮中的天然脂肪酸。它是头皮脂类层的主要成分 之一,有助于形成保护屏障,以保护头皮的天然水分。在图2所示的硬脂酸溶解度试验中,对应的值越低,表面活性剂越温和。

采用基于糖的表面活性剂组作为工业中非常流行的传统表面活性剂的温和替代品。这些替代品主要包括烷基多葡糖苷 (APG)。最早于1893年生产的烷基聚葡萄糖苷是最早的合成表面活性剂之一。在其生产中,将由植物油如棕榈油或椰子油制成的脂肪醇与由马铃薯、小麦或玉米淀粉制成的糖(葡 萄糖)进行反应。葡萄糖苷的高度温和性参见图1和图2的对 比。这种物质是非常可生物降解的,清洁效果良好,并且能形成完美的泡沫,但是其在某些应用中确实具有一些缺点,例如 增稠性能不佳,并且可能要求表面活性剂配方比较薄。

因此,这些最常用的糖基表面活性剂无法和易于使用的产 品种类配套使用,这也限制了消费者从这些纯天然温和表面活 性剂中受益。例如:在烷基多葡糖苷中,如果链长超过14个 碳原子,则会导致在相关产物中存在脂肪醇残留物。这些残留物并非水溶性,因此必须避免将长链烷基多葡糖苷用于清洁制剂中。此外,脂肪醇的残留物会产生令人不快的气味,可使烷基多葡糖苷难以与香料一起香味化。

糖甙:基于新糖的表面活性剂

为了提高生物基表面活性剂的有效性和适用性,科莱恩着重开发基于植物的糖表面活性剂,该表面活性剂在选择烷基 (碳原子链)方面具有更大的灵活性。由此生成的新型糖类表面活性剂,即N-甲基葡糖酰胺,称为GlucoTain®产品系列。

这些产品也可用加长的烷基制造。长度影响表面活性剂的特性,例如增稠、泡沫中产生小气泡以及会接触到头发和皮 肤。长度越长,增稠效果越强,起泡越多,对皮肤滋养和滋润和护发效果越好。

本产品由从欧洲采购的小麦基葡萄糖、从欧洲采购的葵花籽油和/或椰子油或棕榈油制成,经过RSPO质量平衡标准认 证,葡萄糖酰胺具有高达96%的可再生碳含量,易于生物降解,并且对水生生物没有危害。这些产品通过了COSMOS认 证,也符合欧盟生态标签的要求以及北欧生态标签更严格的标准。目前,该系列产品中有五种糖类表面活性剂,其特征在于其独特的可持续性、温和性和皮肤相容性。

通过开发一系列具有不同碳链长度的新型天然表面活性 剂,所制成的配方成分具有广泛的适用性和其他优点,与常用 的替代性APG相比具有显著的优势,并且还优于轻度表面活性 剂,如椰油酰胺丙基甜菜碱。

图3:GlucoTain系列的N-甲基-葡糖酰胺的典型结构

GlucoTain®系列主要产品、特性和应用领域概述

一.辛酰基/己酰基甲基葡糖酰胺

本产品是辛酰甲基葡糖酰胺和己酰甲基葡糖酰胺的混合物,并以GlucoTain®Clear的名义进行销售。脂肪酸辛酸(辛酸,C8)和癸酸(癸酸,C10)用于提供烷基。它易于处理和加工,因为它在室温下是液态。

由于其烷基相对较短,因此可形成大量具有大气泡的泡沫,同时保留了强烈的清洁和新鲜感,并支持在这方面的要求。由于其高度水溶性的糖成分,因此很容易冲洗掉。

表面活性剂的可再生碳指数,即其与可再生来源的碳的比率,为94%。因此,按计划采用相应的欧盟标准15,将其用作生物基表面活性剂(A类)。本产品符合COSMOS标准、Nordic Ecolabel(Nordic Swan)和EU Ecolabel认证中对化妆品成分 的严格要求,因此允许配方设计师为其配方申请这些认证。

该表面活性剂尤其适用于活化沐浴露、洗发水、紧肤水、 洗面奶和二合一产品,适用于所有皮肤类型和正常头发。它也可很好地用作给皂机中的手部清洁剂。

二.月桂酰/肉豆蔻酰甲基葡糖酰胺和辛酰基/己酰基甲基葡糖酰胺

在该工艺中,将辛酰/己酰甲基葡糖酰胺与月桂酰/肉豆蔻酰甲基葡糖酰胺、脂肪酸辛酸(辛酸,C8)和癸酸(癸酸, C10)以及月桂酸(十二烷酸,C12)和肉豆蔻酸混合,同时提供疏水烷基部分的酸(十四烷酸,C14)。本产品在20℃温度下为液态,因此易于处理和配制。

这种以GlucoTain®Plus名义销售的组合产品的突出特性是由短链和中链烷基链混合而成:产品使用时,能迅速形成大量的精致泡沫,因此在光亮泡沫和泡沫扩散范围方面优于其他所 有N-甲基葡糖酰胺和许多常用的表面活性剂。

温和的表面活性剂具有优异的润湿和清洁性能,尤其适用于促进所有发泡产品中泡沫的生成。由于它比其它非离子和两性表面活性剂更快地形成良好的泡沫,因此它可用作主要表面活性剂,同时无需添加阴离子表面活性剂。 它也非常适用于配制不含硫酸盐的产品,类似于所有的葡萄糖酰胺,它不含硫酸盐基团。无需完全重新配制,仅通过添加低至0.5%的浓度即可将其用作标准配方中的泡沫增强剂。

在使用100%可再生阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和十二烷基硫酸铵制成的配方中,据称具有高天然含量,因为得 到了广泛使用,它不仅起到泡沫增强剂的作用,而且还降低了 浊点,使沐浴露和洗发剂在很大的温度范围内保持透明。

本产品的另一个特征是,当产品含油时能形成极佳的泡沫,例如在含有植物油或硅油的配方中。

三.月桂酰/肉豆蔻酰甲基葡糖酰胺

在市场上称为GlucoTain ®Flex,它是衍生自月桂酸 (十二烷酸,C12)的月桂酰甲基葡糖酰胺和衍生自肉豆蔻 酸(十四烷酸,C14)的肉豆蔻酰甲基葡糖酰胺的混合物, 其中酸提供相应的疏水烷基。

此外,它含有一小部分葡糖酰胺,其烷基长度为16或 18个碳原子。可促使表面活性剂与中等尺寸的气泡形成泡 沫。在头发护理中,它与护发素聚合物一起显示出协同作用,并使头发更容易梳理。

它比葡萄糖酰胺系列中的其他任何表面活性剂更重要, 它是增稠型化妆品配方的理想选择,在这方面,它具有通常只在两性表面活性剂中才具有的性能。

在科莱恩在N-甲基-葡糖酰胺产品系列中开发的五种新型糖表面活性剂中,这是最具通用性的新品。所有这五种产品的温和性均可在护肤品应用中得到验证,例如淋浴凝胶和沐浴添加剂、洗手液、剃须膏、洗面奶和“合成洗涤剂”。

其可再生碳指数略高于95%。因此,根据开发计划中采用的欧盟标准,将其归类为生物表面活性剂,其RCI必须超过95%。

四.椰油酰甲基葡糖酰胺

GlucoTain ®Care是一种以椰子油为基础的椰油酰基甲基葡糖酰胺,因此含有植物油中存在的全系列脂肪烷基。其致密的乳脂状泡沫是由这种不同烷基的混合物产生的。

作为一种化妆品,它具有皮肤水分的高度保湿和滋养效 果,适用于干燥、枯萎的皮肤和头发以及冲洗型的理想表面 活性剂,特别注重皮肤舒适感。温和性极佳,是市场上最温和的表面活性剂之一。

与所有N-甲基葡糖酰胺一样,GlucoTain ®Care可毫不 费力地增稠配方。这进一步增加了温和性,尤其是在护发产品中具有更好的耐受性,同时不损害清洁能力。这使其成为婴儿和修复洗发水以及洗面奶、沐浴乳和滋养液体肥皂的理想选择,所有配方均可促进健康。

在其护理效果和其泡沫的丰富性方面,均实现了比其他表面活性剂如椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)、月桂基葡糖苷和椰油糖苷显著更好的效果。表面活性剂的可再生碳指数, 即来自可再生资源的碳的比例,为95%。

五.向日葵基甲葡糖胺

这种葡萄糖酰胺以GlucoTain ®Sense的形式在市面上销售,其中使用的葵花籽油从欧洲采购,含有高比例的油酸 (C18:1),具有独特的皮肤舒适感和泡沫调节特性。

这可通过具有致密气泡的最奶油泡沫来体验,不愧其“营养成分最高”的称号。使用后的皮肤感觉丰润、滋润,有被保护的感觉,并且非常柔滑。

该表面活性剂在室温下为糊状物,但熔点非常低,为 27℃。在科莱恩在N-甲基-葡糖酰胺产品系列中开发的五种新型糖表面活性剂中,这在至关重要的新品。虽然其他较短链的化合物可用作辅助表面活性剂,但建议使用向日葵新品作为添加剂,仅可用于提高配方所需的性能,包括皮肤舒适度、泡沫密度和稠度。

其可再生碳指数略高于95%。因此,根据开发计划中采用的欧盟标准,将其归类为生物表面活性剂,其RCI必须超过 95%。

性能效用对比

通过研究与配方设计师认为最关键的方面,可最好地体现葡萄糖酰胺与市场替代品相比的特定性能效果,包括温和性、 感官性、增稠性和泡沫性。就温和性而言,与SLES和CAPB相 比,glucamides具有更高的温和性,其温和性达到APG的效果 (参见图1和2)。

以下测试表明使用葡糖酰胺获得更有效的增稠和光洁度最高的泡沫。

这种特殊葡聚酰胺具有优异的光亮泡沫性能,因此可用作泡沫增强添加剂,几乎适用于任何配方,有时甚至可用作主要表面活性剂。

 

图中所示的这种特殊葡糖酰胺可用作更有效的增稠剂。卓 越的增稠性能不仅可显著节省成本,还有助于实现更加柔滑的感觉和对皮肤或头发的贴心保湿滋养感。

确定配方成分的来源

开发新的植物性葡糖酰胺表面活性剂不仅仅是为配方设 计师推出一种新的糖基替代品。新的表面活性剂兼具功效和广泛适用性,为配方设计师提供了良好的机遇,以应对“成分来 源”趋势,并通过有效的天然配方潜在地重振饱和市场。

例如:US16中的面部护肤品相关市场。Mintel在其面部护肤和抗衰老中推断,这种成功取决于年轻消费者和不断增长的洗面奶市场,重点是天然、可识别的成分和创新产品,如“无 水清洁”型产品。清洁剂市场目前是市场增长最快的领域, 2014-15财年的销售额增长4.6%,达到18亿美元。

下面我们通过洗面奶应用产品,来研究具体的解决方案。

蜂蜜凝胶洁面乳样品配方

文末的样品配方显示了将新的N-甲基-葡糖酰胺序列的有效天然表面活性剂用于皮肤舒缓洗面奶的可能性。本配方利用 丰富、细腻的辛酰基甲基葡糖酰胺/己酰甲基葡糖酰胺泡沫来 促进皮肤起泡,并用于皮肤调理的月桂酰/肉豆蔻酸甲基葡糖 酰胺的温和清洁和柔和感。

在该配方中,与其他非离子和两性表面活性剂相比, GlucoTain®Plus能产生优异的光亮泡沫,因此特别适合作为不含阴离子表面活性剂的体系中的主要表面活性剂,或用于不含硫酸盐的配方,其中阴离子表面活性剂成分降低至0.5% 及以上的活性。它也可作为泡沫促进剂添加到标准配方中。 GlucoTain®Plus尤其适用于十二烷基硫酸钠或十二烷基硫酸铵作为主要表面活性剂的配方,因为它可改善这些配方的冷浊点,同时改善0.5%及以上活性的泡沫。

此外,清洁剂样品具有透明凝胶质地,这种样品是在使用PEG-150聚甘油-2-三乙酸酯、Laureth-3和二丙二醇的过程中获得的。采用蜂蜜和来自亚洲的7种天然植物提取物的复合 物,为肌肤带来水分和呵护。中东客户的使用者反馈是:该配 方带来了更平滑、更呵护的感觉。

蜂蜜凝胶洁面乳可轻柔地促进皮肤自然愈合。

结论

这种新型糖类表面活性剂,N-甲基-葡糖酰胺类,在使用过程中的突出优点是显著的温和性和相容性。这些品质使其与具有潜在皮肤刺激性表面活性剂完全不同,同时不会显著降低性能。这些表面活性剂在清洁效果和泡沫形成方面的表现与同类传统成分相当。

其良好的增稠性能可在很少使用盐和乳化剂的情况下达到所需的化妆品配方稠度,从而降低成本,同时保持成品的温和性。

从肌肤亲和性方面而言,采用葡萄糖酰胺的配方一方面 能带来一种护理、保湿和调理的效果,另一方面可使皮肤感 觉更加光滑、清新。

相对于烷基聚葡糖苷和其他表面活性剂而言,其广泛适用性是GlucoTain ®表面活性剂的关键优势。尤其适用于具有 奶油泡沫和强烈护理效果的产品,使用这类表面活性剂时, 可使生产更容易,并且成本效益更高。但其也可用于皮肤和头发护理领域中的其他任何相关产品。这类表面活性剂的高效性使之有时完全无需添加有争议的成分,如硫酸盐、乙氧 基化物或甜菜碱。

本系列产品具有许多独特的优势,从极佳的清洁和发泡能力到特别护理效果和其他新增特性,如更容易新增添加剂或降低低温浊点,有助于在生物谱意义上实现皮肤和头发的 全范围护理。从清爽的沐浴露到温和的婴儿洗发水,产品可以按照高度可持续、健康、有效和经济的方式进行生产。

这为个人护理配方设计师创造了新的机遇,以应对当前 流行的“成分来源”趋势,并在市场中创造多样化产品。

 

 

Nicolas Lasbistes,科莱恩个人护理全球营销经理

Jan Gauczinski,科莱恩应用开发经理

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