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用黄原胶打造“清洁标签” 洗发水

来源:国际个人护理品生产商情 发布时间:2021-01-16 1459
食品饮料及个护个人护理品原料配料加工生产设备包装设备及材料其他 功能性配料
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黄原胶因其独特的结构,在用作增稠剂时具有诸多优势,尤其是帮助配方师在增稠天然的、无硫酸盐的表活体系时打开限制。

配方师在开发化妆品时必须考虑许多因素,护发相关的产品也是如此:从洗发水、护发素,到造型产品,在性能和市场趋势之间需要保持微妙的平衡。如今,消费者越来越喜欢“无添加”的产品,市场也出现更多对生物基成分的需求,这些都给产品开发和营销带来了挑战。


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说到洗发水,最重要的特性是流变性,它对消费者如何感知产品有着决定性的影响。不管是盐类还是复杂的聚合物,许多增稠剂都会影响流变性,但当涉及到消费者安全以及消费端认知时,传统的增稠剂,如PEG衍生物或椰油酰胺DEA(COCAMIDEDEA)已经不再受欢迎。


当寻找其他解决方案时,“微塑料”因素也应该考虑。虽然人们首先想到的可能是被广泛禁止的磨砂塑料微珠,但“微塑料”法规总有一天会影响到常用的可溶性聚合物,特别是那些不容易在环境中降解的聚合物。1消费者在未来也会意识到这些原料的负面影响。


幸运的是,有许多易生物降解的聚合物,包括天然存在的聚合物。其中,黄原胶特别令人感兴趣,因为它有许多特性,十分适合于增稠洗发水。


研究目的


黄原胶是一种“五糖重复单元”结构的聚合物,有点类似于纤维素。但是黄原胶的不同点在于每隔一个单元上存在的三糖侧链。由于这种独特的结构,黄原胶在用作增稠剂时具有许多优势,即使在低浓度下也能提供出色的增稠效果,且对pH值变化具有弹性;因此,它在碱性和酸性条件下都是稳定的。它还具有非常好的热稳定性,所以它可以很容易地加入到热或冷的过程中,并与多种其他成分兼容。在洗发水中,它与表面活性剂表现出很好的相容性,并对泡沫的形成、泡沫高度和稳定性有积极的作用。


                                                                                         表1: 天然、无硫酸盐配方中不同增稠剂的比较

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在选择表面活性剂时,必须更多考虑使用不含硫酸盐的品种,以创造更温和的配方。在天然成分的背景下,许多生物基表活也具有巨大潜力。但使用任何一种新的成分都要面对挑战:新成分如何影响性能?是否会与其他原料相互作用?例如,传统的盐类增稠配方对于某些生物基表活剂是不可行的。


那么,黄原胶的独特品质是否有助于配方商打开以上限制?这是我们本次研究的目的。


使用黄原胶需要考虑的一个问题是,在不影响产品外观、质地和手感的情况下,标准等级的黄原胶可能无法取代传统的增稠剂。但是,通过调整加工过程,可以开发出降低了假塑性的独特等级黄原胶,来解决潜在的感官问题。本文,我们将通过研究该独特等级的黄原胶在无硫酸盐洗发水中的应用来解答这一问题。


稳定性研究


为了更好地了解降低了假塑性的黄原胶与表面活性剂的作用机理,我们将各种非离子、阴离子和两性的表面活性剂溶解在1%w/w的黄原胶溶液中,并在不同浓度下进行研究。溶解后,将pH值调整到5.5,对得到的样品进行一个月的监测。在此期间,进行光学评估和粘度测量。


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糖脂类、椰油基葡萄苷、辛酰基/己酰基甲基葡糖酰胺、椰油酰谷氨酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱都属于无硫酸盐的生物基表面活性剂范畴。考虑到配方中只使用单一表面活性剂体系的情况很少见,所以在1%的黄原胶溶液中溶解了两种表面活性剂的组合。每一种表面活性剂的活性浓度为12%。此外,当无法区分主要表活与辅助表活时,选择1:1的比例。如果可以区分,则测试比例为5:1。


结果显示:所有表面活性剂以及表面活性剂的共混物与黄原胶的结合均表现出优异的稳定性。


流变学测量


研究完稳定性,再看看流变。洗发水的出瓶流量、在手上的表现、在头发中的分布,甚至贮存稳定性都受到流变性很大的影响,因此流变性研究对洗发水的应用具有重要的表征意义。


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图1. 流变结果


为了测量21°C下的流动曲线,研究使用了锥板几何形状(C35/2°TiL)的HaakeRheostress流变仪。表观粘度的测定是通过将剪切速率从0.01增至100s-1。较低的剪切速率描述了应用后在手上的储存和表现。中等剪切速率代表在头发上的应用表现。高剪切率则代表从瓶中挤出洗发水的时候。


第一步,测量不同的基准,以确定粘度的代表性目标值(图1)。根据增稠剂的不同,可以观察到不同的流动行为。用盐和PEG组合增稠的基准溶液表现出牛顿流变行为,即随着剪切速率的增加,表观粘度保持不变。用黄原胶增稠的基准溶液的表观粘度随着剪切速率的增加而降低,因此含有黄原胶的基准溶液表现出剪切变稀行为。


为了了解不同的增稠剂与天然表面活性剂的流变行为,将增稠剂与典型的天然表活剂体系结合使用。该系统包括椰油酰基谷氨酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和椰油糖苷的组合,基于活性物质的比例为2:2:1。该系统活性物质的总浓度为12%w/w。这么操作的目的是尽可能接近基准所定义的表观粘度(图1中的橙色框)。在1s-1的剪切速率下,表观粘度应为10Pa•s左右。


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图2. 感官评估的结果


加盐增稠是第一种评估方法,因为这是增加粘度的传统方法。我们对疏水增稠剂(cocamideDEA)、亲水性增稠剂(PEG-150二硬脂酸酯)和合成胶凝剂(丙烯酸酯/C10-13烷基丙烯酸酯交联聚合物)也进行了测试,以比较黄原胶增稠的表活体系的流变性能。如前所述,黄原胶有多种等级,每一种都有不同的流变行为。在本研究中,我们观察了两种黄原胶溶液等级,第一种具有标准流变行为(FNCS-PC),第二种具有较低的假塑性(FNCSP-PC)。增稠剂的用量与基准的流变目标值相适应。配方见表1。


流动曲线如图1所示。流动行为的变化是因为不同的增稠机制造成的。盐和椰油酰胺DEA促进表面活性剂排列成棒状胶束,形成具有牛顿流变行为的增稠网络。类似地,用PEG-150二硬脂酸酯增稠的表面活性剂体系,由于胶束的交联和胶束尺寸的增大,也表现出牛顿流体流变行为。相反,黄原胶和合成胶凝剂(丙烯酸酯/C10-13烷基丙烯酸酯交联聚合物)会使水相增稠,导致增稠后的表面活性剂体系发生剪切变稀。


                                                                                       表2. 黄原胶增稠的无硫酸盐洗发水(pH调节至5.2-5.7)

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我们的天然无硫酸盐表面活性剂模型体系无法用盐或椰油酰胺DEA增稠。即使盐浓度升高,粘度也达不到规定的目标。这也凸显了配方师在增稠天然的、无硫酸盐的表面活性剂体系时所面临的问题—传统的增稠方法行不通。使用PEG-150二硬脂酸酯可达到所要求的粘度;但是,从消费者的角度来看,PEG衍生物可能是不可取的,因为它们会促进潜在有害物质渗透皮肤。7黄原胶和合成胶凝剂(丙烯酸酯/C10-13烷基丙烯酸酯交联聚合物)也表现出所需的粘度。然而,随着人们对合成聚合物的认识不断提高,合成胶凝剂(丙烯酸酯/C10-13烷基丙烯酸酯交联聚合物)可能被消费者视为“微塑料”。


为了显示坡度的差异,图1中给出了0.1和10s-1之间的斜率的比较。如前所述,牛顿流体的流变行为意味着粘度与剪切速率无关,也就是斜率大约为零。因此,用盐、PEG-150二硬脂酸酯和椰油酰胺DEA增稠的表面活性剂体系没有展示坡度。假塑性较低的黄原胶(FNCSPPC)的优点在图1清晰可见。该斜率比标准黄原胶(FNCS-PC)和合成胶凝剂(丙烯酸酯/C10-13烷基丙烯酸酯交联聚合物)的斜率小得多。剪切变稀不那么明显。因此,可以优化流变性,使其更接近盐类传统增稠系统的基准。


感官评价


那么,使用假塑性较低的黄原胶(FNCSP-PC),能有多接近传统增稠配方的感觉?我们进行了感官测试。


招募12名训练过的配方师组成小组,小组成员被给予两种洗发剂,一种是基准的、市面上可商购的用PEG和盐增稠的无硫酸盐洗发剂,一种是成功用黄原胶FNCSP-PC增稠的无硫酸盐配方。表2详细描述了试验配方。


小组成员被要求比较剂量、粘度和触觉的可控性,并指示优先度。根据图2所示的结果,基准洗发剂和黄原胶增稠的无硫酸盐制剂之间的优先度没有显著差异。因此,我们可以得出结论,黄原胶FNCSPPC与生物基的、无硫酸盐的表面活性剂结合使用,不会牺牲愉悦的用户体验。


总结


虽然大多数增稠剂在洗发剂配方中与SLS和SLES等表面活性剂结合使用效果很好,但新法规以及更多生物基表面活性剂的发展,可能会带来巨大挑战。通过稳定性研究、流变学测量和感官评价,很明显,使用黄原胶可以有效地帮助生物基、无硫酸盐表面活性剂体系增稠,而不会损害产品的感官。此外,黄原胶也适用于天然配方。


综上所述,黄原胶是配方商打造清洁标签的得力工具。


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作者介绍:JungbunzlauerLadenburgGmbH应用技术助理AmirahBajawi;


JungbunzlauerInc.市场开发经理CameronWhitney;


JungbunzlauerLadenburgGmbH应用技术高级项目经理TeresaBerningers博士


本文根据Happi-“Clean-LabelShampooswithXanthanGum”


编译:姚舜


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