新型黃花蒿保健香皂工藝研制及品質(zhì)評價

張曉蓉，陳功錫，徐定華，馬 軍，張飛濤，康 婷

1吉首大學(xué)植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉首416000

香皂是人們?nèi)粘Ｉ畛Ｓ玫囊环N洗滌用品，在我國整個市場的年銷量大約在20萬噸以上［1］。香皂傳統(tǒng)生產(chǎn)方法以各種天然的動、植物油脂為原料，經(jīng)堿皂化后，并輔以一定香料和潤發(fā)劑等制得。近年來，隨著人們生活水平提高，香皂的制備工藝也不斷改進(jìn)。市場上出現(xiàn)了一些具有護(hù)膚、美容和殺菌等新型功能香皂，這類添加了具有保健、抗菌和抑菌等特殊功效成分的香皂稱為特種香皂［2］。目前，市售特殊功能香皂所含的有效成分大多為化學(xué)合成，如果長期使用含有某些人工合成成分的香皂，不利于人體健康，也會造成環(huán)境污染。近年來，一些添加植物提取活性成分為有效成分的新型香皂產(chǎn)品倍受到人們的青睞，它具有安全性高，在自然環(huán)境中易于降解等優(yōu)點(diǎn)。如采用中草藥千里光、田七等浸出液作為有效成分制成中草藥香皂，對瘡癤、癢子、毛囊炎、搔癢、皮炎等一般性皮膚病有一定的療效，具有皮膚健康效果［3］。以輪藻浸出液為有效成分制備的輪藻功能性香皂，具有很好的驅(qū)蚊和抑菌效果［4］。

黃花蒿揮發(fā)油具有濃郁的藥草香氣，已用于香水等化妝品制造，其主要成分為蒿酮、茨烯、丁香烯、右旋樟腦等成分，具有消炎、止癢、避蟲等藥用功效［5，6］。1%濃度揮發(fā)油對某些皮膚真菌有抑制作用，0．25%濃度時，對所有皮膚癬菌有抑制作用。黃花蒿脂肪酸富含多種脂肪酸成份，亞油酸含量達(dá)20．64%，亞麻酸含量為 7．40%，油酸含量為3.63%，飽和脂肪酸含量為14．44%，其中適合做香皂脂肪酸碳原子數(shù)為C8-C20，黃花蒿脂肪酸約含70%［7，8］。新型黃花蒿保健香皂以黃花蒿揮發(fā)油為功能性添加成分，并以黃花蒿脂肪酸為皂基有效成分研制而成，制皂工藝為綠色新型功能性香皂的開發(fā)提供了新配方，為黃花蒿植物資源的綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料與試劑

黃花蒿為湘西華立制藥提供，黃花蒿脂肪酸為實(shí)驗(yàn)室自制，龍旗牌皂粒為益海(東莞)油化工業(yè)有限公司生產(chǎn)，玉米油、菜籽油、豬油均為市售。供試金黃色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)、大腸桿菌(Escherichia coli)均為本實(shí)驗(yàn)室保存。無水乙醇、氫氧化鈉、甲醇以及其它試劑均為AR，實(shí)驗(yàn)用水均為二次純化水。鼓風(fēng)干燥箱(Shimadzu公司，日本);揮發(fā)油提取器(上海亞榮生化儀器廠)，制皂模具自制。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1 制皂工藝

將黃花蒿脂肪酸與氫氧化鈉進(jìn)行皂化反應(yīng)，制備黃花蒿脂肪酸皂基。市售皂基與一定比例的水于60～75℃水浴溶解，將黃花蒿脂肪酸皂基以1/10體積加入，升溫至80℃后，加入SDS、二氧化鈦、白糖水溶液并混合均勻，再加入甘油、揮發(fā)油以及香料等添加劑的乙醇溶液，混勻，反應(yīng)20～30 min，制模，冷卻后，將模具置于-20℃冷凍過夜，室溫涼皂［9］。

1．2．2 香皂性能評價［10］

1．2．2．1 總游離堿測定

加乙醇100 mL于盛有5 g香皂燒瓶中，連接回流冷凝器，徐徐加熱至香皂完全溶解，然后精確加入0．3 mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液10．0 mL，并微沸10 min，稍冷后，加入酚酞指示劑2滴，用0．1 mol/L氫氧化鉀乙醇標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至呈現(xiàn)淡粉色為終點(diǎn)，維持30 s不褪色，消耗體積28．65 mL。計(jì)算公式為:

總游離堿 =0．40×(V0×C0-V1×C1)×100%

V0:硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;

C0:硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液摩爾濃度，mol/L;

V1:氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定消耗體積，mL;

C0:氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液摩爾濃度，mol/L;

0．40:實(shí)驗(yàn)中以克表示的氫氧化鈉摩爾質(zhì)量，g/mmol。

1．2．2．2 游離苛性堿測定

采用0．1 mol/L鹽酸乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法對香皂中的游離苛性堿進(jìn)行了測定，鹽酸乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定體積為1．10 mL，香皂試驗(yàn)份的質(zhì)量為5 g，計(jì)算公式為:

游離苛性堿(NaOH，%)=(0．040×V ×C)/m×100%

V為消耗鹽酸乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定體積，mL;

C為鹽酸乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L;

0．040為實(shí)驗(yàn)中以克表示的氫氧化鈉的豪摩爾質(zhì)量，g/mmol;

m為實(shí)驗(yàn)份的質(zhì)量，g。

1．2．2．3 水份和揮發(fā)物含量測定

采用烘干法測定了香皂水份和揮發(fā)物總含量，蒸發(fā)皿攪拌棒及砂子的質(zhì)量為84．282 g;樣品質(zhì)量為4．993 g，蒸發(fā)皿攪拌棒及砂子和試驗(yàn)份加熱前的質(zhì)量為89．275 g，蒸發(fā)皿攪拌棒及砂子和試驗(yàn)份加熱后的質(zhì)量為88．055 g，公式計(jì)算為:

X=(m1-m2)/(m1-m0)×100%

m0:蒸發(fā)皿攪拌棒及砂子的質(zhì)量，g;

m1:蒸發(fā)皿攪拌棒及砂子和試驗(yàn)份加熱前的質(zhì)量，g;

m2:蒸發(fā)皿攪拌棒及砂子和試驗(yàn)份加熱后的質(zhì)量，g。

1．2．2．4 氯化物含量測定

采用滴定法對香皂中氯化物進(jìn)行了測定。香皂試驗(yàn)份的質(zhì)量為2．58 g，硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液摩爾濃度為0．1 mol/L，消耗0．1 mol/L 硫氰酸銨體積為4．35 mL，依據(jù)公式計(jì)算:

NaCl(%)=0．0585×(25×C1-2×V×C2)×100/m

C1:硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol/L;

C2:硫氰酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol/L;

V2:消耗硫氰酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;

0．0585:實(shí)驗(yàn)中以克表示的氯化鈉的豪摩爾數(shù)，g/mmol;

m:實(shí)驗(yàn)份質(zhì)量 ，g。

以上檢測結(jié)果均為兩次平行測得結(jié)果的算術(shù)平均值表示至小數(shù)點(diǎn)后一位作為測得結(jié)果。

1．2．3 抑菌實(shí)驗(yàn)

將活化的供試金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以無菌水稀釋，保持菌液濃度約1000～2000個/mL。取50μL供試菌液涂布接種于無菌牛肉膏蛋白胨固體平板。參照QB/T 2485-2008《香皂》制備供試皂液，過濾除菌。將無菌濾紙片浸入無菌皂液，以無菌操作接種于供試平板，37℃培養(yǎng)，供試平板分為測試組及對照組，對照組為市售香皂，重復(fù)3次。

2 結(jié)果與討論

2．1 香皂制備工藝

香皂制備工藝如圖1所示。60～75℃將市售皂基及黃花蒿脂肪酸皂基加熱溶解后，加入SDS、二氧化鈦、白糖水溶液，加熱混合均勻，再加入甘油、揮發(fā)油以及香料的乙醇溶液，混勻制成皂液，趁熱倒入模具，冷卻后置于-20℃冷凍過夜成皂，室溫涼皂數(shù)天，即為香皂產(chǎn)品(圖2)，產(chǎn)品外形光滑整齊，色澤均勻，氣味芳香宜人。

2．2 制皂工藝優(yōu)化研究

2．2．1 皂基原料優(yōu)化

皂基的原料直接影響香皂的軟硬度和外觀，因此研究了玉米油、菜籽油、黃花蒿脂肪酸以及豬油等皂化物為皂基添加物的成皂效果，結(jié)果如表1所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)組1添加豬油和菜籽油制備的皂基，香皂硬度較好。實(shí)驗(yàn)組2和3分別添加玉米油、菜籽油、黃花蒿脂肪酸等植物脂肪酸皂化物制備的皂基，香皂軟而不成型，表明黃花蒿脂肪酸、菜籽油、玉米油等植物油含較多不飽和脂肪酸不利于成皂。實(shí)驗(yàn)組4和5添加黃花蒿脂肪酸、豬油以及市售皂基，香皂的硬度較適合，顏色較淺，表明豬油含較多飽和脂肪酸利于提高皂基硬度，但以豬油皂基制備的香皂易干裂;市售皂基一般為復(fù)配，再輔以一定植物脂肪酸皂基，成皂效果較好，植物脂肪酸還可增加一定的護(hù)膚功效。實(shí)驗(yàn)組6添加黃花蒿脂肪酸、市售皂基及豬油，香皂的硬度均較適合，但該配方成本高。因此，實(shí)驗(yàn)組5為最優(yōu)皂基原料組成。

表1 不同皂基原料對香皂品質(zhì)影響Table 1 Effects of different soap basematerials on production properties

2．2．2 制皂組分含量優(yōu)化

香皂的軟硬度、顏色、香味、功能等是影響香皂品質(zhì)的重要因素，為此進(jìn)一步探究了制皂組分含量對香皂品質(zhì)的影響。選用市售皂基與黃花蒿脂肪酸混合配制而成的皂基，以揮發(fā)油為功能成分，玫瑰精油為香味添加劑，SDS為主要起泡劑，以及一定的輔助劑，包括甘油 (6．0%)、白糖(2．0%)、蜂膠(5.0%)、EDTA-2Na(1．0%)、甜菜堿(1．0%)、鈦白粉(0．5%)、100%乙醇(6．0%)等?？疾炝嗽砘壤?、揮發(fā)油和玫瑰精油以及SDS添加比例對香皂外觀、氣味以及去污效果的影響，結(jié)果如表2所示。4種工藝制備的香皂品質(zhì)評價表明，工藝4為最佳工藝，香皂氣味適宜，軟硬度適中，洗滌后皮膚感覺舒適。

表2 香皂原料含量對香皂品質(zhì)影響Table 2 Effects ofmaterials content on production properties

2．3 涼皂水份變化測定

為了解涼皂過程香皂水份變化情況，對6批制備的香皂30 d內(nèi)水份變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖3所示。由結(jié)果可知，水份損失約為香皂質(zhì)量45%左右，涼皂第1～10 d內(nèi)水份損失較快，11～30d水份變化趨于穩(wěn)定。

2．3 香皂抑菌活性檢測

國家標(biāo)準(zhǔn)將添加了抗菌劑、抑菌劑成分具有清潔及抗菌、抑菌功能的香皂定義為特種香皂;完全抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌生長的特種香皂定義為廣譜抑菌香皂;完全抑制金黃色葡萄球菌生長的特種香皂定義為普通抑菌香皂。為探究黃花蒿新型保健香皂的抑菌效果，采用濾紙片法測定了黃花蒿新型保健香皂對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌的抑菌作用，結(jié)果如圖4所示。由結(jié)果可見，香皂對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有較強(qiáng)的抑菌作用，抑菌圈分別達(dá)到了18 mm和19 mm，對白色念球菌無抑菌效果(結(jié)果未示)，屬于廣譜抑菌香皂，而市售普通香皂均無抑制作用。可見，本香皂工藝通過添加植物抑菌活性成分揮發(fā)油賦予了香皂抑菌保健效果。

2．4 香皂產(chǎn)品性狀評價

參照國家標(biāo)準(zhǔn)對制備的香皂總游離堿、游離苛性堿、水份和揮發(fā)物、氯化物含量進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果總結(jié)于表3。由檢測結(jié)果可知，香皂的總游離堿、游離苛性堿、水份和揮發(fā)物、氯化物含量分別為0．108%、0．088%、24．43%、0．37%，均小于香皂理化性規(guī)定的 0．3%、0．1%、30%、1．0% 指標(biāo)，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

表3 黃花蒿新型保健香皂總游離堿、游離苛性堿、水份和揮發(fā)物、總氯化物含量分析Table 3 Contents of total free base，free caustic alkali，water and volatile oil，and chloride in soap

3 結(jié)論

香皂是人們生活中最為常用的日化產(chǎn)品，而添加植物有效成分研制的各種功能香皂越來越受到人們的喜愛。黃花蒿植物是重要的藥用植物，且資源豐富。本文利用黃花蒿脂肪酸為皂基添加劑，揮發(fā)油為抗菌有效成分研制了新型黃花蒿保健香皂制備工藝。

對皂基原料組成優(yōu)化研究表明，黃花蒿脂肪酸皂基與玉米油、菜籽油等植物油皂基性質(zhì)相似，可增加香皂皂體的柔軟性，這可能與黃花蒿脂肪酸富含棕櫚酸有關(guān)，本課題組對黃花蒿脂肪酸分析表明棕櫚酸約為總脂肪酸31．36%(結(jié)果另文報道)，而棕櫚酸是很好做肥皂的脂肪酸。此外，黃花蒿脂肪酸中亞油酸、亞麻酸、油酸等含量也較高，這些組分都是人體很好的護(hù)膚保健成分，因此，制備工藝添加黃花蒿脂肪酸賦予香皂保健作用。對黃花蒿保健香皂的制備原料比例優(yōu)化表明，皂基、水份、揮發(fā)油、玫瑰精油、SDS及輔助劑含量比例分別為24．5%、48%、2．0%、2．0%、1．0%、21．5% 為最佳比例，制備的香皂氣味宜人，軟硬度適中，洗滌后皮膚感覺舒適。涼皂過程水份變化分析表明，皂體水份損失約為45%，涼皂第1～10 d內(nèi)水份損失較快，11 d后水份變化較小，水份含量趨于穩(wěn)定。抑菌實(shí)驗(yàn)表明，香皂對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有較強(qiáng)的抑菌作用，屬于廣譜抑菌香皂。香皂工藝通過添加植物抑菌活性成分揮發(fā)油，賦予了香皂抑菌保健效果。香皂產(chǎn)品質(zhì)量評價表明，香皂總游離堿、游離苛性堿、水份和揮發(fā)物、氯化物含量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本研究結(jié)果為開發(fā)新型植物保健香皂制備工藝提供了實(shí)驗(yàn)參考，同時為黃花蒿植物的綜合開發(fā)與利用開辟了新途徑。

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