溫和高效型脫毛膏配方優(yōu)化及性能分析

鮑方 劉成志 茅盼攀 谷承甫 張玲玲 李日源

通過控制變量法比較得出了巰基乙酸鈣和巰基乙酸鈣三水合物在脫毛性能與刺激性上的區(qū)別：在相對較高且相同的使用濃度條件下，巰基乙酸鈣三水合物的溫和性優(yōu)于巰基乙酸鈣，且二者脫毛干凈程度相當(dāng)。以脫毛干凈程度與產(chǎn)品刺激性評估產(chǎn)品性能，通過正交實(shí)驗(yàn)方差分析法得到了脫毛膏產(chǎn)品中脫毛劑組合的最佳配方：巰基乙酸、巰基乙酸鈣三水合物、氫氧化鈉的添加量分別為2%、3%、1.5%。各方面因素對脫毛干凈程度與刺激性影響的大小為：氫氧化鈉>巰基乙酸>巰基乙酸鈣三水合物。優(yōu)化條件下制備的脫毛膏產(chǎn)品穩(wěn)定性優(yōu)異，pH為11.80，產(chǎn)品溫和無致敏性且能夠高效地脫除毛發(fā)。

關(guān)鍵詞：脫毛膏；巰基乙酸；巰基乙酸鈣；巰基乙酸鈣三水合物；正交試驗(yàn)

脫毛是身體美容護(hù)理的重要環(huán)節(jié)之一，近年來消費(fèi)者不再只停留于清潔、保濕等基礎(chǔ)護(hù)膚需求，而是有著更多美體方面的功能性需求。相比物理脫毛化妝品，無痛高效的化學(xué)脫毛化妝品越來越多地受到廣大消費(fèi)者青睞，其脫毛機(jī)理是利用化學(xué)脫毛劑溶解、破壞和改變毛發(fā)角質(zhì)蛋白結(jié)構(gòu)，以達(dá)到凈膚的目的。

人體的毛發(fā)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是由一種呈纖維狀的角質(zhì)蛋白構(gòu)成，該角質(zhì)蛋白以含有二硫鍵的胱氨酸為主，含量高達(dá)17%～18%。因此，以巰基乙酸及其鹽類為代表的化學(xué)脫毛劑可以通過還原毛發(fā)角蛋白中的二硫鍵，破壞毛發(fā)的基本結(jié)構(gòu)，使其變得脆弱、易斷，在外力的作用下可被輕易除去[1-2]。巰基乙酸及其鹽類在2015年版《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》中屬于47種限用組分之一，用于脫毛產(chǎn)品最大限用量為5%（以巰基乙酸計(jì)）[3]。宋春華等人通過大量動(dòng)物試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)巰基乙酸極易經(jīng)皮吸收，在一定劑量范圍內(nèi)長期使用會(huì)影響機(jī)體的代謝，并損害皮膚[4，5]。因此，脫毛化妝品中巰基乙酸及其鹽類的配方應(yīng)用與優(yōu)化尤為重要。

本文選擇脫毛膏作為研究對象，通過正交實(shí)驗(yàn)方差分析法研究脫毛劑復(fù)配體系對O/W型脫毛膏脫毛性能及溫和度的影響。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析可將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總的波動(dòng)分解成兩部分，一部分反應(yīng)因素水平變化引起的波動(dòng)，另一部分反應(yīng)試驗(yàn)誤差引起的波動(dòng)。該方法可綜合計(jì)算實(shí)驗(yàn)誤差及評估正交試驗(yàn)中各因素之間交互作用是否可以被忽略，同時(shí)可判斷考察的因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響是否顯著，并對各因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度進(jìn)行排序，從而得到最優(yōu)因素組合[6]。本文可為溫和高效型脫毛膏產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化提出指導(dǎo)與借鑒。

01實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料與儀器

巰基乙酸（株式會(huì)社大賽璐）、巰基乙酸鈣（上海畢得醫(yī)藥科技股份有限公司）、巰基乙酸鈣三水合物（廣東日油科技有限公司）、氫氧化鈉（西隴科學(xué)股份有限公司）、甘油、羥乙基纖維素、硬脂醇聚醚-2、硬脂醇聚醚-21、鯨蠟硬脂醇、甘油硬脂酸酯、礦油、礦脂、氫氧化鈣、尿囊素、甘草酸二鉀等工業(yè)品。

數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2，上海力辰邦西儀器科技有限公司、數(shù)顯攪拌器OS-25，德國Miccra公司、數(shù)顯均質(zhì)器D-4P，德國Miccra公司、電子天平JJ1000，雙杰測試儀器廠、pH計(jì)pHS-3E，上海雷磁公司、隔水式恒溫培養(yǎng)箱GHP-9270，上海一恒科學(xué)儀器有限公司、冰箱SL-1450C3DC，青島海爾特種電冰柜有限公司、計(jì)時(shí)器，樂易仕。

脫毛膏的配方見表1，制備工藝如下：依次將A相中的原料加入至水鍋，常溫?cái)嚢柚镣耆芙夂蠹訜嶂?5°C；同時(shí)依次將B相中的原料加入至油鍋，加熱至75°C后攪拌至完全溶解；然后在攪拌狀態(tài)下先將A相組物料抽入乳化鍋，再將B相組物料緩慢抽入乳化鍋，開啟高速均質(zhì)攪拌；乳化均勻后降溫至65°C，將C相中的原料依次加入乳化鍋并均質(zhì)乳化；乳化均勻后繼續(xù)降溫至42°C以下，依次加入D相及E相原料，攪拌均勻，靜置冷卻即可制成半成品。半成品料體灌裝至軟管包材并封尾即可制成脫毛膏成品。

1.3脫毛膏理化性能測定

1.3.1pH測定

取適量脫毛膏版樣與去離子水以1：9的比例在40°C±2°C條件下溶解完全，降溫到25°C，使用pH測量儀測定其pH值，重復(fù)測試3次，并詳細(xì)記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，取其平均值。

1.3.2耐熱性能

將隔水式恒溫培養(yǎng)箱溫度設(shè)定至45°C±1°C，恒溫培養(yǎng)箱到達(dá)指定溫度后，把脫毛膏版樣至于恒溫培養(yǎng)箱中，放置1個(gè)月后取出，恢復(fù)至室溫后，觀察該版樣外觀是否與室溫存放版樣有所區(qū)別，查看是否有分層、出水、料體泛粗等異?，F(xiàn)象。

1.3.3耐寒性能

將冰箱溫度設(shè)定至（-15±1）°C，冰箱達(dá)到指定溫度后，把脫毛膏版樣置于冰箱中，放置1個(gè)月后取出，恢復(fù)至室溫后，觀察該版樣外觀是否與室溫存放版樣有所區(qū)別，查看是否有分層、出水、料體泛粗等異?，F(xiàn)象。

1.4脫毛膏脫毛性能感官評價(jià)測定

選擇受試者手臂或小腿毛發(fā)做實(shí)驗(yàn)對象，隨機(jī)挑選6名（3男3女）志愿者，測試脫毛的部位沖洗干凈并擦干；在皮膚上用油性筆畫5cm×4cm的區(qū)域，將（2.6±0.1）g的脫毛膏擠在線框里，均勻厚涂（切勿揉擦），并讓脫毛膏在肌膚上停留5分鐘，然后用面巾紙將脫毛膏及毛發(fā)拭去，觀察毛發(fā)殘留情況。6名受試者在使用脫毛膏后按表2脫毛膏脫毛性能感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品脫毛干凈程度進(jìn)行評分，取平均值，記錄評分結(jié)果。

1.5脫毛膏刺激性感官評價(jià)測定

隨機(jī)選擇6名受試者使用脫毛膏后按表3脫毛膏使用刺激性感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品刺激性進(jìn)行評分，取平均值，記錄評分結(jié)果。

1.6脫毛膏消費(fèi)者使用測試

招募30多名18～65歲身體健康的受試者使用脫毛膏后，填寫消費(fèi)者使用自評問卷，受試者針對自我評估題目選擇相應(yīng)評價(jià)等級。

產(chǎn)品的評價(jià)等級分為七級，分別為非常認(rèn)同、比較認(rèn)同、有點(diǎn)認(rèn)同、即不認(rèn)同也不反對、有點(diǎn)不認(rèn)同、比較不認(rèn)同和非常不認(rèn)同。收集受試者的自我評估資料后，應(yīng)用EXCEL軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各選項(xiàng)百分比，認(rèn)同度（%）=選擇“非常認(rèn)同”的百分比+選擇“比較認(rèn)同”的百分比+選擇“有點(diǎn)認(rèn)同”的百分比。

1.7脫毛膏致敏性測定

委托第三方權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)根據(jù)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）的檢測要求對脫毛膏最適版樣進(jìn)行皮膚變態(tài)反應(yīng)試驗(yàn)，產(chǎn)品致敏性強(qiáng)度如表4所示。

02結(jié)果與討論

2.1脫毛劑復(fù)配組合的篩選

脫毛膏配方中的脫毛劑主要以巰基乙酸和巰基乙酸鈣為主，在脫毛膏脫毛機(jī)理中，巰基乙酸及其鹽類作為含硫有機(jī)化合物在堿性條件下以陰離子的形式參與脫毛反應(yīng)，為了保證有足夠多的二硫鍵被破壞，脫毛膏配方中通常會(huì)添加pH調(diào)節(jié)劑如氫氧化鈉、氫氧化鈣等以控制脫毛膏的pH在7～12.7范圍內(nèi)。

表5總結(jié)了巰基乙酸及巰基乙酸鈣的基礎(chǔ)化學(xué)信息，可以發(fā)現(xiàn)市售的巰基乙酸鈣主要有兩種形式，一種是離子型化合物，另一種是環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物并附帶三個(gè)結(jié)合水。具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的巰基乙酸鈣又叫巰基乙酸鈣三水合物或堿式巰基乙酸鈣，其獨(dú)特的環(huán)形結(jié)構(gòu)在使用過程中可以逐漸水解以持續(xù)提供脫毛有效陰離子，從而可以達(dá)到一定緩釋的效果。本節(jié)選擇巰基乙酸分別與巰基乙酸鈣或巰基乙酸鈣三水合物進(jìn)行復(fù)配作為脫毛膏的脫毛成分，用氫氧化鈉將pH調(diào)節(jié)至12.0±0.1，并以脫毛干凈程度及刺激性作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按前述脫毛膏脫毛性能與刺激性評分規(guī)則進(jìn)行評分，試驗(yàn)脫毛劑組合設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表5和表6可知，得益于巰基乙酸鈣三水合物特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)巰基乙酸鈣和巰基乙酸鈣三水合物在相同使用濃度下，巰基乙酸鈣三水合物刺激性低于巰基乙酸鈣，使用濃度越高，刺激程度差別越明顯；當(dāng)巰基乙酸鈣和巰基乙酸鈣三水合物在相同使用濃度下，巰基乙酸鈣三水合物脫毛干凈程度稍低于巰基乙酸鈣，但在使用濃度足夠高的情況下，兩者脫毛干凈程度沒區(qū)別。綜上所述，對于脫毛劑組合的篩選，在較高使用濃度情況下，脫毛膏中選用巰基乙酸鈣三水合物與巰基乙酸進(jìn)行復(fù)配作為脫毛劑，比巰基乙酸鈣更加溫和且脫毛干凈程度相當(dāng)。

2.2脫毛膏影響因素顯著性排序

選擇巰基乙酸、巰基乙酸鈣三水合物復(fù)配作為脫毛膏的脫毛成分，氫氧化鈉作為體系的pH調(diào)節(jié)劑，分別以脫毛干凈程度與刺激性為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)3因素3水平正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化脫毛膏配方，正交實(shí)驗(yàn)的因素水平見表7。

將根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)所制成的成品分別進(jìn)行脫毛性能感官評價(jià)測定與刺激性感官評價(jià)測定，按前述評分規(guī)則進(jìn)行評分，并通過計(jì)算各因素的離差平方和，即SA、SB和SC，以檢驗(yàn)各因素水平變化引起的波動(dòng)；通過計(jì)算誤差的離散平方和，即SE，以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)誤差引起的波動(dòng)；通過計(jì)算各因素的離差平均平方和與誤差的離差平均平方和的比值，即F值，反應(yīng)各因素對脫毛膏脫毛性能試驗(yàn)結(jié)果影響程度的大小，用來檢驗(yàn)各因素的影響是否顯著。

脫毛性能的正交試驗(yàn)方差分析計(jì)算表及方差分析表見表8和表9，刺激性的正交實(shí)驗(yàn)方差分析計(jì)算表及方差分析表見表10和表11。

由表9可知，在以脫毛膏脫毛性能作為試驗(yàn)結(jié)果的情況下，試驗(yàn)誤差所引起的波動(dòng)（即試驗(yàn)誤差的離散平方和SE）遠(yuǎn)小于各因素水平變化引起的波動(dòng)（即因素A、B和C的離散平方和SA、SB、SC），試驗(yàn)誤差較小，各因素之間的交互作用可忽略。由F值可知，因素A、B和C，即巰基乙酸、巰基乙酸鈣三水合物和氫氧化鈉的添加量對試驗(yàn)結(jié)果（脫毛膏脫毛性能）均影響顯著。知因素的主次順序?yàn)镃>A>B，即各因素對脫毛膏脫毛性能的影響順序?yàn)椋簹溲趸c>巰基乙酸>巰基乙酸鈣三水合物。

由表11可知，在以脫毛膏刺激性作為試驗(yàn)結(jié)果的情況下，試驗(yàn)誤差所引起的波動(dòng)（即試驗(yàn)誤差的離散平方和SE）遠(yuǎn)小于各因素水平變化引起的波動(dòng)（即因素A、B和C的離散平方和SA、SB、SC），試驗(yàn)誤差較小，各因素之間的交互作用可忽略。由F值可知，因素A和C，即巰基乙酸和氫氧化鈉的添加量對試驗(yàn)結(jié)果（脫毛膏刺激性）影響顯著；因素B，即巰基乙酸鈣三水合物的添加量對試驗(yàn)結(jié)果影響不顯著。知因素的主次順序?yàn)镃>A>B，即各因素對脫毛膏刺激性的影響順序?yàn)椋簹溲趸c>巰基乙酸>巰基乙酸鈣三水合物。

2.3脫毛膏配方優(yōu)化最優(yōu)因素水平組合選擇

綜合表8和表10數(shù)據(jù)，序號6、8的脫毛效果最優(yōu)，即A3B2C2、A2B3C3組合，但A2B3C3組合的刺激性比A3B2C2高，綜合評價(jià)A3B2C2是較優(yōu)組合，可同時(shí)滿足脫毛性能最佳及刺激性較低的要求?？紤]到實(shí)際配方設(shè)計(jì)中的成本問題，對由正交試驗(yàn)結(jié)果所得較優(yōu)組合進(jìn)行優(yōu)化。將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中脫毛性能設(shè)為y1，刺激性設(shè)為y2，根據(jù)脫毛膏的使用特點(diǎn)，增加綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)脫毛性能感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與刺激性感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按表1脫毛膏的實(shí)驗(yàn)室配方，調(diào)整水平組合：A3B2C2、A2B2C2，對配方的脫毛干凈程度、刺激性進(jìn)行對比評估，選取更優(yōu)化的組合。

由表12數(shù)據(jù)可知，優(yōu)化后的配方A2B2C2，綜合指標(biāo)評分稍高，且配方成本更低，可同時(shí)滿足脫毛性能最佳及刺激性較低，即巰基乙酸、巰基乙酸鈣三水合物、氫氧化鈉最適用量為2.0%、3%、1.5%。

2.4脫毛膏最適樣性能與致敏性分析

按照正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到脫毛干凈程度優(yōu)異、刺激性低的脫毛膏配方制成最適版樣成品，并對該產(chǎn)品進(jìn)行理化性能評測、消費(fèi)者使用測試及致敏性測試。

2.4.1脫毛膏理化性能

在環(huán)境溫度25°C，相對濕度62.5%RH條件下，測定產(chǎn)品的理化性能，結(jié)果如表13所示。

由表13可知，優(yōu)化后脫毛膏的pH值為11.80，滿足脫毛霜（乳）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T5108-2017中對于pH值的要求，且耐寒耐熱性能滿足要求，產(chǎn)品理化性能合格。

2.4.2脫毛膏產(chǎn)品脫毛性能

按前述消費(fèi)者使用測試方法，邀請31名18～35歲女性進(jìn)行消費(fèi)者測試，針對產(chǎn)品脫毛性能進(jìn)行自我評估，結(jié)果如表14所示。

由表14可知，93.55%的消費(fèi)者認(rèn)同產(chǎn)品厚敷10min即可脫去毛發(fā)；87.10%的消費(fèi)者認(rèn)同產(chǎn)品在手臂部位脫毛效果優(yōu)異；83.87%的消費(fèi)者認(rèn)同產(chǎn)品在腿部脫毛效果優(yōu)異。產(chǎn)品滿足大多數(shù)消費(fèi)者需求，產(chǎn)品脫毛性能優(yōu)異。

2.4.3脫毛膏產(chǎn)品致敏性

按前述產(chǎn)品致敏性測試方法測定產(chǎn)品的安全性，結(jié)果如表15所示。

由表15可知，優(yōu)化后的脫毛膏產(chǎn)品致敏率為0，未見皮膚變態(tài)反應(yīng)，且在消費(fèi)者使用測試中，受試者未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在顯著刺激性，可見產(chǎn)品溫和。

03結(jié)論

（1）以脫毛干凈程度與產(chǎn)品刺激性來評估產(chǎn)品性能，通過控制變量法比較了巰基乙酸鈣和巰基乙酸鈣三水合物，得知在相對較高且相同濃度的使用條件下，巰基乙酸鈣三水合物的溫和性優(yōu)于巰基乙酸鈣，且二者脫毛干凈程度相當(dāng)。

（2）以脫毛干凈程度與產(chǎn)品刺激性評估產(chǎn)品性能，通過正交實(shí)驗(yàn)方差分析法得到了脫毛膏產(chǎn)品中脫毛劑組合的最佳配方：巰基乙酸、巰基乙酸鈣三水合物、氫氧化鈉的添加量分別為2%、3%、1.5%。各因素對脫毛干凈程度與刺激性影響的大小為：氫氧化鈉>巰基乙酸>巰基乙酸鈣三水合物。

（3）優(yōu)化條件下制備所得的脫毛膏產(chǎn)品理化性質(zhì)符合要求，產(chǎn)品穩(wěn)定性優(yōu)異，經(jīng)第三方檢測顯示產(chǎn)品無致敏現(xiàn)象，無皮膚變態(tài)反應(yīng)，且產(chǎn)品經(jīng)受試者試用產(chǎn)品，認(rèn)同產(chǎn)品可溫和高效地脫除毛發(fā)，受試者滿意度高。