化妝品中為何有表面活性劑？

BunnyZ 2012-03-07 11:45:10

說到“表面活性劑”，很多人只會聯(lián)想到洗衣粉和肥皂。其實，化妝品中也少不了它。

題圖來自http://www.vivawoman.net

化妝品的種類繁多，從清潔類的洗面奶、沐浴露，到保養(yǎng)類的潤膚乳、精華液，再到美容類的香水、唇彩等，幾乎人人都會用。細心的人可能還會留意一下化妝品的成分表，看看我們每天往臉上涂的究竟是哪些東西。如果對化妝品有一些了解，大家會注意到，盡管不同化妝品的成分千差萬別，但除水以外，主要就是保濕劑、防腐劑、有效成分和表面活性劑等幾大類。保濕劑用于保濕，有效成分是化妝品發(fā)揮作用的關鍵，防腐劑使產品具有一定的保質期，那么表面活性劑是起什么作用的呢？大家可別小看了表面活性劑，因為它們是化妝品中不可或缺的一份子。

表面活性劑——我們是兩面派

表面活性劑（surfactant）指的是一類能夠降低液體的表面張力，或液-液，液-固相的界面張力的化合物。它的英文名字surfactant就是surface active agent [1]的合成詞，表示“表面活性劑就是能使表面（或界面）活性增強的物質”。

日常生活中常見的肥皂就是典型的表面活性劑。肥皂可以用來洗凈衣服、皮膚表面的油漬，而單用水卻不容易洗掉，因為油是不溶于水的。那么，肥皂為什么能夠洗凈油漬呢？這得歸功于表面活性劑的“兩面派”特性。肥皂的成分是脂肪酸金屬鹽，它一頭易溶于水，我們稱之為“親水基團”；另一頭則難溶于水而易溶于油，我們稱之為“憎水基團”或“親油基團”。正因為這樣特殊的結構，肥皂能夠一頭扎進水中，另一頭扎進油中。這樣，水拉著肥皂分子，肥皂分子再拉著油，就把油漬從衣服上拉下來啦！

表面活性劑分子中同時具有親水基團和親油基團，這種特性也叫做“雙親”（amphiphilic）。由于表面活性劑的這種特性，在適當濃度時，它們在水中能形成膠束（micelle）[1]：親水的頭部被水吸引朝外，親油的尾部被水排斥從而朝里。在洗衣服的過程中，油漬就是被親油基團拉到膠束的內部，而整個膠束又被水帶走。如果是在油性環(huán)境中，它們又可以形成反膠束（inverse micelle），即頭在內尾在外。這些膠束在化妝品中有著舉足輕重的作用。

圖1. 膠束示意圖。圖片來自Nature Materials 9,381–382 (2010)

圖2. 反膠束示意圖。圖片來自http://www.britannica.com

化妝品為什么需要表面活性劑？

常見的化妝品一般都是膏狀或乳霜狀的，其中既含有油也含有水，而且分散得非常均勻。水油不相容，那如何能使它們在護膚品中和平共處呢？表面活性劑在這時就發(fā)揮了重要的作用——乳化作用（Emulsification）。在水性環(huán)境中，表面活性劑形成膠束，把油的小顆粒包裹在膠束的中心，相當于在油顆粒外面套上了一件親水的外衣，使它們能夠自在又均勻地分散在水中，形成穩(wěn)定的乳液（emulsion）。而當乳液被涂到皮膚上時，這些膠束就會破裂，從而釋放出油顆粒（通常即是化妝品的有效成分）被皮膚吸收。

并非所有的化妝品有效成分都是油性的，有些有效成分是水溶性的，所以需要油和水的成分能夠均一分布。另外，純油性的有效成分在純品或濃度較高時很不美觀[1]，大概不會有人想把它們往臉上或身上涂；高濃度的有效成分也不能起到最佳的護膚效果——比如甘油可以保濕，但必須用水稀釋，如果用純甘油，非但不能保濕，反而會吸走皮膚里的水分。所以，制作成乳液，不僅更美觀，也適當稀釋了有效成分，使得它們能發(fā)揮出更好的功效。那么，我們能不能買回高濃度的護膚有效成分，等使用的時候再自己稀釋呢？這種想法并不實際，因為這樣非但不方便，水和油的比例也難以控制。還是讓制造化妝品的專業(yè)人士為我們代勞吧。

在上面討論的情況中，表面活性劑在化妝品中是起著幕后英雄的作用，但對于清潔類化妝品來說，比如洗面奶和洗發(fā)水，表面活性劑就成了主角。表面活性劑的一大特性就是能夠去除油污。當然，皮膚受不了肥皂、洗衣液那樣強烈的表面活性劑，所以一般化妝品會選用溫和無刺激，并且不易引起過敏反應的表面活性劑。

除此之外，表面活性劑還能起護理（condition）的作用。由于它們一般帶有“油性”的部分（親油基團），表面活性劑能改善皮膚或頭發(fā)的手感，本身能起到一定的護理作用。比如在護發(fā)素中常用的司拉氯銨（Stearalkonium Chloride）[2]，是一種陽離子性表面活性劑，它的親水基團是帶正電荷的，從而能夠被頭發(fā)受損蛋白部位的負電荷所吸引，不易被水洗掉，能夠留在頭發(fā)上起到護理的作用。由于受損的帶負電荷的頭發(fā)相互排斥，使用陽離子表面活性劑季銨鹽，如山?；谆然@（behentrimonium chloride），還能起到中和電性，減少毛糙的效果。

由此可見，表面活性劑在化妝品中起著乳化、清潔和護理等多種作用，化妝品的確離不開它們。而近幾十年來在化妝品中應用的新型表面活性劑——脂質體，更是讓化妝品的護理效果如虎添翼。

脂質體：非典型表面活性劑

在分子層面上，脂質體有著與普通表面活性劑一樣的“雙親”特性，但是它更為挑剔：必須是由脂類分子，如磷脂來構成。而且與普通表面活性劑不同，這些脂類分子并不組成膠束，而是形成雙分子層微囊。如圖3所示，磷脂分子尾靠尾排在一起，而頭分別是伸向周圍環(huán)境和微囊內部。這樣特殊的結構和分子組成，使脂質體較普通表面活性劑來說有很多優(yōu)勢。

我們知道人體的細胞膜就是由磷脂雙分子層構成的，脂質體的組成成分——磷脂分子和細胞膜的主要成分完全一樣[3]，所以用脂質體做表面活性劑無毒且不會引起過敏，這對于化妝品來說是非常重要的。其次，與細胞膜相似的結構和組成，使脂質體能更好地進入皮膚深層，送入內部攜帶的營養(yǎng)成分。

也有觀點認為，脂質體甚至能與細胞融合[4]，把有效成分直接送入細胞里，不僅更有針對性，而且遞送過程持續(xù)時間更長，達到緩釋的效果。另外，由于脂質體的雙分子層結構，內部的空腔可以攜帶水分和水溶性營養(yǎng)物質，有利于提供營養(yǎng)并保持肌膚水潤。因為其優(yōu)異的特性，很多高端護膚品會選用脂質體作為有效成分的載體[5]，把有效成分送入皮膚深層并且緩慢釋放，達到迅速吸收又長時間滋養(yǎng)的效果。