酸堿度對口腔常用發泡劑在漱口水中發泡性能影響的研究

尹利娟 張 環 傅 瑤 田 政 何家俊 諶 奕

(重慶登康口腔護理用品股份有限公司,重慶 400025)

引言

漱口水和牙膏等是日常生活中常用的口腔清潔用品，具有清潔拋光牙面和去除菌斑，使口腔清爽的作用。發泡劑是漱口水等口腔清潔護理用品的重要組成成分，具有發泡和清潔的能力，其形成的泡沫可以減少食物殘渣在牙齒表面的附著力，使殘渣可以輕易隨漱口水吐出，從而清潔牙齒[1-2]。

發泡劑的起泡性和泡沫穩定性是發泡劑在實際應用中最重要的兩個性質。泡沫穩定性是泡沫的主要性能，好的發泡性是研究泡沫穩定性的前提，隨著發泡劑應用領域不斷擴大，對發泡劑起泡性和泡沫穩定性的研究也越來越受到重視[3]。口腔清潔護理用品的起泡性和泡沫穩定性會直接影響消費者對這些產品的體驗。與此同時，在口腔清潔護理產品的質量把控上，為保護使用者的口腔健康和安全，牙膏或者漱口水等檢驗的國家標準規定相應產品的酸堿度和起泡量須在合理的范圍內。因此，牙膏、漱口水等口腔清潔護理用品中的發泡劑主要選用安全性高、刺激性低，發泡能力優良，無特殊氣味與其他成分配伍相容性較好的原料[4]。目前口腔清潔護理用品中常使用的發泡劑有月桂醇硫酸酯鈉(K12)、月桂酰肌氨酸鈉、月桂酰谷氨酸鈉、椰油酰胺丙基甜菜堿以及安全性較好的烷基糖苷等。其中，K12是常見的陰離子表面活性劑代表，作為口腔發泡劑的優點是發泡能力強、配伍性好、價格便宜，但對口腔粘膜的刺激性較大；月桂酰肌氨酸鈉和月桂酰谷氨酸鈉是氨基酸類表面活性劑代表，具有極低的刺激性和良好的發泡能力，可用于嬰幼兒洗滌產品中；椰油酰胺丙基甜菜堿是兩性離子表面活性劑[5]，在酸性及堿性條件下均具有優良的穩定性，配伍性能良好，刺激性小，易溶于水，對酸堿穩定，泡沫豐富；烷基糖苷是一種重要的新型綠色非離子表面活性劑，起泡性好，泡沫豐富細膩，溶解性好，能顯著改善配方的溫和性，無毒、無刺激、易生物降解。這些發泡劑涵蓋了表面活性劑的多種類型，對其進行應用和機理研究具有一定的代表性。

發泡劑起泡是一個綜合的結果，主要跟發泡劑自身類型和性能有關，還與添加濃度、酸堿度等有關。Peker S等[6]研究了pH值對鼠李糖酯 R1和R2溶液泡沫性能的影響，對pH = 5.0和pH =6.8 時的測試結果進行了對比，結果表明當 pH =5.0時最大泡沫體積有所減少，但泡沫的穩定性卻明顯增加。Li等[7]測試不同pH值下的芐基磷酸酯的泡沫穩定性，對比pH=5.5和pH=7.2下的結果，發現前者泡沫的穩定性更好。不同的發泡劑類型對泡沫的穩定性影響不同，王明梅等[3]說明溶液pH值對非離子型起泡劑的起泡性能基本上沒有影響，對離子型起泡劑的起泡性能影響較大，原因是pH值的改變影響了起泡劑的電離作用。泡沫穩定性主要取決于氣泡之間液體的體相年度，在低鹽類濃度時，泡沫穩定性增加；在高鹽類濃度時，泡沫穩定性降低。溶液組成不同, 則 pH 值對泡沫性能的影響也各不相同, 主要原因是pH值的改變影響了活性物質之間或活性物質與水的作用力。

含發泡劑的溶液起泡性和泡沫穩定性不但與溶液中溶質的性質和起泡的物理或化學條件有關, 還在很大程度上受檢測及評價方法的影響[8-9]。用于表征溶液發泡性和泡沫穩定性的測量方法是相對傳統的Ross-Miles方法，其能比較客觀表征待測樣品的發泡性能和穩泡性能[10]，本研究正是采用Ross-Miles方法測試溶液發泡性和泡沫穩定性，試圖求證各種發泡劑與溶液酸堿度質檢的聯系。

很多文獻都研究過溶液酸堿度對發泡劑的性能影響，但多數仍停留在原理上的探討說明。本研究選取了比較常見且具代表性的口腔用發泡劑，主要研究了溶液酸堿度對這些發泡劑發泡性能和穩泡性能的影響，對改善口腔護理產品配方具有一定的啟示作用。

1 實驗部分

1.1 主要試劑和儀器

試劑：月桂醇硫酸酯鈉，月桂酰肌氨酸鈉(M-30)，月桂酰谷氨酸鈉(30%的固含量)，椰油酰胺丙基甜菜堿，C12-14烷基糖苷，水等。

儀器：羅氏泡沫儀，耗兒瓶，燒杯，pH劑。

1.2 測定方法

稱取待測原料，其量相當于待測試劑的某一濃度，精確至0.01g，攪拌溶解至均勻溶液，按照常規羅氏泡沫儀的方法測定，讀取發泡量高度h，并記錄泡沫從讀取開始到測定時間完畢后的高度，計算高度差值△h，即為泡沫的衰減值。

2 實驗方法

2.1 原料的發泡性能

按照0.1%發泡劑原料配置水溶液測定其酸堿度pH值，并控制待測溶液溫度40℃，采用羅氏泡沫儀測定起泡高度h及泡沫高度在測試時間200 s內衰減的泡沫高度△h。

表1 原料水溶液的pH值及發泡量

從以上測試數據看出，在相同水溶液濃度下，這些發泡劑所表現出的泡沫性能和酸堿度存在較大的差異。發泡能力最弱的為月桂酰谷氨酸鈉，其在測試過程中表現出快速的消泡，并完全水化，與之相似的是月桂酰肌氨酸鈉，水化也很嚴重。而椰油酰胺丙基甜菜堿發泡能力較好，且抗衰減能力非常強，泡沫保持比較穩定。這些發泡劑實際被應用在口腔護理配方中所表現出來的泡沫性能差別較大。

2.2 發泡劑在漱口水配方中的泡沫性能

通過優化，將上述不同類型發泡劑按照表2的配方進行添加，且保證漱口水配方除發泡劑品類不同，其他原料品類及添加量都保持相同，以保證配方的一致性。

表2 不同發泡劑對應的漱口水配方

通過調整碳酸氫鈉或者檸檬酸添加量擬控制漱口水配方的pH值，采用羅氏泡沫儀測定不同pH值下的漱口水配方發泡量h，并記錄在測試時間200s內泡沫的衰減高度△h，具體數據如圖1～圖5。

圖1 配方1含K12漱口水配方在不同pH值下的發泡高度及泡沫衰減高度

圖2 含月桂酰谷氨酸鈉漱口水配方2對應pH值下的發泡量及泡沫衰減高度

圖3 含月桂酰肌氨酸鈉漱口水配方3對應pH值下的發泡量及泡沫衰減高度

圖4 含C12-14烷基糖苷漱口水配方4對應pH值下的發泡量及泡沫衰減高度

圖5 含椰油酰胺丙基甜菜堿漱口水配方5對應pH值下的發泡量及泡沫衰減高度

從上述圖1得出，含K12的漱口水配方對酸堿度依賴性較大，在pH值為6作用，發泡能力表現最佳，但隨著pH值增大，該配方的泡沫性能及穩泡性能均有降低的趨勢，這跟離子性表面活性劑隨溶液酸堿度變化直接相關，表現出對pH值有較大的敏感性。

相比較而言，從圖2和圖3中可以看出，同屬于氨基酸類表面活性劑的月桂酰谷氨酸鈉、月桂酰肌氨酸鈉表現出的發泡性能卻不強，且在漱口水配方中的泡沫衰減和泡沫水化較快，不能起著較好的穩泡性能，泡沫易水化。

在圖4和圖5 中，C12-14烷基糖苷和椰油酰胺丙基甜菜堿的發泡性能表現出較大差異，椰油酰胺丙基甜菜堿在漱口水中泡沫性能表現較好，且穩泡性能特別好，幾乎沒有衰減，而C12-14烷基糖苷的發泡性能一般，隨著溶液酸堿度的變化，其泡沫衰減并沒有發生較大的變化，穩泡性能在各個酸堿環境下較為一致。這樣的性能表現主要應與原料對酸堿度的影響較低有關：椰油酰胺丙基甜菜堿屬于兩性表面活性劑，對酸堿度具有較好的緩沖作用；烷基糖苷屬于非離子性表面活性劑，本身對酸堿度的敏感度較低。

3 結語與展望

泡沫是一種較為復雜的混合體系，影響其起泡性能和穩定性的因素較多，而在實際應用中，起泡劑的起泡性能和泡沫穩定性會直接影響著在牙膏、漱口水等口腔領域的應用價值。

不同類型的發泡劑在相同濃度的水溶液中表現出的泡沫性能不同，且pH值也不同。兩性表面活性劑或者非離子性表面活性劑的水溶液pH值接近與中性，而離子型表活的pH變化較大，表現出過酸或者過堿。這些發泡劑在復雜的漱口水配方中，隨酸堿度變化表現出的起泡性能和發泡劑原料本身的性能較為一致，從本文的測試結果看出：①兩性表面活性劑和非離子性表面活性劑隨溶液的酸堿度，起泡性能和穩泡性能都較為穩定，而溶液酸堿度對離子型表面活性劑起泡性能影響較大，主要原因在于酸堿度的變化會影響發泡劑的電離作用，這與王明梅等[3]人的研究結果頗為一致。②除此之外，離子型表面活性劑在復雜的漱口水配方中變現出的性能還與配方的鹽類物質濃度相關，所以離子型表面活性劑水溶液的發泡性能與在漱口水配方中的發泡性能表現出的性能不同，也正說明了這一特點，即在高鹽類濃度時，泡沫穩定性降低。

總的來說，泡沫的起泡性和穩定性是一個綜合的且復雜的過程，會受到多方面的影響，為挖掘更多性能豐富、安全的口護用發泡劑，需要進行更加深入細致的理論和實踐的探索和研究。