藜麥手工皂的制備及質量評價

茹寶琳

(甘肅有色冶金職業技術學院 冶金與化學工程系,甘肅 金昌 737100)

手工皂的歷史源遠流長。在我國,宋代就出現了天然合成的洗滌劑,明人李時珍《本草綱目》中記錄了“肥皂團”的制造方法[1]。在西方,公元前3000年,美索布達米亞人發現,植物燃燒后的灰燼類的堿性物質,與油混合后,具有去污力。18世紀以后,阿拉伯人開始以橄欖油及蘇達制成硬質手工皂,由此手工皂開始被大量制造。到了20世紀中期,合成化學和石油化工的發展為洗滌劑提供了廉價的化工原料,促使了合成洗滌劑的興起,使得肥皂工業的發展發生了很大的變化,手工皂慢慢地淡出人們的生活,但是長期使用工業香皂會破壞皮膚的天然保護層,引發皮膚疾病。

隨著生活水平和環保健康理念的不斷提升,人們開始追求健康、綠色的生活方式,手工皂開始再次活躍在人們的視野。手工皂的制作方法主要有冷制法和熱制法。冷制法是最古老的制皂方法,主要利用油脂與堿液進行皂化,在含油酸豐富的情況下還有拉絲效果,一般需要3～4星期的成熟期才可以使用。手工皂的原料大多為天然素材,且含有的大量經由皂化反應產生的甘油,既具有較強的防腐、保濕、清洗功效,對肌膚溫和、無刺激,泡沫細膩豐富[2]。由于手工皂有其天然特有的性能,各種組成極易被生物降解且易于被污水處理過程中的微生物分解,因此不會引起河流、湖泊和水道的污染問題。傳統的香皂大多為熱制工藝,通過加熱讓其快速皂化,優點是成熟時間較短,但是生產過程會造成水污染、大氣污染,而且長期使用含化學合成成分的香皂不利于人體健康[3]。

藜麥,被認為是唯一一種滿足人體基本營養需求的單體植物,在食品工業中價值越來越得到人們的重視。近年來,我國部分地區開始大規模種植藜麥[4],何海芬等人[5]認為藜麥在化妝品中具有廣闊的應用前景,豐富的藜麥蛋白是出色的化妝品原料[6],藜麥皂甙為天然表面活性劑,藜麥籽油是特殊的油脂,藜麥的礦物元素為皮膚營養調味劑。基于藜麥具有消炎止痛和抗癌的作用[7-9],本研究提出將藜麥提取之后加入手工皂的制作中,研制一種具有藜麥清香氣味和清潔功能的手工皂,為開發利用藜麥資源探索一條新途徑。

本研究以橄欖油、棕櫚油和椰子油為基礎原料,以藜麥麩皮為添加物,探討不同油脂配比對手工皂性能的影響,并對成熟后的藜麥手工皂進行質量評價。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

FA3204分析天平(上海衡平儀器有限公司制造);HH-124681012恒溫水浴鍋(常州市瑞華儀器有限公司制造);RE-201D旋轉蒸發器(上海亞榮生化儀器廠生產);DHG-9023A鼓風干燥箱(上海一恒鼓風儀器公司);QE萬能粉粹機(浙江屹立工貿有限公司);PHS-3C型pH計(上海雷磁有限公司制造);KQ3200超聲波清洗儀(昆山超聲儀器有限公司生產);LSC-50H離心機(溫州諾標儀器有限公司生產);冰箱、燒杯、容量瓶、濾紙、模具、玻璃棒等。

1.1.2 原料

橄欖油(金龍魚特級初榨橄欖油)、椰子油(海南冷榨椰子油)、棕櫚油(天益佳棕櫚油),購買于淘寶網,藜麥,生產自甘肅省永昌縣。

1.1.3 試劑

NaOH、蒸餾水、H2SO4、KOH、乙醇、AgNO3、NH4SCN、鐵銨礬、鄰苯二甲酸氫鉀、硼酸鈉、酚酞、正丁醇,以上試劑除蒸餾水外,其余均為分析純。

制作工藝流程圖如圖1所示。

圖1 制作工藝流程圖

1.2 實驗步驟

1.2.1 藜麥活性物質的提取

將藜麥用萬能粉碎機粉碎,過0.180 mm(80目),稱取10 g后的藜麥粗粉于250 mL的圓底燒瓶中,加入一定量的濃度為80%的乙醇提取液,利用超聲波清洗儀在溫度為60 ℃條件下進行提取,提取時間為1.5 h,再利用離心機以4 000 r/min離心5 min,將濾液轉移至250 mL的容量瓶中,殘渣以80%的提取液進行混合均勻。再次進行超聲提取,溫度為60 ℃,時間為1.0 h,再進行離心處理,取濾液置于旋轉蒸發器,旋轉蒸發至冷凝回流處滴下最后一滴液體,將濃縮液利用水飽和正丁醇萃取,得到藜麥提取物[10-11]。

1.2.2 藜麥手工皂的制備

準確稱取方案所確定的橄欖油、椰子油及棕櫚油,傾入一潔凈無水的500 mL燒杯中,50 ℃水浴加熱融化。然后稱取所需的氫氧化鈉,加入2.5倍的蒸餾水攪拌溶解,將其緩慢滴加到融化的油脂中,不斷攪拌直至黏稠漿糊狀,反應時間大約為60 min。然后,量取藜麥粗提物倒入皂液,繼續攪拌并將皂液傾入模具,凝固后脫模,在陰涼干燥處放置3星期,便可得到藜麥手工皂。

2 理化指標的測定

2.1 pH值的測定

準確稱取皂樣2.00 g,用蒸餾水溶解,轉移至200.0 mL的容量瓶中,定容,搖勻。配制pH值=4.00的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液(稱取在105 ℃干燥1 h的鄰苯二甲酸氫鉀5.07 g加重蒸餾水溶解,定容到500 mL)和pH值=9.18的硼酸鈉標準溶液(稱取硼酸鈉3.814 4 g加重蒸餾水溶解并定容到100 mL)進行校正。將電極、洗滌用水和標準緩沖溶液的溫度調節至規定溫度,彼此間的溫度越接近越好,或同時調節至室溫校正。然后用水洗電極,再用待測溶液潤洗。將電極插入試樣中,將電極浸沒,用玻璃棒攪拌使溶液均勻,待顯示屏上的pH值讀數穩定1 min,記錄讀數,平行測定2次,取平均值兩次測量之差應≤0.1pH值單位。

2.2 總游離堿的測定

稱取皂樣5.00 g于錐形瓶中,加入95%乙醇溶液進行溶解,連接回流冷凝管。加熱至皂樣完全溶解,加入3.0 mL的H2SO4,反應手工皂中的游離堿,微微沸騰10 min,冷卻至室溫,加入2～3滴酚酞指示劑,然后用KOH乙醇溶液返滴定過量的H2SO4溶液[12],滴定至出現淡粉色且30 s內不褪色即為終點,平行滴定三次。計算公式如(1):

(1)

式中:m——皂樣的質量;

V0——測定中加入的硫酸的體積,mL;

V1——滴定消耗氫氧化鉀-乙醇溶液的體積,mL;

T0——硫酸溶液的濃度;

T1——氫氧化鉀乙醇溶液的濃度。

2.3 氯化物的測定

稱取皂樣5.00 g于燒杯中,利用熱水將手工皂溶解后,定量轉移到200 mL容量瓶中,加入硝酸及硝酸銀標準溶液25.0 mL。將容量瓶放置于沸水浴中,直至脂肪酸完全分離且生成大量的氯化銀開始聚集。用自來水冷卻容量瓶及皂液至室溫,并以水稀釋至刻度,搖勻。通過干燥的濾紙進行過濾,丟棄最初的10 mL,收集濾液至少110 mL。用100 mL移液管轉移濾液100 mL至錐形瓶中,以鐵銨礬做指示劑,大約2～3 mL,劇烈搖動下,用NH4SCN溶液滴定過量的Ag+,恰好反應后,NH4SCN與Fe3+反應生成Fe[SCN]2+,為紅色,即為滴定終點。平行滴定三次,取平均值。可根據消耗的NH4SCN溶液的體積計算氯化物的含量[13],以氯化鈉的質量分數表示,計算公式如(2):

(2)

式中:c1——硝酸銀標準溶液的濃度,mol/L;

c2——硫氰酸銨標準溶液的濃度,mol/L;

V——消耗硫氰酸銨標準溶液的體積,mL;

0.058 5——實驗中以克表示的氯化鈉的毫摩爾質量,g/mmol;

m——實驗中皂樣的質量,g。

2.4 水分和揮發物的測定

稱取手工皂5.000 0 g(準確至0.000 1 g),置于預先在105～110 ℃下于干燥至恒重的稱量瓶中。將盛有試樣的稱量瓶的蓋子稍微打開,置于105 ℃的烘箱中,烘干大約2 h之后,將瓶蓋蓋嚴,取出稱量瓶,放入干燥器中冷卻到室溫,此過程大約30 min,再進行稱量。再烘干1 h,按上述操作,取出稱量瓶,冷卻相同時間稱量,要求兩次連續操作稱量結果不大于0.000 2 g,取最后一次測量值作為測量結果,前后質量之差與皂樣質量之比即為水分和揮發物含量[14],按照下式進行計算:

(3)

式中:m——試樣的質量,g;

m1——稱量瓶及試樣在烘干前的質量,g;

m2——稱量瓶及試樣在烘干后的質量,g。

2.5 熱穩定性的檢測

精準稱取成熟皂樣品和市售皂各5.00 g(精確到0. 01 g)。將皂體樣品和濾紙一同放在50 ℃烘箱中,烘6 h后取出,分別記錄兩份皂體樣品和濾紙的質量。再稱量各自濾紙,記錄質量。得出各自去皮后的皂體樣品的質量。計算其質量變化率,即為熱穩定性[15]。計算公式如下:

(4)

式中:m1——烘干后的質量,g;

m2——烘干前的質量,g。

2.6 冷穩定性的檢測

將皂體樣品和濾紙一同放在4 ℃冰箱中,冷藏6 h后取出,分別記錄兩份皂體樣品和濾紙的質量。再稱量各自濾紙,記錄質量。得出各自去皮后的皂體樣品的質量。計算其質量變化率,即為冷穩定性。計算公式同(4)。

2.7 去污能力的檢測

用黑色彩筆在手臂上畫三個直徑為3 cm的圓,分別用清水、藜麥手工皂和市售某品牌的的香皂打轉8圈,然后用水沖洗,對比清潔效果。

3 結果與討論

3.1 手工皂的制備

根據文獻查得椰子油、橄欖油、棕櫚油的油脂皂化值分別為0.190,0.141,0.134,需堿量=油脂質量×油脂皂化值。需水量為用堿量的2.5倍。藜麥提取物為10 mL。

按照如下配方設計實驗,對得到的手工皂進行外觀的評價,結果見表1。

表1 藜麥手工皂的配方及外觀評價

通過對不同配方的手工皂進行外觀評價,最終選擇的制作手工皂的配方為m(橄欖油)∶m(椰子油)∶m(棕櫚油)∶m(藜麥提取物)=25∶25∶50∶10。

3.2 手工皂的質量評價

3.2.1 藜麥手工皂pH值的測定

手工皂的pH值在10以下可以使用[9],8～9更接近人的皮膚的pH值,所以效果最佳。但是pH值如果接近7,就會失去清潔能力。在脫模20 d左右,手工皂的pH值就會趨于穩定,對剛脫模和脫模20 d后的手工皂分別測定了pH值,結果見表2。

表2 手工皂pH值的測定結果

表2的結果顯示,藜麥手工皂在脫模20 d后的pH值趨于穩定,接近人體皮膚的pH值,適合人體使用,且清潔效果較好。

3.2.2 藜麥手工皂的性能指標

所得結果見表3。

表3 手工皂的性能指標

由表3可知,藜麥手工皂的總游離堿≤0.1%,氯化物含量≤1.0%,水分和揮發物含量<15%,均符合國家標準。其中藜麥手工皂的水分和揮發物略高于市售肥皂和空白皂,藜麥手工皂的氯化物含量較低,低于市售香皂,熱穩定性和冷穩定性與其他市售香皂相差不大。

3.2.3 藜麥手工皂的去污能力檢測

通過在手臂上畫圈檢測其去污能力,發現用清水直接沖洗的黑圈幾乎沒有變化,藜麥手工皂打圈沖洗過的已經幾乎看不出痕跡,市售皂依舊能看看出少許的痕跡。因此,藜麥手工皂的去污能力達到市售皂的程度,具有清潔能力。

3.2.4 藜麥手工皂的感官評價

隨機請20位體驗者根據外觀、色澤、氣味、清潔效果、潤膚效果、泡沫等6項因素進行評分[16-17],賦分為1～10分,0分代表不滿意,10分代表非常滿意。結果見表4。

表4 藜麥手工皂的感官評價結果

結果顯示,體驗者對藜麥手工皂的外觀、色澤、氣味等均達到了滿意的程度。

4 結論

本研究通過提取藜麥中的粗提物,將其加入手工皂的制作中,通過反復試驗最終確定油脂比例為m(橄欖油)∶m(椰子油)∶m(棕櫚油)∶m(藜麥提取物)=25∶25∶50∶10,以冷制法制得藜麥手工皂,通過檢測得出藜麥手工皂的pH值及各項性能指標均達標,符合國家標準。且皂體美觀,泡沫豐富,清潔效果良好。本研究為藜麥手工皂的工業生產提供了參考,也為挖掘藜麥的利用價值具有重要的作用。