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差皂素在化妆品领域的功效与应用

茶皂素(TeaSaponin)是从山茶油压榨后的茶籽饼中提取的一种五环三暗类化合物,由糖体、试元及有机酸组成.它是一种性能优良的天然非离子表面活性剂,不仅具有良好的乳化、发泡、分散、渗透、润滑等活性作用,而且还具有消炎、镇痛、杀菌、止痒等药理作用.随着山茶油生产的规模化,茶皂素富集提取工艺的改进以及其应用研究工作的不断深入,茶皂素在化妆品中的应用得到了广泛的重视,其特性使其既可以作为基质成分用于洗发香波、天然草本洗发露、防晒消炎润肤膏、沐浴液等,又可广泛应用于纺织品洗涤、医药和农药等行业.

  1 茶皂素的来源与提取

  茶皂素是皂素中的一类,主要是从山茶科植物种子中提取的一种糖试化合物.据有关文献报道,山茶籽在榨取山茶油后,油茶饼中茶皂素得以富集,各成分含量达到:水分14%、脂肪5%、蛋白质15%、粗纤维6%、糖类40%、灰分6%、皂素10%~14%、丹宁2%、咖啡碱0.95%.在95型榨机上获得的油茶籽饼,茶皂素含量可达到20%以上.从油茶饼中提取这部分皂素对茶油产业副产品资源的综合利用,具有显著的经济效益和社会效益.

  茶皂素的工业化提取方法研究始于20世纪70年代,现已有水提法、有机溶剂漫提法、无机物吸附法、树脂分离法等多种提取方法.目前通过这些方法己经制造出各种不同质量的产品,但水提-醇萃法是最具应用前景的一种方法.水提醇萃法是在综合了水提法、有机溶剂法、水提沉淀法三者优点的基础上,根据茶皂素易溶于热水和含水乙醇,不榕于冷水的性质,用热水作为浸提剂,而后于浸提液中加入一定比例的絮凝剂Ah(S04)3,沉淀除杂冷却后,再用质量分数为95%的乙醇转萃提纯的一种方法用该法生产茶皂素的收率为15%~16%,纯度为95%,提取工艺流程为:

  茶籽饼柏→粉碎→热水提取→絮凝剂沉降→95% 乙醇转萃提纯→活性炭脱色→浓缩(回收乙醇)→真空干燥→荼皂素→产品.

  2 茶皂素的结构和性质

  茶皂素属于五环三百飞喃类皂吭,由糖体和配位基及有机酸构成,其化学结构见图1.从图1
的基本结构式来看,茶皂素是一种非离子型表面活性剂,其亲水基团是由强电负性的含氧基团组成,这些含氧基团集中在茶皂素的糖类配体,有机酸配体及与皂试配位基的连接部位,构成亲水部分;其配位基是由非极性的碳氢环链构成,在水溶液中呈现憎水的倾向,成为亲泊的主体。

  茶皂素分子式C57H90O26,分子量1191.28,熔点:224℃,表面张力为47~51mN/m,活性物含量≥60%时, pH值:5.0~6.5.
茶皂素具有苦辛辣昧,提纯后为白色微细柱状晶体,吸温性强,难洛于无水甲醇和乙醇,不溶于丙自同、苯、石油酷等有机溶剂,易珞于热水,含水乙醇以及冰醋酸等.茶皂素溶液呈茶褐色,无不溶物,其中加入盐酸时,皂试就沉淀.

  茶皂素具有良好的乳化、分散、发泡、渗透等能力.茶皂素性能柔和,水洛液呈微酸性,因而复配后的茶皂素洗涤剂特别适合于含天然蛋白质的丝、毛、发、羽绒等物的洗涤.茶皂素还具有多种生理活性,具有抗渗、消炎、镇痛等方面的药理性能等.

  3 茶皂素应用特性

  3.1 茶皂素可降低溶液的表面张力

  茶皂素能显著地降低溶液的表面张力,并随浓度的增加而逐渐下降.实验表明,当茶皂素质量分数为0.5%左右时,水溶被表面张力降至最低,为32.86
mN/m,其后浓度再增加,也不再降低,呈现出表面活性剂特有的”胶束形成现象茶皂素的临界胶柬浓度(CMC)为0.5%左右.

  3.2 茶皂素的HLB值

  HLB值即亲水亲油平衡值,一般介于0~20,它是表面活性剂的重要参数,可用来判断表面活性剂的可能用途.茶皂素的HLB值为16.
根据HLB值与应用的关系,茶皂素在分散、发泡、去污等方面均有较好的性能,是制备水包油型(O/W) 乳液的良好乳化剂.当质量分数在1%~10%
时,茶皂素水溶液属浸清理润,作为表面活性剂其温润性能优良.

  3.3 茶皂素的起泡性和稳泡作用

  茶皂素具有较强的发泡、乳化、分散、温润作用,且几乎不受水质硬度变化的影响.浙江大学刘传芳等曾对茶皂素起泡和泡沫稳定性作过详细研究.他们采用0.1%茶皂素溶液,用罗氏泡沫仪试验了茶皂素的起泡、稳泡性能,实验结果表明,泡沫高度H。为19.5cm,样品放置30min后泡沫高度仅降低4.2cm,说明油茶籽皂素的稳泡性能好,是-种优良的起泡和稳泡剂,0.05%茶皂素水溶液,振荡后产生的泡沫可以保持30min而不消散,而优等肥皂0.06%的水溶液振荡后产生的泡沫在14min内就消散了.另有实验表明在水质硬度为0~0.15
mol/L范围内,0.05%茶皂素水溶液的去污能力、起泡能力基本不受水质硬度影响.

  3.4 茶皂素的抗渗、消炎特性

  茶皂素具有的抗渗、消炎力,主要表现在炎症初始阶段使堵塞的毛细血管透过性正常化茶籽中所含的茶皂素,具有桂痰、止咳功效,早在明代李时珍的《本草纲目》中即有记载:“茶子,苦寒有毒,主治喘急咳嗽、去痰垢”。

  4 茶皂素在化妆品中的应用

  4.1 在洗发香波中的应用

  1)高档洗发香波

  用添加了茶皂素的洗发香波洗发后发质光泽、顺滑,留有淡淡的山茶油固有香气,且有一定保温时间,对发质有滋润养护作用.

  2) 天然草本洗发露

  胡木明在发明专利中公开一种桂屑止痒、护发防脱的草本茶皂素洗发露配方见表2.

  将中草药按剂量制得草本提取液,以草本提取液10%~20%,烧基葡萄糖昔(APG)10%~20%,活性肤调制剂1%~2%,茶皂素3%~5%,丝肤2%~5%,芦套提取液2%~5%,硅油4%~6%,聚季胶盐2%~5%,香精0.3%~0.5%,卡松0.1
%,余量添加纯水制成茶皂素洗发露所得产品具有高效桔屑止痒、促生发、止脱发、护发、美发等明显功效,无副作用.

  另有专利报道,由天然皂角浸膏、首乌漫膏、薄荷叶浸出液、茶皂素水洛液加以少量水溶性香精配合制成天然茶皂素洗发香波,解决了现有洗发香波都使用化学原料,长期使用会引起发梢分裂、发色枯焦、缺乏弹性的缺陷.该产品还具有杀菌、止痒、减少头屑、使头发富有弹性,乌黑光亮的特性.

  4.2 在防晒消炎润肤膏中的应用

  以茶油为润温剂,茶皂素为驱虫、消炎剂,使得夏令驱虫防晒油膏既有一定的防晒功能,又有消炎、镇痛、驱虫的功效,其基本配方.将各原料按配方剂量,经过一定工艺即可制成驱虫防晒油膏.使用时,将本品涂抹在人体需防晒部位,不仅具有防护太阳紫外线暴晒的功能,同时还具有驱虫、消炎、镇痛的功效.

  此外,在我国江西、湖南一带民间,早有使用茶饼柏泡水洗衣、洗发的习惯,这就是茶皂素去污洗涤性能的具体应用.茶皂素性能柔和,其水洛液呈微酸性,以茶皂素为表面活性剂配成的洗涤剂其起泡力优于上等肥皂或合成洗涤剂是毛纺品、丝织品、棉纺品的优良洗涤剂.

  5 应用前景

  1)我国是世界油茶产量最高,栽培面积最大,品种最丰富的国家,主要分布在湖南、广西、浙江、江西、福建、广东、湖北等省.我国现有油茶面积近400万hm2,据不完全统计,全国每年产茶籽约6000万t,榨油后的茶籽饼在3500万t以上茶籽饼过去多用作燃料或肥料,也有作废弃物弃掉.据分析,荼籽饼的主要成分为残留茶油5%-8%,茶皂素约10%-12%,蛋白质约12%,其他如纤维素、矿物质盐等.

        利用茶籽饼提取皂素,原料丰富便宜,既提高了茶籽饼的再利用性,又能得到价值较高的皂素;目前茶籽饼1800元/t,提取茶皂素后料渣仍可以1600元/t价格出售,用作牲畜的饲料和有机肥料等,经济效益显著.

  2)茶皂素是一种天然非离子表面活性剂,其性能优异,在洗发香波、天然草本洗发露、防晒消炎润肤膏、沐浴液等产品中的应用,有着洗涤与护理等多重功效,应用前景值得期待.我国洗发香波年产量约100kt,其中一半需加调理剂,共需调理剂1kt,如市场占有率达10%,年可销茶皂素调理剂100t以上,市场前景看好.用低分子有机硅改性茶皂素可以做成低表面活性张力的可降解表面活性剂,可广泛用于护肤化妆品、餐具洗涤剂等,更具市场潜力.茶皂素还广泛用于混凝土起泡剂、农药杀虫剂、纺织洗涤剂等.

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