保湿剂及其在化妆品中的应用

一、皮肤保湿及保湿剂
　　
　　在所有的化妆品原料当中,保湿剂占有非常重要的地位。一方面，几乎所有的化妆品配方都离不开保湿剂，它是组成化妆品的基础物质之一；另一方面，保湿剂对化妆品的功能与质量起着至关重要的作用，从某种意义上讲，保湿剂决定了化妆品的品质。
　　近几年来，人们对于皮肤保湿有了全新的认识，人们已经不再满足于过去的油脂护肤，而是对一些清爽的补水保湿产品情有独钟。因此，各种各样的保湿剂及保湿产品便应运而生，其市场前景非常可观。
　　保湿剂是一类能从潮湿空气中吸收水分的吸湿性化合物。保湿剂通过吸收和保持水分达到保湿、滋润、恢复肌肤弹性等功效。过去，人们错误地认为皮肤干燥是由于皮肤表面缺乏脂类物质，现在经过一系列实验证明，如果仅在干燥皮肤表面涂擦油脂，并不能使其变得柔软，因为皮肤干燥的真正原因是角质层中水分不足。皮肤角质层起控制外皮水分损失的壁垒作用，为保持皮肤水分的平衡，角质物质应保持一定的水分以对抗外界环境的湿度变化，也就是说，要使皮肤光滑、柔软和富有弹性，必须使皮肤中角质层的含水量保持最佳状态。一般认为，角质层的含水量应在10～20％之间，低于10％，皮肤就会干燥、粗糙甚至皲裂。因此，我们又将能保持皮肤角质层水分的物质统称为保湿剂。
　　根据保湿剂发挥保湿作用的机理，可将保湿剂分成两大类：
　　1.亲水性物质：如丙三醇、吡咯烷酮羧酸钠（PCA－Na）、透明质酸等。这些物质通过增强皮肤角质层的吸水性和结合水的能力实现保湿。
　　2.油性物质：如十八醇、羊毛脂、凡士林等物质。这些物质可在皮肤表面形成连续油膜，从而减少皮肤中水分的挥发，防止或减少角质层水分的损失，锁住水分，而角质层可以从下层组织中得到水分，实现保湿作用。
　　在实际的应用中，单独使用一种保湿剂往往达不到理想的保湿效果，配方师总是采用多种保湿剂配合，使其通过吸湿、保湿、封闭水分等多种途径达到独特的保湿效果。下面对一些常用的水溶性保湿剂加以介绍。
　　
　　二、常用保湿剂
　　
　　1.甘油[Glycerin]
　　甘油的化学名称为丙三醇，是一种无色透明粘稠液体，无臭，味甜。它是化妆品中使用最早、目前应用最普遍的保湿剂。甘油分子中含有三个－OH，与水分子形成氢键，将水束缚住，起到良好的吸湿保湿作用，并对人体皮肤及毛发有明显的滋润作用，可增加化妆品中其它组分的溶解性。甘油广泛利用于各种化妆品中，给皮肤角质层补充水分，调节肌肤生理作用，保持肌肤健康，并提高使用感。
　　在使用甘油时一定要注意，高浓度甘油可以吸收皮肤中水分而令皮肤有灼热感，低浓度（50％以下）甘油对皮肤是温和的。
　　甘油以酯的形式广泛存在于动植物油脂中，是肥皂生产的副产品。也可用合成法生产甘油，常用糖发酵法和环氧氯丙烷法。
　　化妆品中所用甘油一般浓度在98％以上，用量约为5～15％。
　　
　　2.丙二醇[Propyleneglycol]
　　化妆品中常用1，2－丙二醇，是一种无色透明粘稠液体，粘度较甘油低，无臭，稍有特殊味道。
　　丙二醇保湿性能温和，清爽，粘腻感低，保湿作用与使用效果优良，安全性好，无刺激性及致敏性，主要用于各种护肤化妆品中，亦可用于洗发香波、护发素、泡沫浴剂及染发剂中。添加量约在2～10％之间。
　　丙二醇主要用化学方法制得，主要有环氧丙烷直接水合、丙烯直接氧化法。
　　
　　3.透明质酸[Hyaluronicacid]
　　透明质酸（HA）是由乙酰氨基葡萄糖与葡萄糖醛酸通过糖甙键以1：1（摩尔比）组成的双糖直链大分子酸性粘多糖。分子量在几万到几百万道尔顿之间。HA分子中存在大量羟基（－OH），使它产生强的亲水性，能够结合大量的水，表现出很好的保湿性能。有关资料表明，HA的吸水能力可达500～600ml水／g。
　　HA特有的保湿性能和物化性质及良好的生物相容性被认为是目前自然界中发现的保湿性能最好的物质，被国际化妆品行业公认为最理想的天然保湿因子（NMF）。HA作为保湿剂最突出的特点是它的成膜性及润滑性。HA作用于皮肤表面，可形成一层透气的水化弹性膜，与水结合后增加皮肤滑润感，保持皮肤滑爽、滋润、富有弹性，起到特殊的保水作用。
　　HA广泛存在于人体和动物组织中，最早的透明质酸是由日本资生堂公司从鸡冠中提取的，并首次应用到化妆品中。提取法生产的HA纯度低,价格昂贵。近几年，随着生化技术的发展，采用发酵法生产的HA，纯度高，安全性好，并大大降低了使用成本，使HA在化妆品中的应用更加普遍。
　　HA产品广泛应用于各种护肤化妆品配方中，尤其用于去皱、嫩肤、保湿等功能性化妆品中。市售透明质酸一般为其钠盐，外观为白色粉末，葡萄糖醛酸含量在40％左右，在化妆品中添加量在0.5～2%之间。
　　
　　4.吡咯烷酮羧酸钠[Pyrrolidonecarboxylicacid-Na]
　　该品简称PCA-Na,化学名称为2-吡咯烷酮-5-羧酸钠，是一种具有优良吸湿性能的天然保湿剂，作为天然保湿因子[NaturalMoisturizingFactor]的最主要成分大量存在于皮肤角质层中。早在20世纪50年代，Pascher等人就分析出了皮肤角质层中含有PCA-Na，50年来，PCA－Na作为化妆品保湿剂日益受到人们关注，应用日益普遍。人体皮肤中起保湿作用的物质称天然保湿因子（NMF），据文献介绍，NMF基本组成如下：
　　氨基酸40％
　　吡咯烷酮羧酸12％
　　无机盐类（Na、K、Ca、Mg）18.5%
　　其它有机物29.5%
　　在NMF的组成中，PCA－Na占有非常重要的地位，实验证明，从表皮中取出NMF便会在物理上增进硬度，而给予PCA－Na则可增强其柔性及弹性，因此，PCA－Na起着NMF的中枢机能作用。
　　PCA－Na在国内的研制与使用开始于90年代，它是一种新型的保湿剂，其保湿性能非常显著，远比甘油、山梨醇、丙二醇好。下图为其吸湿性能比较曲线：
　　PCA－Na目前主要采用谷氨酸脱水法制得。
　　市售品一般为PCA－Na的50％水溶液，外观为无色或淡黄色透明液体，该品在化妆品中使用量为3～8％。
　　
　　5.丝肽[SilkPiptide]
　　丝肽是天然蚕丝的水解产物，其结构单元是氨基酸。在丝肽分子结构中含有羟基（－OH）、羧基（－COOH）、氨基（－NH2）等亲水性基因，它们能有效地结合水分子，具有优异的吸湿保湿性能，并且其保湿性能不受温度、湿度变化的影响。丝肽产品最突出的特点是在发挥保湿作用的同时，兼具营养肌肤、促进皮肤组织再生、淡化黑色素、消除皱纹、修复损伤的功能。由于丝肽分子中的氨基酸与人体皮肤中的氨基酸组成结构相似，它与皮肤具有极佳的亲和性，素有“第二皮肤”之美誉,其渗透性能好,易被皮肤吸收,是现代保湿剂中的营养佳品。
　　丝肽产品按其来源不同，可分为桑蚕丝肽与柞蚕丝肽两种。桑蚕丝肽目前在我国应用较多，而柞蚕丝素肽在化妆品中的应用才刚刚开始。由于柞蚕为天然野生，柞蚕丝肽具有许多其它物质无法比拟的优异特性，这使它在化妆品中的应用倍受关注。
　　
　　丝肽的生产方法是以蚕丝为原料，在一定条件下经水解反应制得。
　　市售丝肽产品为白色或淡黄色粉末，亦有一定浓度的丝肽水溶液出售。
　　
　　6.甲壳素[Chitin]
　　甲壳素化学名称是（1,4）-2-乙酰胺-2-脱氧-β-D-葡聚糖，外观为白色无定形半透明物质，又称甲壳质、几丁质。该产品是一种高分子聚合物，广泛存在于菌类细胞、昆虫和甲壳动物的硬壳里。目前主要从虾、蟹壳中提取，是地球上最丰富的有机物之一。由于甲壳素不溶于水、稀酸及有机溶剂，这使它在化妆品中的利用受到限制。近年来，一些甲壳素衍生物开始在化妆品中得到应用。这些衍生物可溶于水，外观为淡黄色透明液体，很容易加入到化妆品配方当中，具有优异的保湿性及成膜性，肤感清爽，不油腻，深受人们喜爱。
　　甲壳素及其衍生物主要应用于护肤膏霜、乳液、精华液及护发产品当中。
　　
　　7.1，3-丁二醇[1,3-Butanediol]
　　1，3-丁二醇外观为无色透明粘稠液体。这是一种较常用的化妆品保湿剂，用于洗发香波、浴液等化妆品，具有优良的保湿性能、良好的抑菌作用。该品是一种使用较晚的保湿剂，但正被日益广泛利用。化妆品中添加量为0.5～5%。
　　1，3-丁二醇一般采用化学合成方法制得，如乙醛缩合法等。
　　
　　8.山梨醇[Sorbitol]
　　山梨醇又名清凉茶醇，纯品为白色针状结晶或结晶性粉末。山梨醇无臭，有清凉爽口的甜味，甜度约为蔗糖的60％。化妆品中一般采用70～85％的山梨醇水溶液，而很少用结晶粉末。山梨醇有吸湿性，吸湿性小于甘油。是最为常用的化妆品保湿剂，具有非常缓和的保湿作用，且低温时可发挥保湿性，抗冻性能好，可提高产品的耐寒稳定性。山梨醇对口腔粘膜及皮肤均无刺激，特别适宜在牙膏及婴儿制品中作保湿剂。
　　山梨醇目前采用葡萄糖加氢法制得，即以葡萄糖为原料，在Ni催化下加氢气，然后经分离镍、中和而得。
　　
　　9.木糖醇
　　该品为白色略带甜味的结晶体，是一种温和保湿剂，用于润肤霜、雪花膏、冷霜等化妆品中，具备良好的滋润保湿作用。添加量约在3～6％。
　　木糖醇是一种天然的保湿剂，其生产方法是以玉米芯为原料，经水解、脱色、离子交换，再经加氢、蒸发浓缩、结晶分离而得。
　　除上述的保湿剂外，乳酸及乳酸钠，维生素类（VE、VB5）、植物提取液，水解蛋白等均具有保湿作用，亦是现代化妆品中常用的功能性添加剂。限于篇幅，这就不一一介绍了。
　　
　　三、保湿剂应用举例
　　
　　自从有了化妆品，人们就开始使用保湿剂了。品质优良的化妆品往往具有一个合理的保湿剂体系。保湿剂体系是指构成化妆品保湿性能的所有物质的总和，既包括各种亲水性的吸湿保湿物质，也包括象十八醇、羊毛脂这样的成膜油性物质，它们共同作用的结果，确定了化妆品的保湿及其它性能。合理地选择和使用保湿剂对提高化妆品的质量和性能、研制开发新型化妆品具有非常重要的意义。下面是保湿剂应用配方实例。
　　在前面的几个配方中，往往同时采用两种或两种以上保湿剂配合，使产品除具有优异的保湿效果外，同时具有许多优良品质，如营养、嫩肤、增强肌肤弹性、消减皱纹，最大程度地满足了人们美容护肤的需求，给消费者带来更多的舒适与惊喜。
　　
　　四、保湿剂发展趋势
　　21世纪是高科技时代，精细化工、生物技术等学科的发展为化妆品行业提供了更优良的保湿剂品种，化妆品工业也因此有了突飞猛进的发展。一些功能型、疗效型的化妆品相继问世，效果显著，且发展势头有增无减，前景看好，创造了较好的社会效益和经济效益。纵观21世纪保湿剂市场，其发展趋势可概括为以下几个方面：
　　1.保湿性能优异、兼具特殊功能的保湿剂品种深受欢迎。如透明质酸在吸湿保湿同时，具有嫩肤去皱功能，它已成为去皱保湿护肤品的基本组分；丝肽产品是一种保湿剂，又兼有动物氨基酸及蛋白质的所有功效，与皮肤亲和性好，成为护肤、护发产品的主要营养添加剂。这类产品的特点是一剂多用，减少了化妆品配方的组分，降低了配伍难度，使工艺操作更加简便易行，并达到优异的终端产品性能。
　　2.天然型保湿剂倍受青睐
　　21世纪是一个崇尚自然的新时代，绿色天然型化妆品是21世纪的热点产品。随着人们环保意识的增强，“回归大自然”的呼声已成为世界化妆品工业的新潮流。绿色天然保湿剂从动植物及天然资源中提取原料，使其对皮肤的刺激降至最低程度，且更有利于皮肤的吸收，受到消费者的广泛喜爱。随着天然化妆品的热销，天然型保湿剂将倍受青睐。3.肤感良好、清爽型保湿剂成为关注热点
　　传统的保湿剂如甘油等往往具有较强的粘腻感，肤感差，使用量呈减少趋势。与之相比，配方师更加喜爱无粘腻感、清爽滋润型保湿产品，因为这样的产品符合人们的消费心理，正在受到越来越多消费者的喜爱。
　　4.配伍性能优异已成为行业对保湿剂的共同需求
　　性能完好的保湿剂产品应是既有良好的保湿作用，又与配方中其它组分有良好的相容性，这是它在化妆品配方中广泛应用的前提。一些新型保湿剂存在配伍问题，尽管保湿性能很好，却难以在所有的化妆品中应用，这在很大程度上限制了它的普及与发展。
　　水嫩肌肤从保湿开始，补水保湿已成为21世纪化妆品发展新的时尚与潮流。科学技术的发展，新型保湿剂的问世，一定会推进化妆品行业的迅猛发展，实现人们美容护肤的美好愿望。