胡卫华，赵玉荣，赵明伟，庄 严，赵文忠（广东拉芳日化有限公司，广东 汕头 515144）

烷基糖苷的性质及其不同领域中的应用

胡卫华，赵玉荣，赵明伟，庄 严，赵文忠（广东拉芳日化有限公司，广东 汕头 515144）

烷基糖苷（APG）作为一种绿色的表面活性剂，以其独特的性质引起了人们的广泛关注。本文从不同方面详细介绍了APG的性质，并对其在化妆品和洗涤剂等领域中的应用进行了概述。

烷基糖苷；非离子；表面活性剂；性质；应用

1. 引言

早在1893年，德国的E. Fischer就合成了一种烷基糖苷类化合物——甲基糖苷[1]，长链烷基糖苷类表面活性剂则于1934年被发现[2]。但烷基糖苷作为产品出现，却是在二十世纪80年代后期。1992年，Henkel公司实现了烷基糖苷（APG）的工业化生产，使得这类物质被广泛用于不同领域，其中用于化妆品工业的商品名称为Plantaren。

APG是新一代温和表面活性剂，它兼具非离子和阴离子表面活性剂的许多特征，如表面活性高、去污力强、泡沫细腻丰富、无浊点且稀释无凝胶出现、刺激性小、易生物降解、配伍性佳等。因此，它能作为LAS、AES和AEO的替代物，用于配制具有优良品质的清洁护理产品。

本文将从不同方面详细介绍APG的性质，并对其在化妆品和洗涤剂等不同领域的应用进行概述。

2. 烷基糖苷的性质

2.1 物理性质[3-6]

纯APG为白色粉末，但实际生产中为混合物，由于精制情况不同，产品颜色可为奶油色、淡黄色乃至琥珀色。APG可溶于水、乙二醇、吡啶，难于溶于一些常见的有机溶剂。它在水中的溶解度随烷基链长的增长而减小，随聚合度的增加而增加。APG极易吸潮，在实际中它对应的产品一般是50%～70%的水溶液，为淡黄色黏稠液体或乳白色膏体（气温较低时）。

APG在水中具有很好的溶解性，其主要原因是糖苷头基上的多个羟基能够在水中形成氢键。然而，需要注意的是：尽管APG分子中的糖苷头基与水形成氢键的能力较烷基链强，但其水合程度却远不及聚氧乙烯类非离子表面活性剂。因此，APG并不像其他非离子表面活性剂那样存在浊点和稀释凝胶，这一性质使得它参与构建的复配体系无温度诱导相变现象发生，为人们制备在较宽温度范围内都能稳定存在的产品提供了方便。

APG具有很强的耐酸碱性质。它在酸液中具有优良的溶解性、稳定性和表面活性，而在碱液中的溶解性能及表面活性要比其他非离子表面活性剂优良得多。此外，相比于其他表面活性剂，它还有很好的抗盐性质，可以配制成稳定的、常用无机盐含量高达20～30%的活性溶液。

2.2 表面活性

2.2.1 表面张力和临界胶束浓度

表面张力和临界胶束浓度（CMC）是衡量表面活性的重要指标。当烷基链长大于等于8时，APG具有明显的表面活性，其表面张力随表面活性剂浓度增加而降低，当到达一定浓度时，表面张力趋于稳定；表面张力和CMC值均随烷基碳链的增长而减小，这说明较长链长的烷基糖苷具有更高的表面活性，能够更好地降低表面张力。对不同链长糖苷的表面活性参数分析表明[5]，同种烷基糖苷的不同异构体对应的CMC值也有差异，α-异构体的CMC值略低于β-异构体，表明前者较后者具有较差的亲水性。研究还发现，同种烷基糖苷的不同异构体在界面上有效头基面积和临界胶束浓度下的表面张力值相同。

与其他表面活性剂一样，不同链长的APG对应的CMC对数值与碳数N之间呈良好的线性关系：lgcmc=2.3～0.5N[7]。当碳链固定时，表面张力值随聚合度的增大而提高[8]，而在聚合度相对较大时（DP＞2），提高效果将不明显。

温度是影响表面张力的又一重要因素。APG的表面张力与温度存在一定联系，如C12APG的表面张力与温度存在线性关系：γ(N/m)=57.02-0.467t（℃）[11]。

2.2.2 亲水-亲油平衡（HLB）值

1949年，Griffin提出用一个相对值（即HLB值）来衡量表面活性剂的亲水亲油程度。HLB值为更好地认识表面活性剂的相对亲疏性质提供了方便，有助于正确预测表面活性剂在溶液中的理化行为和应用范围。分析不同链长APG对应的HLB值不难看出[4]，烷基碳数在8～10的范围内有增溶作用；在10～12的范围，适用于作洗涤剂；链更长的具有润湿作用并可作为W/O型乳液的乳化剂。

2.3 泡沫行为

泡沫是衡量洗涤用品质量的重要指标，因此研究表面活性剂的泡沫行为具有非常重要的意义。衡量表面活性剂的泡沫性能的主要指标有两个，即起泡力和泡沫稳定性。

图1 不同表面活性剂的泡沫性能

图1给出了不同类型表面活性剂的泡沫行为（1g AS/L，15odH，0.1g/L皮脂，Hole-disc方法DIN53902）。结合之前的文献报道[4]，可以得出以下结论：APG的起泡性能介于阴离子和非离子表面活性剂之间，与甜菜碱和磺基琥珀酸盐相当。烷基糖苷的泡沫性能随烷基链长的增加而降低，当链长为10.3时，烷基糖苷的起泡性能最好。分析烷基糖苷的发泡性能随浓度的变化情况，可以得出[9]：APG的起泡性能在表面活性剂含量较小时随浓度变化并不明显，而当接近临界胶束浓度时，其起泡性能陡然提高，这一性质为烷基糖苷的应用提供了理论依据。

尽管APG是一类非离子表面活性剂，其在硬水中的发泡能力也有所降低，这与阴离子表面活性剂的起泡性质是一致的。这主要是由于：APG胶束本身是带负电的，水硬度增大导致溶液离子强度上升，这就使得部分APG发生聚析，形成诸如乳浊液滴式的第二相，从而导致APG分子离开表面，降低了APG的发泡性[11,12]。具有较短链长的C8-10APG对硬水的敏感程度较长链的C12-14APG低。

2.4 去污力[4,9,11]

APG的去污力与非离子表面活性剂AEO、TX-10等相当，而优于LAS、AS和FAS等阴离子表面活性剂。其去污能力随烷基链增长而增强，当碳数为11时，去污能力达到最强。继续增加碳链长度（≥12），去污力又有所下降。这主要是由于，较长链长的APG在水中的溶解度很小，并意味着碳数越多去污力越差。同时，与椰油酰基两性乙酸盐、甜菜碱、磺基琥珀酸盐和烷基醚硫酸盐相比，APG能够更好地清洁深层毛孔。

2.5 增稠性[9,13,14]

在化妆品、洗涤剂配方中，表面活性剂的黏度习性是影响产品最终稠度的一个重要因素。研究表明，较长链长的烷基糖苷具有增稠性质，使用链长较长的C12-14APG作配方组分时，体系中往往无需再加入其他增稠剂。无论是在具有黏度极大值还是减少氯化钠用量方面，C12APG都比链长较短的C10APG和氧乙烯基类非离子表面活性剂具有更好的效果。同时，对于直链烷醇酰胺很难增稠的磺基琥珀酸盐和高度氧乙烯化的烷基聚醚硫酸盐，APG都有很好的增稠效果。在使用烷醇酰胺进行增稠时，体系中可能会生成有害物质亚硝胺，而APG的使用则能从根本上解决这一问题。因此APG作为无氮增稠剂具有广阔的应用前景。

表1 不同表面活性剂的毒性比较

2.6 安全性能

与LAS、FAS和FAES相比，APG具有很低的刺激性，这主要是由其天然的极性基团决定的。APG的低刺激性特点使其在不同领域存在潜在的应用价值，因此引起了人们的广泛关注。

毒性测试实验结果表明：与其他类型的表面活性剂相比，APG毒性非常低，属于无毒或低毒产品（如表1所示）。

APG具有良好的生物降解性，能快速而完全地降解成二氧化碳、水和生物体，有利于环境保护。

我们知道，氧乙烯类非离子型表面活性剂AEO具有相当强的抗菌性。而对烷基糖苷的抗菌性研究结果表明，烷基糖苷具有比AEO更强的抗菌性，且其抗菌性随分子中烷基碳链的增长而增强。

2.7 配伍性能[4,9]

APG可以单独使用，也可复配使用。当与其他表面活性剂复配时，它具有正的协同效应，能显著提高其他表面活性剂的效能并降低它们的刺激性。

在泡沫行为方面，烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配，将使体系的性能达到最佳。向烷基糖苷中加入少量阴离子表面活性剂，将明显提高烷基糖苷的发泡力；而向阴离子表面活性剂中加入少量烷基糖苷，将改善阴离子表面活性剂的泡沫稳定性。上面已经提到，烷基糖苷在硬水中的发泡性能有所降低，而若将其与阴离子表面活性剂复配则能够解决这一问题，得到稳定、细腻的泡沫。

在去污方面，APG与LAS、AES、FAS和甜菜碱（CAB）等表面活性剂复配使用，具有明显的增效作用，如图2所示。其中APG对两性表面活性剂CAB的增效作用最为明显。

图2 APG去污中的增效作用[4]

图3 APG在刺激性方面的增效作用

在刺激性方面，烷基糖苷是一类性质非常温和的表面活性剂。烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配使用，能够显著降低配方体系对皮肤的刺激性，结果如图3所示。

在调理性方面，烷基糖苷与阳离子调理剂复配使用，显示出较好的复配效果。APG与常见的阳离子物质如阳离子蛋白质、阳离子纤维素和瓜尔胶衍生物、聚季铵盐等复配，都能得到具有调理作用的配方。

3. APG在化妆品和洗涤剂中的应用

APG是一类天然绿色的表面活性剂，兼具有阴离子和非离子表面活性剂的很多特征，能够满足人们对产品安全性的要求，在家居和个人护理产品以及食品乳化剂等领域具有广阔的应用前景。

3.1 APG在发用产品中的应用[16]

除了对皮肤刺激性小，APG能很大程度地修复受损发质，这种修复作用较烷基聚醚硫酸盐明显得多。利用这一性质和其对碱的稳定性，APG还适合作表面活性剂用在染发、永久烫和漂白配方中。对永久烫配方的研究表明，APG的加入对碱在头发上溶解度和波浪效果都有积极作用，这主要是由于APG在头发上具有较强的吸附作用。

单纯APG能改善头发的干梳理性，但对湿梳理性影响不大。而将APG与阳离子聚合物复配能极大地改善头发的干湿梳理性，使湿梳理力降低50%左右。同时，APG的加入使头发纤维之间的相互作用增强，让头发变得蓬松而且易于梳理。

APG作为表面活性剂与蛋白质水解物复配能够制得具有很好定型效果的产品，其定型性能可与常用的定型剂——2%的聚乙烯吡咯烷酮溶液相媲美，且更易漂洗。

在含有脂肪醇和季铵盐等化合物的润发液和护发素配方中，APG与季铵盐的协同作用将有利于改善头发的湿梳理性，而对干梳理性影响不大。油性组分也能引入这类配方，这样可以赋予头发光泽，同时减少季铵盐的用量。

3.2 APG在化妆品中的应用

APG是一类特殊的物质，它与聚氧乙烯基类非离子表面活性剂有很大不同：它的亲疏水性质不是通过温度来调节，而是通过加入一定量的疏水性共乳化剂，如单油酸甘油酯（GMO）或失水山梨醇单月桂酸酯（SML）来实现。实际中，APG参与构建的乳液体系与氧乙烯基类非离子表面活性剂构建的体系的相行为和表面活性非常相似，只不过影响两类体系相行为的因素不同：前者主要是亲水亲油乳化剂的比例，而后者则主要是温度。APG的无浊点特性赋予了这类产品高温稳定性，为人们制备在较大温度范围内稳定存在的产品提供了方便。目前，国内外很多产品都以APG为原料，这类化妆品显示出良好的保湿性、养护功能和高温稳定性能。

3.3 APG在家用洗涤剂中的应用

传统的厨房用洗涤剂是以LAS/AEO为主成分，由于它们的溶解性和温和性相对较差，常需加入氧化胺来改善之。APG作为一类非常温和的表面活性剂，当与阴离子表面活性剂混合时，显示很强的配伍性，能提高体系的起泡力并降低阴离子表面活性剂LAS的刺激性，因此常被用来代替AEO配制餐具洗涤剂。LAS/APG混合体系的泡沫明显优于单一组分，刺激性小，抗硬水性强，手感滑爽且漂洗后不留痕迹，已经成为新一代备受欢迎的厨房洗涤剂组分。

传统粉状洗衣剂的表面活性剂一般是以LAS和AEO为主要成分，使用APG替代AEO或部分LAS制成的粉状洗衣剂在保持原有洗涤性能的同时，能够明显改善产品的温和性、抗硬水性和对皮脂污垢的洗涤性。而对于液体洗衣剂，一般以AEO和AES为主剂，当以APG替代部分AEO和AES时，其泡沫性能和去污力都有所提高，同时这类产品还具有更好的柔软性和抗静电性能。

3.4 APG乳化剂在其他领域的应用

烷基糖苷具有很好的亲水性，以其作为乳化剂不仅解决了我国食品乳化剂只有亲油性产品的问题，同时也丰富了食品乳化剂的种类。

烷基糖苷稀释性好、易降解的特点使得它特别适宜用作农药乳化剂。此时APG对土壤无污染且可以调节土壤湿度，对除草剂、杀虫剂和杀菌剂都有明显的增效作用。

伴随着APG相关的工业技术的发展，各种APG类乳化剂开始出现并不断丰富起来。这类乳化剂在化妆品领域具有潜在的应用价值，常被用来制备不同类型的产品。其对应的乳化剂诸如MONTANOV 68、MONTANOV 82、MONTANOV L、MONTANOV S和MONTANOV 202在不同领域都具有广泛的应用前景。

4. 结论

综上所述，烷基糖苷这类表面活性剂具有很多优越性，如表面活性高、安全性好、配伍性优良等，这些特点使得这类物质具有广阔的应用前景。特别是它符合人们对产品安全性的高要求，已被广泛用于不同领域。

我国拥有丰富的淀粉和糖资源，又已有多个大型脂肪醇的生产装置建成，这为APG的生产提供了优越的条件。同时，生产APG所用原料具有可再生性特点，决定了其相关工业具有可持续性。在能源日益枯竭的今天，我们应该抓住机遇，不断丰富APG类表面活性剂产品的种类并将它们应用于不同领域。

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