茹宝琳

(甘肃有色冶金职业技术学院 冶金与化学工程系,甘肃 金昌 737100)

手工皂的历史源远流长。在我国,宋代就出现了天然合成的洗涤剂,明人李时珍《本草纲目》中记录了“肥皂团”的制造方法[1]。在西方,公元前3000年,美索布达米亚人发现,植物燃烧后的灰烬类的碱性物质,与油混合后,具有去污力。18世纪以后,阿拉伯人开始以橄榄油及苏达制成硬质手工皂,由此手工皂开始被大量制造。到了20世纪中期,合成化学和石油化工的发展为洗涤剂提供了廉价的化工原料,促使了合成洗涤剂的兴起,使得肥皂工业的发展发生了很大的变化,手工皂慢慢地淡出人们的生活,但是长期使用工业香皂会破坏皮肤的天然保护层,引发皮肤疾病。

随着生活水平和环保健康理念的不断提升,人们开始追求健康、绿色的生活方式,手工皂开始再次活跃在人们的视野。手工皂的制作方法主要有冷制法和热制法。冷制法是最古老的制皂方法,主要利用油脂与碱液进行皂化,在含油酸丰富的情况下还有拉丝效果,一般需要3～4星期的成熟期才可以使用。手工皂的原料大多为天然素材,且含有的大量经由皂化反应产生的甘油,既具有较强的防腐、保湿、清洗功效,对肌肤温和、无刺激,泡沫细腻丰富[2]。由于手工皂有其天然特有的性能,各种组成极易被生物降解且易于被污水处理过程中的微生物分解,因此不会引起河流、湖泊和水道的污染问题。传统的香皂大多为热制工艺,通过加热让其快速皂化,优点是成熟时间较短,但是生产过程会造成水污染、大气污染,而且长期使用含化学合成成分的香皂不利于人体健康[3]。

藜麦,被认为是唯一一种满足人体基本营养需求的单体植物,在食品工业中价值越来越得到人们的重视。近年来,我国部分地区开始大规模种植藜麦[4],何海芬等人[5]认为藜麦在化妆品中具有广阔的应用前景,丰富的藜麦蛋白是出色的化妆品原料[6],藜麦皂甙为天然表面活性剂,藜麦籽油是特殊的油脂,藜麦的矿物元素为皮肤营养调味剂。基于藜麦具有消炎止痛和抗癌的作用[7-9],本研究提出将藜麦提取之后加入手工皂的制作中,研制一种具有藜麦清香气味和清洁功能的手工皂,为开发利用藜麦资源探索一条新途径。

本研究以橄榄油、棕榈油和椰子油为基础原料,以藜麦麸皮为添加物,探讨不同油脂配比对手工皂性能的影响,并对成熟后的藜麦手工皂进行质量评价。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

FA3204分析天平(上海衡平仪器有限公司制造);HH-124681012恒温水浴锅(常州市瑞华仪器有限公司制造);RE-201D旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂生产);DHG-9023A鼓风干燥箱(上海一恒鼓风仪器公司);QE万能粉粹机(浙江屹立工贸有限公司);PHS-3C型pH计(上海雷磁有限公司制造);KQ3200超声波清洗仪(昆山超声仪器有限公司生产);LSC-50H离心机(温州诺标仪器有限公司生产);冰箱、烧杯、容量瓶、滤纸、模具、玻璃棒等。

1.1.2 原料

橄榄油(金龙鱼特级初榨橄榄油)、椰子油(海南冷榨椰子油)、棕榈油(天益佳棕榈油),购买于淘宝网,藜麦,生产自甘肃省永昌县。

1.1.3 试剂

NaOH、蒸馏水、H2SO4、KOH、乙醇、AgNO3、NH4SCN、铁铵矾、邻苯二甲酸氢钾、硼酸钠、酚酞、正丁醇,以上试剂除蒸馏水外,其余均为分析纯。

制作工艺流程图如图1所示。

图1 制作工艺流程图

1.2 实验步骤

1.2.1 藜麦活性物质的提取

将藜麦用万能粉碎机粉碎,过0.180 mm(80目),称取10 g后的藜麦粗粉于250 mL的圆底烧瓶中,加入一定量的浓度为80%的乙醇提取液,利用超声波清洗仪在温度为60 ℃条件下进行提取,提取时间为1.5 h,再利用离心机以4 000 r/min离心5 min,将滤液转移至250 mL的容量瓶中,残渣以80%的提取液进行混合均匀。再次进行超声提取,温度为60 ℃,时间为1.0 h,再进行离心处理,取滤液置于旋转蒸发器,旋转蒸发至冷凝回流处滴下最后一滴液体,将浓缩液利用水饱和正丁醇萃取,得到藜麦提取物[10-11]。

1.2.2 藜麦手工皂的制备

准确称取方案所确定的橄榄油、椰子油及棕榈油,倾入一洁净无水的500 mL烧杯中,50 ℃水浴加热融化。然后称取所需的氢氧化钠,加入2.5倍的蒸馏水搅拌溶解,将其缓慢滴加到融化的油脂中,不断搅拌直至黏稠浆糊状,反应时间大约为60 min。然后,量取藜麦粗提物倒入皂液,继续搅拌并将皂液倾入模具,凝固后脱模,在阴凉干燥处放置3星期,便可得到藜麦手工皂。

2 理化指标的测定

2.1 pH值的测定

准确称取皂样2.00 g,用蒸馏水溶解,转移至200.0 mL的容量瓶中,定容,摇匀。配制pH值=4.00的邻苯二甲酸氢钾标准溶液(称取在105 ℃干燥1 h的邻苯二甲酸氢钾5.07 g加重蒸馏水溶解,定容到500 mL)和pH值=9.18的硼酸钠标准溶液(称取硼酸钠3.814 4 g加重蒸馏水溶解并定容到100 mL)进行校正。将电极、洗涤用水和标准缓冲溶液的温度调节至规定温度,彼此间的温度越接近越好,或同时调节至室温校正。然后用水洗电极,再用待测溶液润洗。将电极插入试样中,将电极浸没,用玻璃棒搅拌使溶液均匀,待显示屏上的pH值读数稳定1 min,记录读数,平行测定2次,取平均值两次测量之差应≤0.1pH值单位。

2.2 总游离碱的测定

称取皂样5.00 g于锥形瓶中,加入95%乙醇溶液进行溶解,连接回流冷凝管。加热至皂样完全溶解,加入3.0 mL的H2SO4,反应手工皂中的游离碱,微微沸腾10 min,冷却至室温,加入2～3滴酚酞指示剂,然后用KOH乙醇溶液返滴定过量的H2SO4溶液[12],滴定至出现淡粉色且30 s内不褪色即为终点,平行滴定三次。计算公式如(1):

(1)

式中:m——皂样的质量;

V0——测定中加入的硫酸的体积,mL;

V1——滴定消耗氢氧化钾-乙醇溶液的体积,mL;

T0——硫酸溶液的浓度;

T1——氢氧化钾乙醇溶液的浓度。

2.3 氯化物的测定

称取皂样5.00 g于烧杯中,利用热水将手工皂溶解后,定量转移到200 mL容量瓶中,加入硝酸及硝酸银标准溶液25.0 mL。将容量瓶放置于沸水浴中,直至脂肪酸完全分离且生成大量的氯化银开始聚集。用自来水冷却容量瓶及皂液至室温,并以水稀释至刻度,摇匀。通过干燥的滤纸进行过滤,丢弃最初的10 mL,收集滤液至少110 mL。用100 mL移液管转移滤液100 mL至锥形瓶中,以铁铵矾做指示剂,大约2～3 mL,剧烈摇动下,用NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,恰好反应后,NH4SCN与Fe3+反应生成Fe[SCN]2+,为红色,即为滴定终点。平行滴定三次,取平均值。可根据消耗的NH4SCN溶液的体积计算氯化物的含量[13],以氯化钠的质量分数表示,计算公式如(2):

(2)

式中:c1——硝酸银标准溶液的浓度,mol/L;

c2——硫氰酸铵标准溶液的浓度,mol/L;

V——消耗硫氰酸铵标准溶液的体积,mL;

0.058 5——实验中以克表示的氯化钠的毫摩尔质量,g/mmol;

m——实验中皂样的质量,g。

2.4 水分和挥发物的测定

称取手工皂5.000 0 g(准确至0.000 1 g),置于预先在105～110 ℃下于干燥至恒重的称量瓶中。将盛有试样的称量瓶的盖子稍微打开,置于105 ℃的烘箱中,烘干大约2 h之后,将瓶盖盖严,取出称量瓶,放入干燥器中冷却到室温,此过程大约30 min,再进行称量。再烘干1 h,按上述操作,取出称量瓶,冷却相同时间称量,要求两次连续操作称量结果不大于0.000 2 g,取最后一次测量值作为测量结果,前后质量之差与皂样质量之比即为水分和挥发物含量[14],按照下式进行计算:

(3)

式中:m——试样的质量,g;

m1——称量瓶及试样在烘干前的质量,g;

m2——称量瓶及试样在烘干后的质量,g。

2.5 热稳定性的检测

精准称取成熟皂样品和市售皂各5.00 g(精确到0. 01 g)。将皂体样品和滤纸一同放在50 ℃烘箱中,烘6 h后取出,分别记录两份皂体样品和滤纸的质量。再称量各自滤纸,记录质量。得出各自去皮后的皂体样品的质量。计算其质量变化率,即为热稳定性[15]。计算公式如下:

(4)

式中:m1——烘干后的质量,g;

m2——烘干前的质量,g。

2.6 冷稳定性的检测

将皂体样品和滤纸一同放在4 ℃冰箱中,冷藏6 h后取出,分别记录两份皂体样品和滤纸的质量。再称量各自滤纸,记录质量。得出各自去皮后的皂体样品的质量。计算其质量变化率,即为冷稳定性。计算公式同(4)。

2.7 去污能力的检测

用黑色彩笔在手臂上画三个直径为3 cm的圆,分别用清水、藜麦手工皂和市售某品牌的的香皂打转8圈,然后用水冲洗,对比清洁效果。

3 结果与讨论

3.1 手工皂的制备

根据文献查得椰子油、橄榄油、棕榈油的油脂皂化值分别为0.190,0.141,0.134,需碱量=油脂质量×油脂皂化值。需水量为用碱量的2.5倍。藜麦提取物为10 mL。

按照如下配方设计实验,对得到的手工皂进行外观的评价,结果见表1。

表1 藜麦手工皂的配方及外观评价

通过对不同配方的手工皂进行外观评价,最终选择的制作手工皂的配方为m(橄榄油)∶m(椰子油)∶m(棕榈油)∶m(藜麦提取物)=25∶25∶50∶10。

3.2 手工皂的质量评价

3.2.1 藜麦手工皂pH值的测定

手工皂的pH值在10以下可以使用[9],8～9更接近人的皮肤的pH值,所以效果最佳。但是pH值如果接近7,就会失去清洁能力。在脱模20 d左右,手工皂的pH值就会趋于稳定,对刚脱模和脱模20 d后的手工皂分别测定了pH值,结果见表2。

表2 手工皂pH值的测定结果

表2的结果显示,藜麦手工皂在脱模20 d后的pH值趋于稳定,接近人体皮肤的pH值,适合人体使用,且清洁效果较好。

3.2.2 藜麦手工皂的性能指标

所得结果见表3。

表3 手工皂的性能指标

由表3可知,藜麦手工皂的总游离碱≤0.1%,氯化物含量≤1.0%,水分和挥发物含量<15%,均符合国家标准。其中藜麦手工皂的水分和挥发物略高于市售肥皂和空白皂,藜麦手工皂的氯化物含量较低,低于市售香皂,热稳定性和冷稳定性与其他市售香皂相差不大。

3.2.3 藜麦手工皂的去污能力检测

通过在手臂上画圈检测其去污能力,发现用清水直接冲洗的黑圈几乎没有变化,藜麦手工皂打圈冲洗过的已经几乎看不出痕迹,市售皂依旧能看看出少许的痕迹。因此,藜麦手工皂的去污能力达到市售皂的程度,具有清洁能力。

3.2.4 藜麦手工皂的感官评价

随机请20位体验者根据外观、色泽、气味、清洁效果、润肤效果、泡沫等6项因素进行评分[16-17],赋分为1～10分,0分代表不满意,10分代表非常满意。结果见表4。

表4 藜麦手工皂的感官评价结果

结果显示,体验者对藜麦手工皂的外观、色泽、气味等均达到了满意的程度。

4 结论

本研究通过提取藜麦中的粗提物,将其加入手工皂的制作中,通过反复试验最终确定油脂比例为m(橄榄油)∶m(椰子油)∶m(棕榈油)∶m(藜麦提取物)=25∶25∶50∶10,以冷制法制得藜麦手工皂,通过检测得出藜麦手工皂的pH值及各项性能指标均达标,符合国家标准。且皂体美观,泡沫丰富,清洁效果良好。本研究为藜麦手工皂的工业生产提供了参考,也为挖掘藜麦的利用价值具有重要的作用。