浅谈蚕丝蛋白的水解工艺在化妆品中的应用

浅谈蚕丝蛋白的水解工艺在化妆品中的应用作者：蒙涛张鹏洪继杉

来源：《科学与财富》2016年第02期

摘要：随着人们生活水平提高，化妆品几乎成为人们日常生活中不可缺少的生活必需品，人们对化妆品的品质要求日渐趋向于天然、营养、无刺激性等等。鉴于此，有关蚕丝蛋白用途方面的研究也日益受到了科研人员的关注，本文就蚕丝蛋白的水解工艺及在化妆品方面的应用进行了初步探讨。

关键词：蚕丝蛋白;化妆品;应用

1蚕丝蛋白

蚕丝蛋白主要由丝素蛋白和丝胶蛋白组成。丝素蛋白约占蚕丝总质量的70%，丝胶蛋白约占30%。蚕丝蛋白应用在化妆品上，是目前化妆品中最好的原材料之一，无毒副作用，与人体的亲和性好，对皮肤无刺激，无过敏反应，渗透力强。有资料显示：蚕丝蛋白10s 左右就可被人体细胞所吸收;还能吸收紫外线，具有抵御日光辐射的作用;丝肽还能抑制皮肤中黑色素的生成，相对分子质量小的丝肽对黑色素生成的抑制更为有效。蚕丝中含有多种氨基酸和蛋白质。明代的李时珍在他的医学巨著《本草纲目》中就有：天然蚕丝可以使皮肤变美，消除黑斑，还能治疗化脓性皮肤病。蚕丝蛋白质制品在未来化妆品中的应用会有很大的发展。

2 蚕丝蛋白水解工艺的实验原理

在碱性环境中，蚕丝蛋白中的氨基酸与碱结合而游离成阴离子，它是一种两性电解质。改变溶液的pH值，可使氨基酸呈电中性，即带相等的正、负电荷，此时溶液的pH 值即为该氨基酸的等电点，这时水分子不仅能进入丝素的非结晶区，而且还能进入结晶区，这样就削弱了多肽链间的范德华力，溶剂的作用还可以使丝素大分子的多肽链部分发生断裂，强烈的碱性使丝素发生无限膨润而成粘稠溶液，同时又破坏了丝素紧密有序的聚集态结构，使之变为疏松无序的结构。这样蚕丝蛋白就水解了。

3蚕丝蛋白的水解实验

3.1 实验材料

选用优质上等的蚕丝。

3.2 实验仪器

反应罐（小型常规WDF型反应釜）、温度计（0～100℃3支）、真空抽滤机、天平、烧杯（500mL、200mL 各2个）、锥形瓶（200mL2个）、量筒（500mL、200mL各1个）、玻璃棒3 个。

3.3 实验方法

（1）蚕丝水解

称取100质量份蚕丝，将其放入搪瓷反应器中，加入适量去离子水后，加热、加碱，并不断的调节pH 值，使蚕丝充分水解，然后常温冷却、调节浓度、脱色、除杂、过滤、贮存备用。其工艺过程如下：蚕丝→加水→加热→跳PH值→水解→冷却→调节波→美度→脱色→除杂→抽滤→贮存。

（2）蚕丝蛋白的添加过程

油相（恒温85℃、乳化）→水相（恒温85℃、乳化）→搅拌→调节PH→ 搅拌→冷却（加入香水）→包装

4 实验结果讨论

4.1 pH对水解程度的影响

pH值的大小直接影响蚕丝水解的收率，经反复实验，蚕丝在酸性或中性条件下几乎不会水解，在碱性条件下可快速水解。碱性越强，丝蛋白水解速度越快，收率越高。

4.2 温度对反应程度的影响

pH 值一定时，温度直接影响着水解液的收率和颜色。较高的温度可使蚕丝水解速度加快，但是水解后的丝蛋白颜色呈深棕色且水分蒸发较快。较低的温度在同样时间里水解不完全，收率低。因此，控制适宜的水解温度，可得到金黄色的丝蛋白水解液。

4.3 反应时间对反应程度的影响

在pH 值一定的条件下，反应时间愈长，蚕丝蛋白水解量越大，但水解液颜色愈深，且并不是水解时间越长收率越高。

从以上结论可以推断出，蚕丝蛋白水解过程中，反应速度与反应时间、溶液pH、反应温度、溶液浓度均有关，在一定条件下，增大溶液pH 和反应温度，延长反应时间、降低反应物的浓度都有助于增大蚕丝蛋白水解速率和程度。

4.4 表面活性剂的选择

化妆品应选用稳定性能好、对皮肤刺激性小、安全性高的表面活性剂。非离子表面活性剂由于刺激性低，在较宽的pH值范围内稳定性，与其他类型表面活性剂及化妆品中的其它成分有良好的相溶性，且易根据HLB值选择适宜的乳化剂，所以在化妆品中应用广泛，本配方中选用的硬脂酸即是非离子表面活性剂，这也是根据被乳化物质，即硬脂酸的结构考虑的结果。

为了降低HLB 值表面活性剂的刺激性，常采用复配表面活性剂，复配时应综合考虑、全面分析。

4.5 色素对化妆品的影响

蚕茧品质不高、水解液泛黄色，可导致化妆品成灰色，膏体无光泽，感观效果不好，达不到美白效果。可用物理或化学的方法脱去大部分色素或直接选用上好的白色蚕茧作原料，增加产品的亮度。

4.6 气泡对化妆品的影响

在化妆品乳化过程中，最难解决的就是气泡的问题。蛋白质在高温下易产生气泡，它是影响产品品质的一个重要因素。在乳化过程中产生大量气泡可导致产品淤锅，造成损失，同时也易染菌，使产品没有光泽。

采用正确的乳化工艺，以及加强在常温下对半成品的搅拌可除去大部分气泡。如果有条件添加环状糊精就可迅速消泡。该产品还可以延长产品的贮存期，代替表面活性剂，减少刺激，杀菌等。

4.7 碱液浓度对化妆品的影响

在反应时，浓度较高的碱液和硬脂酸接触即产生透明颗粒状硬脂酸皂，将产品再次加热80～90 C时成液态，按前述规定冷却至所需温度，粗颗粒便可大大减少或消失。

4.8 硬水对化妆品的影响

在化妆品生产过程中，如果使用硬水就可能导致破乳（出水）现象。那是因为硬水中所含的钙、镁、钠盐可以破坏蚕丝蛋白周围的水膜，同时又中和了蛋白质分子的电荷，因此使蛋白质产生沉淀，这种现象被称为盐析现象。此外，生产过程中搅拌速度过快、搅拌时间过长或出料温度过低，都会造成膏体稠度降低而影响乳化体系的稳定性。所以在做化妆品时，一定要使用精制纯水或蒸馏水。

4.9 pH值对水解过程和化妆品的影响

水解液在碱性条件下可以快速溶解。碱性的强弱不同，溶解的速度也不相同。同时化妆品中pH值也要符合化妆品的要求，碱性太强不但不能美白、保护皮肤，还可能导致皮肤被强碱灼伤。在调节pH值时最好使用毒副作用比较小的乳酸或柠檬酸等。

4.10 设备对化妆品的影响

设备是影响产品品质的关键因素之一。控制温度、搅拌速度都是影响产品品质的重要环节，所以生产过程中一定要严格控制乳化温度和搅拌速度，选用好的温控设备和搅拌设备。乳化设备最好是密封的，否则会导致产品淤锅，影响收率。

4.11 微生物对化妆品的影响

蚕丝蛋白含有蛋白质、氨基酸等营养成分较高的物质，为霉菌、细菌等微生物的滋生、繁殖提供了良好的生长条件。所以在生产过程中，一定要无菌操作，否则会影响产品品质，对人体造成危害。

4.12 贮存方式对化妆品的影响

贮存不当也会引起膏体变粗或出水，这是因为硬脂酸钾在水中的溶解度随温度降低而变小，乳化体系被破坏，严重时膏体就变粗并伴随出水。通常采用加防冻剂的方法来解决。

5 结语

蚕丝蛋白的独特功效和安全性越来越受到国际美容界的青睐，它作为生物医学修补材料及生物防毒材料具有很好的开发潜力。水解丝蛋白制品将成为本世纪化妆品行业的一颗璀璨的明星。