爽身粉用玉米淀粉的性质研究

安鸿雁，刘馨远，吴延东，赵国兴，唐宏阁

(1 玉米深加工国家工程研究中心，吉林 长春 130033；2 吉林中粮生化能源销售有限公司，吉林 长春 130033)



爽身粉用玉米淀粉的性质研究

安鸿雁，刘馨远，吴延东，赵国兴，唐宏阁

(1 玉米深加工国家工程研究中心，吉林 长春 130033；2 吉林中粮生化能源销售有限公司，吉林 长春 130033)

玉米淀粉替代滑石粉用于爽身粉。因玉米淀粉流动性较差，影响爽身粉感官指标。对玉米淀粉进行改性，通过改性前、后淀粉流动性指标对比，证明改性后淀粉的流动性有较大幅度提高。探讨流动性淀粉在爽身粉中的应用效果。流动性淀粉较玉米淀粉颗粒度小，完全可以满足爽身粉对粒度要求。确定爽身粉基料，复配爽身粉样品，对其感官指标进行评价，发现，结合生产成本考虑，流动性淀粉可替代比例40%效果最佳。

爽身粉；玉米淀粉；疏水性；流动性；流动性淀粉；天然聚合物

爽身粉是人体护肤品之一，广泛用于婴幼儿群体。旧生产工艺添加滑石粉，滑石粉来源于天然矿石，含有石棉杂质，有致癌[1-2]作用，且容易进入呼吸道，引起呼吸系统疾病。此外，滑石粉中还含有不可分离的铅，铅进入婴儿体内不易排泄，长期积于人体就会危害神经、造血及消化系统。玉米淀粉是天然聚合物，惰性强，绿色无危害。如用玉米淀粉替代滑石粉，则完全可以避免滑石粉带来的危害。

1 爽身粉用玉米原淀粉的性质研究

玉米原淀粉用于爽身粉，要保证具有一定吸水性，涂抹均匀，肤感爽滑细腻无颗粒感，这对淀粉的水分和细度指标提出了更高的要求。在实验室制备不同水分、细度的玉米淀粉，根据《中华人民共和国轻工行业标准-爽身粉感官评价标准》制定“评定标准”，由具有一定评定能力的实验评定人员进行评定，评定标准见表1，评定结果见表2和表3。

从评定结果可以看出：淀粉水分为8%～10%效果相对较好。水分过低，肤感较差，且扬尘严重；淀粉细度越高分散性越好，同时扬尘也越严重；不同水分和细度的淀粉感官评定效果都欠佳，说明仅从水分和细度两个指标上调整，还达不到爽身粉的特性要求。

表1 评定标准

表2 不同水分淀粉的评定结果

表3 不同细度淀粉的评定结果

2 流动性淀粉的制备

2.1 实验试剂及仪器设备

实验原料及仪器：玉米淀粉，中粮生化能源(榆树)有限公司；辛烯基琥珀酸酐(OSA)，南京古田化工有限公司；Al2(SO4)3，北京化工厂；NaOH，北京化工厂；NaCl，北京化工厂；HCl，北京化工厂。

实验设备：FE20 pH计，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；DKB-501A电热恒温水浴槽，上海森信实验仪器有限公司；置顶式搅拌器，广州仪科实验技术有限公司；C400真空泵，德国优莱博技术(北京)有限公司；DHG-9140A恒温干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；CX31型生物显微镜，日本奥林巴斯株式会社。

2.2 实验方法及步骤

先将淀粉配成35%的淀粉乳，置于30 ℃恒温水浴槽内，在搅拌状态下，利用3%浓度碱液调pH值至8.0左右，在1 h内滴完2%辛烯基琥珀酸酐(OSA)。反应过程中维持pH值8.0左右。反应结束后，用6%盐酸调pH值至中性，抽滤、水洗、烘干制成淀粉酯。再将淀粉酯配成35%的淀粉乳，用3%浓度碱液调pH值至5.0左右，加入1%的硫酸铝，维持反应时间0.5 h，抽滤、水洗、醇洗、烘干制成流动性淀粉。

2.3 流动性评价指标

2.3.1 活化指数

活化指数越高表明粉体疏水性越强[3]，淀粉反应越均匀。测试方法：取10 g淀粉样品，置于盛有100 mL蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒搅拌5 min后静止1 h，刮去上层漂浮淀粉，将沉入烧杯底的物料过滤烘干称重。

活化指数H计算公式如下：

H=(样品总重量-沉底样品重量)/样品总重量×100%

2.3.2 润湿接触角

润湿接触角越大，表明粉体的疏水性越强。测试方法：将淀粉样品压成片状，将水滴在样品表面，通过JY-82型接触角测定仪测量，取相同条件下测试3次的平均结果。

2.3.3 休止角、平板角

休止角、平板角大小反映粉体颗粒之间相对运动的自由程度，角度越小，流动性越好。测试方法：利用BT-1001粉体测试仪，仪器自动进料、处理并计算角度。

2.3.4 流动时间

流动时间是一种评价粉体流动性的指标。流速越快粉体的流动性越强。测试方法：依据GB15060-2002标准。

3 流动性淀粉用于爽身粉的性质研究

3.1 疏水性分析

依据活化指数测试方法，测得玉米原淀粉的活化指数为0，改性后淀粉的活化指数为96.89%，其图片如图1所示。从图1可以看出，活化后的淀粉颗粒几乎全部漂浮在水上面，玉米原淀粉颗粒则几乎全部沉入水底。依据润湿接触角测试方法，测得玉米原淀粉的润湿接触角为36°，改性后淀粉的润湿接触角为116°。这与活化指数评价依据的测试结果完全相符，说明改性后的淀粉疏水性大幅提高。

图1 玉米淀粉(a)与改性后淀粉(b)在水中的照片

3.2 流动性分析

分别对玉米原淀粉及改性淀粉的休止角、平板角、流动时间进行测试，其结果(3次平均)如表4所示。

表4 玉米淀粉与改性淀粉的测试比较

从表4可以看出，改性后淀粉的休止角、平板角都有大幅降低，说明淀粉的流动性有明显改善，流动时间也从247 s降到98 s，这与休止角、平板角的评价结果相符。

3.3 颗粒粒度分析

在爽身粉应用中，颗粒的粒度是影响爽身粉性能的一个重要因素，它对爽身粉的涂抹感有影响。粒度过大会产生颗粒感，颗粒过小会导致粉体在使用过程中产生扬尘现象，对使用者，特别是婴儿呼吸系统产生不良后果。因此，爽身粉所用基料要求有一个合适的粒度分布范围，这样可以保证使用的安全性和稳定性。

图2 BT-2001(Dry)结果比较报告

样品名称01-玉米原淀粉/μm02-品牌爽身粉/μm03-流动性淀粉/μmD37．1466．2086．132D109．6298．2168．107D2512．3810．2610．03D5016．0512．8112．39D7520．5115．6814．90D9025．1918．3217．24D9831．4521．7520．11

图2为玉米原淀粉、流动性淀粉、某品牌爽身粉的粒度分布图。从图2可以看出，流动性淀粉粒度分布区间同品牌爽身粉粒度分布区间相似，达到了爽身粉对粒度要求。而玉米原淀粉粒度分布区间明显大于爽身粉粒度分布区间，涂抹时势必会有产生颗粒感，爽肤效果不理想。

通过显微镜观察，玉米原淀粉的平均粒径15.35 μm，流动性淀粉平均粒径13.20 μm，与表5的颗粒分布评价结果相符。改性后的淀粉粒度缩小，是因为与Al3+离子交联后，破坏了淀粉颗粒表面羟基与水分子形成的氢键，使得淀粉的平衡水减少，引起淀粉颗粒的收缩[4]。

3.4 用于爽身粉中的感官评价

以流动性淀粉和玉米原淀粉为主要基料，实验室复配爽身粉样品做感官评价。复配方法：常温条件下，称取定量的各粉体基料，充分混合并搅拌均匀，过180目标准筛，得到流动性淀粉添加比例不同的五个样品，详见表6。

表6 爽身粉配方

爽身粉的评价需要皮肤的直观感觉，因此，从粉体、色泽、分散性、皮肤白感、肤感等五个方面对样品的品质进行评定，评定标准[5]见表7。

表7 爽身粉的感官评价标准

续表7

皮肤白感20无明显泛白稍微泛白泛白严重8～105～71～4分散性30均匀细腻，无团聚稍均匀，少许颗粒存在不均匀，粉体团聚严重8～105～71～4肤感30粗糙，无干爽感干爽油腻1～56～101～5

样品由具有一定评分能力和经验的人员按照“评分标准”进行评分，得到的结果取加权平均值，最终分数折合成十分制，具体评价结果见表8。

表8 五种样品的感官评定结果

从表8可以看出，五种样品在粉体、色泽上差别不大；而在皮肤白感、分散性及肤感上呈现出较大差别。没有加入流动性淀粉的样品，其皮肤白感、分散性和肤感普遍较低。因为玉米原淀粉本身的亲水性、不易分散性，使得在涂抹时容易聚团，产生较强白感，使人感觉体验值下降。随着流动性淀粉的加入量增加，其分散性呈上升趋势，3号和4号两者差别主要在肤感上有较大提升，当流动性淀粉继续增加时，肤感反而下降。这是因为涂抹之后的干燥感觉加重。从评价结果看，3和4号样品总体效果较好，但从生产成本考虑，3号样品即能达到爽身粉的要求，也能降低生产成本。综上所述，在爽身粉复配过程中流动性淀粉添加量在40%时效果最佳。

3.5 研究结果讨论

从淀粉分子结构上分析，淀粉分子是由多个葡萄糖分子脱水聚合而成。分子中含有大量羟基，亲水性较强，遇湿易出现结团、结块现象。尤其分子间存在的范德华引力、氢键作用力，使单一淀粉颗粒倾向于互相凝聚成较大颗粒，从而阻碍了淀粉颗粒的自由流动。故原淀粉用于爽身粉涂抹不均匀，爽滑度差，影响肤感。

流动性淀粉是在淀粉颗粒表面引入辛烯基疏水性基团，再通过与铝离子交联，最大限度屏蔽掉淀粉分子上的羟基，使其亲水性迅速减弱，淀粉颗粒间的氢键、范德华等分子间作用力大幅降低，宏观上就表现出良好的流动性。同时，由于辛烯基的存在，淀粉分子还具有一定的疏水性。流动性淀粉独特的流动性和疏水性，使其在干燥状态下淀粉颗粒能自由流动，其流动形态与液体形态非常相似，与水混合很难形成悬浮液，而是浮在水面，保持干燥状态。用于爽身粉中可减少油腻感，分散均匀，使皮肤更柔软、干爽。

美国Caldwell和Wurzburg于1953年就研制成功流动性淀粉(辛烯基琥珀酸淀粉酯)，并申请了专利[6]。中国浙江省何国庆、陈启和等也于2006年，申请了制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的专利[7]。流动性淀粉是疏水改性的天然聚合物，绿色安全，制备工艺成熟，在化妆品、纺织、医药行业得到广泛应用。

4 结 论

(1)玉米淀粉分子上的羟基与辛烯基琥珀酸酐水解后产生的羧基发生反应，生成淀粉酯，再利用金属铝离子取代淀粉表面上的羧基氢原子，生成流动性淀粉。其流动性具备爽身粉的指标要求。

(2)流动性淀粉替代滑石粉用于爽身粉，其粒度分布符合爽身粉对粒度的要求。在感官评价中，对粉体、色泽影响不大；对皮肤白感、分散性和肤感影响较大。在确定其基料配方和流动性淀粉情况下，流动性淀粉添加量为40%时，其成品的使用效果及生产成本最佳。

5 展 望

改性淀粉具有功效稳定、适应面广和绿色、无副作用等特点，用于化妆品行业有很大发展潜力。但目前对其开发利用尚未成熟，市场上关于变性淀粉原料的化妆品种类也较少，淀粉改性后用于化妆品的技术有待深入开发。

[1] 冯惠敏,杨怡华.化妆品中石棉含量检测方法[J].中国非金属矿业导刊,2009(3):26-30.

[2] 李德辉,陈永康.利用TEM鉴定爽身粉中石棉方法的研究[J].化学工程师,2011(4):4-6.

[3] 郑水林.粉体表面改性.2版[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:258-259.

[4] 仇耀芳,何小维,黄强.高流动性淀粉的制备及其性质研究[J].粮食与饲料工作,2013(1):30-33.

[5] QB/T1859-2004 中华人民共和国轻工行业标准-香粉、爽身粉、痱子粉[S].

[6] Caldwell C G, Wurzburg O B. Polysaccharides derivative of substituted dicarboxylic acids [P].US.Pat.2661349.1953.

[7] 何国庆,陈启和,宋晓燕.辛烯基琥珀酸淀粉酯的生产方法[P].中国专利:CN.200610154618.9, 2007.5.16.

Investigation on Properties of Corn Starch Used in Baby Powder

ANHong-yan1,LIUXin-yuan2,WUYan-dong1,ZHAOGuo-xing1,TANGHong-ge1

(1 National Engineering Research Center of Corn Deep Processing, Jilin Changchun 130033;2 COFCO Bio-chemical Division, Jilin Changchun 130033, China)

Corn starch is used to substitute for talcum powder in toilet powder. The poor flowability of corn starch affects baby powder’s sensory indexes. Corn starch was modified by modified starch before and after the liquidity index comparison, result proved that modified starch liquidity was improved to a great extent. The effect of the modified starch used in baby powder was discussed. The granule size of flowability starch was smaller than that of corn starch, which could completely meet the requirement to particle size of baby powder. After determining the talcum powder binders, compounding with talcum powder samples, evaluating the sensory index and combination with the production cost, it was found that liquidity starch 40% was the best alternative ratio.

toilet powder; corn starch; hydrophobicity; flowability; flowability starch; natural polymer

TQ920.4

A

1001-9677(2016)022-0062-04