影响液体洗涤剂中色素稳定性因素的探讨

刘 晓

（南风化工集团股份有限公司技术中心，山西运城，044000）

影响液体洗涤剂中色素稳定性因素的探讨

刘 晓

（南风化工集团股份有限公司技术中心，山西运城，044000）

阐述了影响液体洗涤剂中色素稳定性的内部因素和外部因素，并对两类天然色素的变色/褪色行为和机理进行简要分析，以期为今后的液体洗涤剂配方中选用色素的筛选工作和液体洗涤剂配方调整以及色素改性提供参考依据。

液体洗涤剂；色素；稳定性；变色机理

全球洗涤剂用品正朝着无磷化趋势发展、由洗衣粉向液体洗涤剂发展、多功能复合型发展以及从普通型向浓缩型发展，预计液体洗涤剂的市场份额将逐步扩大[1]。随着多元化需求的不断增长，五颜六色的液体洗涤剂产品屡见不鲜，而将色素加入至液体洗涤剂中主要起到以下几个方面的作用：遮盖产品原料的某种颜色；增加产品美感，让使用者在使用时心情愉悦；传递产品的功能信息和产品理念。常见色素的分类如表1所示。品质优良、性能稳定的色素加入液体洗涤剂产品后，在保质期内不仅能保持与产品协调一致的颜色，而且不会导致产品的感官指标发生改变、影响产品质量指标。

由于色素色泽不稳定，使用过程中易受外界各种因素影响，实际应用时洗涤剂和色素配伍过程中常出现变色、褪色甚至分层等现象，让人产生产品变质的错觉，导致商品价值大打折扣。究其变色的原因可能有两种：一是色素中的一些组分和洗涤剂中的某些组分发生了反应；二是洗涤剂所提供或者使用的环境使色素中的某些组分自身发生了变化或者组分之间发生化学反应，从而导致色素稳定性出现问题。因此，在为液体洗涤剂挑选色素时，研发工作者们不仅要对色素本身的组分及化学性质非常了解，还要与洗涤剂配方进行匹配，通过稳定性试验来筛选合适的洗涤剂色素。本文将就影响色素稳定性的常见因素做一简要阐述，以期为之后的洗涤剂配方研究工作提供参考依据。

表1 常用色素的分类

1 洗涤剂基质影响

各种色素溶解于不同溶剂中，可产生不同的色调和强度，尤其是两种及以上合成色素复配使用时，情况更为显著。如一定比例的红、黄、蓝三色混合物，在水溶液中色度较黄，而在50%酒精中色度较红。因而色素的添加与基质的颜色也有一定关系。有些色素的添加需要和洗涤剂基质颜色“相配”，以便使基体颜色更加鲜亮或者减弱。

1.1 pH的影响

绝大多数色素在溶液中的色泽与溶液的pH值有关，很多色素会随着酸碱条件的改变而发生变化，如赤鲜红在pH值小于4时会沉淀，板栗仁黄色素在过酸条件下颜色为草绿色，且酸性越大颜色越浅[2]；红曲黄色素在酸性条件下黄色鲜艳，在中、碱性条件下逐渐变成红褐色[3]。一般来说，色素在一定的pH值范围内需保持特定的色泽，在使用色素过程中要注意其适用的酸碱度。如玫瑰茄红色素适用的pH值范围较窄，一般为3～5，而栀子黄色素适用范围则较广，在3～11之间，这都是由各自的结构性质决定的[4]。如果体系配方中存在酸碱，需在配方中和完成后再加入色素或者加入某些护色剂以防最终洗涤剂产品出现变色情况。

1. 2氧化还原的影响

液体洗涤剂配方一般含有表面活性剂、碱性助剂、增白剂、螯合剂以及去离子水，为保证洗涤剂的去污效果，有时候需要加入氧化剂和还原剂，这对色素保持稳定性来说也是个很大的挑战，如红蓝草紫色素在H2O2溶液中会被漂白，而加入柠檬酸会导致酸与红蓝草紫色素发生反应从而产生降解[5]。因而对不同的液体洗涤剂体系应该选用合适的色素，或者在洗涤剂基质中加入护色成分对所选用的色素进行保护。

1.3 香精的影响

有时由于香型需要而不得不添加某种易变色的香精，这种情况下首先要清楚此种香精在加入洗涤剂后会变成什么样的颜色，所形成的颜色与洗涤剂本身要求的色相是否一致；若一致，最终叠加形成的颜色能否满足产品设计要求。而由于香精的复杂性，尽管加入量非常少，但是其对洗涤剂产品的颜色影响却至关重要，因而洗涤剂在色素选择中要特别注意这点。

2 外部环境的影响

此处所说的外部环境，不是通常意义上的“自然环境”，而是特指洗涤剂使用或者运输过程中所处的“环境”。

2.1 温度的影响

由于各地气候差异，为保证在各地液体洗涤剂产品的品质如一，对液体洗涤剂稳定性最常见的考察因素就是温度。通常情况下，高温对色素的影响很大，低温有利于色素稳定，有些混合色素在高温下极易分解或者组分间互相发生反应，从而导致变色或者褪色[2]。因而在实际配方操作中应尽可能在低温时加入色素，加入色素后产品最好不要再加热，而在运输或者存放过程中保持空间温度在一定范围内，避免高温环境，必要时采取通风等措施来降温。

2.2 光照的影响

光照包括自然日光照、紫外光照和白炽灯光照。多数的天然色素在紫外光照射下都会发生褪色，有的甚至放在室内受散射光照射也会褪色[3]。如柠檬黄和靛蓝拼色使用时，如受日光照射，靛蓝褪色较快，而柠檬黄则不易褪色[6]。自然光对色素具有很大的破坏性，应当尽量避免洗涤剂产品受到光的直射，在生产、运输、销售以及贮存过程中均应避光保存，可以考虑尽量将液体洗涤剂的包装设定为非透明包装。

2.3 金属离子的影响

自来水中含大量的钙镁离子等金属离子，而大多数色素对这些是很敏感的。不同金属离子对天然色素稳定性的影响不同，有的可以使色素褪色，但有的反而可以起到稳定色素的作用。通常Na+、Ca2+、Mg2+对一些色素稳定性及色泽影响不大，，而Al3+、Cu2+、Pb2+、Fe3+对色素则有破坏作用，如红曲黄、黑加仑、板栗仁色素和红蓝草紫色素等[2,5]，因而在实际应用中对不同金属离子要区别对待。

3 多重因素影响

很显然，对色素的影响因素并不一定是单独存在的，很有可能是两个因素或更多因素共同影响导致其不稳定。比如所有色素在酸碱条件下与金属接触后褪色会加快，高温下这种影响更甚。而使用混合色素复配使用时应考虑色素间和环境等的影响，如靛蓝和赤藓红混合使用时，靛蓝会使赤藓红更快地褪色。而柠檬黄与靛蓝拼色时，如受日光照射，靛蓝褪色较快，而柠檬黄则不易褪色。高温能加速无色花色素在酸性条件下的氧化反应导致三角枫变红[7]。鉴于此，在为洗涤剂产品挑选色素的时候要考虑多方面因素的影响。

4 影响机理探讨

色素的性能与其化学结构密切相关，要稳定色素首先必须从色素稳定性和色素结构的关系入手，通过改造色素化学结构和添加色素稳定剂[3]等措施来达到稳定色素的目的。天然色素按照“二分法[8]”大致分为两类：即具有长链共轭结构的脂肪类，比如番茄红色素、玉米黄色素等；具有共轭体系结构的芳香类，如高粱皮红色素、红花黄色素等。其中，前者在光照、氧化、介质极性改变时会发生褪色，后者受pH、金属离子的影响较为严重，常常会失去原有色泽变成深褐色或浓茶状，更有甚者会有沉淀生成。这是由于脂肪族天然色素结构中双键的π键很容易受光、氧、亲电试剂（如路易斯酸、金属离子）等的催化氧化、水解重排导致结构改变从而褪色；芳香族天然色素分子结构中除了存在较稳定的共轭芳香族结构外，还存在酚羟基，这导致在不同pH作用下共轭芳香族结构发生重排，同时酚羟基易与许多金属离子螯合发生金属离子配位反应[7]，致使色素溶液发生变色现象甚至有沉淀生成。

5 结语

为洗涤剂挑选色素时，我们不仅要对所添加洗涤剂产品的制造工艺、组分及其化学性质非常熟悉，还要对所添加色素在多种极端条件下进行稳定性实验分析，每个极端条件考察周期有几个月时间，而在某些情形下，由于色素颜色变化比较缓慢，需要留下照片之类存档进行后续比对，因而整个考察过程比较庞杂，需要足够的耐性来处理遇到的各种问题。

今后，除了要研制开发洗涤剂的配方外，还要加强对色素资源的开发探索，筛选出尽可能多的稳定性好、成本经济低廉的色素；同时，要进一步研究色素分子的结构及其稳定性的影响因素，对其进行相应的改造和修饰，以提高色素的稳定性和适用性，拓宽其使用范围，以更好地应用于液体洗涤剂产品以及其他类型的产品中。

[1] 雷秋芬, 于文. 中国衣用液体洗涤剂行业面临的机遇和挑战[J]. 日用化学品科学, 2008,31(1):8-10.

[2] 陈德经. 板栗仁色素的稳定性研究[J]. 食品科学, 2006,27(10):155-158.

[3] 杨玲, 江丹, 周波, 等. 环境因素对红曲色素稳定性的影响及其光稳定性提高的方法[J]. 食品研究与开发, 2009,30(5): 186-188.

[4] 乔华. 天然食用色素色泽稳定性的研究及应用[D]. 太原:山西大学,2006.

[5] 蒋红芝, 义崇宽, 杨昌鹏, 等. 红蓝草紫色素稳定性的研究[J]. 湖北农业科学, 2012,51(19):4355-4360.

[6] 徐怀德. 色素的种类及应用[J]. 农村新技术, 2009(6):23-25.

[7] 高建民, 张璧光, 常建民. 三角枫在干燥过程中变色机理的研究[J].北京林业大学学报, 2004,26(3):59-63.

[8] 刘淑玲. 天然色素结构与行为关系的研究季应用[D]. 太原:山西大学, 2004.

Discussion on Factors Affecting Pigment Stability in Liquid Detergent

Liu Xiao
(Technology Center of Na fi ne Chemical Industry Group CO., Ltd, Yuncheng 044000, Shanxi, )

The internal factors and external factors in fl uencing the stability of the pigment in the liquid detergent are separately addressed, and the color changing/ fading behavior and mechanism of the two kinds of natural pigments are brie fl y analyzed, which provides a reference frame for the selection of pigment in the future liquid detergent formulation and the adjustment of liquid detergent formulation and the modi fi cation of pigments.

liquid detergent; pigment;stability; color-changing mechanism

TQ649

A

1672－2701（2017）10-51-04

刘晓女士，助理工程师，主要从事日用化学品方面的研究工作。E-mail：isisxiao@163.com。