羟丙基决明胶在无水牙膏中的应用研究

徐春生 陈丽娜 刘东辉 罗永丹

(1. 广州市倩采化妆品有限公司，广东广州 510897；2. 洛阳益生润精细化学有限公司，河南 洛阳 471000)

无水牙膏采用甘油、丙二醇、聚乙二醇等成分作为液相，不添加水、山梨(糖)醇溶液等液相成分，控制膏体中的游离水含量在微量水平，以确保一些特殊功效成分如生物活性玻璃等在牙膏膏体中的稳定性和效果。随着含特殊功效成分牙膏的市场需求进一步扩大，我国无水牙膏在未来将会有一个飞跃式的增长[1]。

无水牙膏配方技术的关键点是如何解决不含游离水的牙膏膏体增稠问题。牙膏中常用的增稠剂有：羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、卡拉胶、黄原胶、羟丙基瓜儿胶、卡波姆等。根据李江平等人的试验研究[2]，羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、卡拉胶、黄原胶、羟丙基瓜儿胶在甘油、丙二醇、聚乙二醇中均不增稠，而卡波姆在甘油、丙二醇、聚乙二醇中均增稠。目前市场上在售的无水牙膏均以卡波姆作为增稠剂。

决明子是豆科植物决明的干燥成熟的种子，是国家卫生部公布的药食同源物质。决明子最早见于《神农本草经》，现已收录到《中华人民共和国药典》之中，其味甘、苦、微寒，入肝经、肾经，具有降压、降脂、保肝、明目、抗氧化、抗衰老等功效[3]，在我国民间已有悠久的应用历史。

决明子含蒽醌类、吡酮类、多糖类等物质，决明子多糖是决明子中具有医疗保健作用的主要成分之一[4]。决明子多糖的化学成分为半乳甘露聚糖，是由甘露糖以β-1,4糖苷键链接形成的长链分子结构，平均每5～6个甘露糖分子再接1个半乳糖分子，平均分子量范围为10万～30万道尔顿。以环氧丙烷为醚化剂对决明子多糖进行改性后，得到羟丙基决明胶，作为增稠剂可应用于食品、药品、化妆品等领域。

经过试验发现，羟丙基决明胶在甘油中具有较好的增稠性，可以应用于无水牙膏之中。由此进一步开展羟丙基决明胶的流变学研究，通过对粘度、稠度系数、假塑性因子的分析，确定羟丙基决明胶在无水牙膏中的用量范围。在此基础上，研制羟丙基决明胶体系的无水牙膏配方，并与卡波姆体系的无水牙膏进行对照。经过指标检测和存样架试分析，两个体系的无水牙膏均符合国家标准和批量生产的要求。

1 羟丙基决明胶的成胶性能研究

1.1 试验部分

1.1.1 主要试剂与仪器

羟丙基决明胶，食品级，洛阳益生润精细化学有限公司；甘油，牙膏级，益海嘉里集团。

NDJ-79型粘度计，同济大学机电厂；DV3T型流变仪，美国Brookfield公司；FA1104型电子天平，上海恒平科学仪器有限公司。

1.1.2 实验方法

1.1.2.1 对羟丙基决明胶甘油溶液的粘度进行测试

按照表1分别配制不同浓度的羟丙基决明胶甘油溶液，在室温下采用NDJ-79型旋转式粘度计测定其的粘度。

表1 羟丙基决明胶甘油溶液配置表

溶液配制方法：分别称取羟丙基决明胶和甘油样品，在烧杯中混匀，然后将溶液放置在1000r/min的搅拌速度下搅拌30min，接着，在38℃的条件下保温放置24h。

1.1.2.2 对羟丙基决明胶在非水溶剂溶液的粘度进行测试

依据无水牙膏的配方结构[2]，按照表2分别配制不同浓度的羟丙基决明胶非水溶剂溶液，在室温下采用NDJ-79型旋转式粘度计测试这些溶液的粘度。

表2 羟丙基决明胶非水溶剂溶液配置表

溶液配制方法：①将羟丙基决明胶在丙二醇或PEG600中预分散；②将甘油加热到55～60℃，再加入预分散液。800～1000 rpm下搅拌60min；③加盖，放置24h。

1.2 结果与讨论

1.2.1 羟丙基决明胶甘油溶液的粘度

表3 不同浓度的羟丙基决明胶甘油溶液的粘度

2.0%羧甲基纤维素钠水溶液的粘度为900～1200mPa·s[5]，由表3可知，羟丙基决明胶在甘油中具有非常好的增稠性，羟丙基决明胶甘油溶液粘度已经高于羧甲基纤维素钠水溶液粘度，由此说明羟丙基决明胶足以作为增稠剂形成稳定胶体，悬浮牙膏固相，保证无水牙膏膏体的稳定性。

1.2.2 羟丙基决明胶在非水溶剂中的粘度

表4 羟丙基决明胶非水溶剂溶液的粘度

根据牙膏配方工作的日常经验，牙膏胶水的粘度一般控制在1500～2500mPa·s[5]，由表4的数据可知，羟丙基决明胶在无水牙膏中的用量为1.0%～2.0%是比较适宜的。

2 羟丙基决明胶体系的无水牙膏研制

2.1 关键成分的选取

2.1.1 增稠剂

牙膏用羟丙基决明胶为淡红色或黄棕色粉末，其理化指标和卫生指标见表5。经过以上的流变学研究可知，其在牙膏中的用量一般为1.5%～1.6%，具体用量需要根据每个批号的粘度数据再进行适当的调整。

表5 牙膏用羟丙基决明胶的理化指标

为了进行新开发无水牙膏的质量对比，使用卡波姆956作为对照牙膏的增稠剂。卡波姆是一种交联型丙烯酸树脂，可由季戊四醇等与丙烯酸交联得到，因其具有非常好的稳定性与增稠性，且工艺简单，被广泛用于药品、化妆品等领域[7]。

2.1.2 生物活性玻璃

生物活性玻璃由二氧化硅、氧化钠、氧化钙、五氧化二磷等成分组成，在口腔中遇水或唾液后，在牙齿表面生成类似羟基磷灰石结构层，生物活性玻璃牙膏具有促进牙骨组织生长和再矿化、预防龋齿、封闭牙本质小管、减轻牙本质过敏、消除口腔异味、修复口腔黏膜等效果[8]。

2.2 无水牙膏的配方与制作工艺

按照表6的配方制作无水牙膏。具体工艺为：①将糖精钠、防腐剂放入甘油中溶解；②将增稠剂在丙二醇或PEG600中预分散；③将甘油加热到55～60℃，再加入预分散液，800～1000rpm下搅拌60分钟；④将胶水加盖，放置24小时；⑤将胶水加入制膏锅；⑥将二氧化硅、生物活性玻璃、月桂醇硫酸酯钠加入制膏锅；⑦关闭制膏锅，启动抽真空、搅拌、刮板，均质30min；⑧关真空，吸入香精；⑨开真空，继续均质15min后得到成品膏体；⑩将成品膏体灌入牙膏软管，分别在室温、45℃烘箱、-18℃冰箱中保存。

表6 无水牙膏的试验配方

2.3 无水牙膏的测试

按照国家标准《牙膏(GB/T 8372-2017)》的要求，对样品牙膏进行理化指标、微生物指标进行测试。选取具有相关感官评价经验的评价者，对牙膏口感进行试刷评价；同时，对样品牙膏进行45℃烘箱、-18℃冰箱的架试稳定性观察。

表7是两种体系无水牙膏的质量指标测试结果，均已经达到了国家标准《牙膏(GB/T8372-2017)》的要求。

表7 无水牙膏的质量指标与国家标准对照

两个样品牙膏经口感试刷评价，具有无水牙膏特有的发热感，在口腔中可以快速分散，刷后口感清洁，留香持久。

同时，两个样品牙膏分别经过3个月45℃烘箱的考核，1个月-8℃冰箱的考核，恢复室温后膏体无异常。

3 结论

羟丙基决明胶作为天然植物来源的增稠剂，在甘油和无水牙膏液相中都具有良好的增稠性，可以作为无水牙膏的增稠剂使用。

羟丙基决明胶体系的无水牙膏经过理化指标、卫生指标、架试稳定性测试和口感评价，与卡波姆体系的无水牙膏基本一致，均完全符合国家标准和批量生产的要求。