王春杰 王運生 劉廣路 朱莉莉 張輝

摘要：本文分析了化妝品常見原料，并從化學結構的角度對基質原料、輔助原料和功效原料進行了概括性的介紹，化妝品原料很多屬于有機化合物，化妝品原料屬于有機化學科學研究的范疇。作者針對有機化學教學過程中重理論、輕實踐的現(xiàn)象，提出通過介紹化妝品原料分類、結構和用途，增加學生理論聯(lián)系實際能力，為培養(yǎng)應用型人才夯實基礎。

關鍵詞：化妝品 原料 有機化學 教學

根據(jù)我國《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》，化妝品是指以涂擦、噴灑或者其他類似的方法，散布于人體表面任何部位（皮膚、毛發(fā)、指甲、口唇等），以達到清潔、消除不良氣味、護膚、美容和修飾目的的日用化學工業(yè)產(chǎn)品。近年隨著社會經(jīng)濟文化的快速發(fā)展和人類生活品質的不斷提高，化妝品作為重要的日用品，其需求顯著增加，而且化妝品行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，化妝品已然成為新研究熱點?；瘖y品配方和化妝品原料是化妝品研究的主要內容，隨著人們對健康的意識日益增強，化妝品原料成為最近幾年研究的熱點。

一、化妝品原料及分類[1，2]

化妝品是由各種化妝品原料合理調配，經(jīng)加熱、攪拌和乳化等生產(chǎn)程序加工而成的混合物。化妝品原料種類繁多、性能各異，衛(wèi)生部《中國已使用化妝品成分名單（2015年版）》中化妝品原料已經(jīng)有近9000多種。根據(jù)化妝品的原料性能和用途，通?？砂鸦瘖y品原料分為基質原料、輔助原料和功效原料三大類，其中基質原料主要包括油性原料、粉質原料、水溶性原料和表面活性劑等用量比例比較大的原料，輔助原料主要包括色素、香精香料、防腐劑和抗氧劑等用量不大但是也很重要的原料，功效原料主要指具有具體功能的原料，如具有保濕、防曬、美白祛斑、抗衰老等功能的原料。

1.1 基質原料

油性原料應用廣泛，常見的油、乳、霜、膏等劑型的基質材料都含有油性原料，主要起滋潤、柔滑、護膚、護發(fā)等作用。油性原料來源廣泛，包括羊毛脂、蜂蠟、橄欖油、蓖麻油、麻油、茶油等天然的動植物類，以及羊毛脂衍生物、硅油、角鯊烷等半合成和合成原料，其化學結構化學成分屬于脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、碳氫化合物、聚醚類化合物。

粉質原料主要用于粉末狀化妝品，主要起到遮蓋、滑爽、附著、延展、柔焦等作用。粉質原料有鈦白粉（TiO2）、滑石粉（含水硅酸鎂鹽，分子式Mg3SiO10（OH）2）、高嶺土（天然的硅酸鋁鹽，分子式Al2S2O5（OH）4）、碳酸鈣（CaCO3）等為代表的無機粉質原料和硬脂酸鎂、聚乙烯粉、聚苯乙烯粉等為代表的有機粉質原料。

水溶性原料是液狀、乳狀、膏狀等多種制品配方中不可缺少的一類主要組成部分，主要起溶解作用，主要是水、醇類、酯類（主要用于成膜）和酮類（丙酮用于指甲油）等，經(jīng)常用在化妝品中的醇類主要有乙醇、甘油、丙二醇、丁二醇等。

表面活性劑是化妝品中非常重要的基質材料，除了能使油-水分散體系保持均一穩(wěn)定（乳化作用）外，還有去污、潤濕、發(fā)泡、消泡、防腐等功能。根據(jù)離子型態(tài)，表面活性劑可以分為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子表面活性劑。從化學結構上看，陽離子表面活性劑主要是十二烷基二甲基芐基氯化銨（潔而滅、苯扎氯銨）等季銨鹽或胺鹽類;陰離子表面活性劑主要是長鏈脂肪酸、硫酸、磺酸或磷酸的堿金屬鹽、堿土金屬鹽，如脂肪酸皂、十二烷基硫酸鈉;兩性表面活性劑包括氨基酸型、咪唑啉型、甜菜堿型等;非離子表面活性劑有失水山梨醇脂肪酸酯（司盤）、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐溫）等。

1.2 輔助原料

化妝品中的輔助原料所占比例較小，但也很重要，決定著化妝品的色、香、穩(wěn)定等特性。

色素可以改變化妝品顏色的物質，分為染料和顏料。染料是指溶解于水或醇及礦物油，并能可以溶解狀態(tài)使物質著色的色素，顏料是指不溶于水、醇或油等溶劑的著色粉末（沉淀）性色素，一般具有較好的著色力、遮蓋力。色素分為合成色素、無機色素、天然色素和珠光色素。合成色素從化學結構上看，有偶氮類、三苯甲烷類、喹啉類、蒽醌類、靛藍類等，無機色素有鈦白粉、鋅白（ZnO）、滑石粉、高嶺土、碳酸鈣、碳酸鎂（MgCO3）等白色顏料和氧化鐵（組成不同顏色有：黃色（Fe2O3·H2O）、棕色、紅色（Fe2O3）、黑色（Fe3O4））、炭黑、氧化鉻綠、群青等彩色顏料。天然色素，也稱對植物性色素，主要從自然界的動植物中提取，由于工藝復雜、來源少、價格昂貴，大部分被合成色素代替，用于化妝品這類色素有β-胡蘿卜素（含多個碳碳雙鍵的共軛烯烴）、類胡蘿卜素、胭脂紅（蒽醌）、天然綠等。珠光色素有天然魚鱗片、氯氧化鉍、云母等。

大部分化妝品都具有一定清新怡人的香氣，香氣是通過添加香精所賦予的，而香精是各種香料經(jīng)過調配混合而成。香料主要分為天然香料和合成香料。天然香料分為動物香料和植物香料，動物香料主要有麝香（主要成分麝香酮（3-甲基環(huán)十五酮））、靈貓香（主要成分靈貓酮（9-環(huán)十七烯酮））、海貍香（主要成分生物堿和吡嗪）、龍涎香（主要成分龍涎香醇和甾醇）;植物香料主要是萜類、芳香族化合物、脂肪族含氧化合物等。合成香料有烴類、醇類、酚類、醚類、醛酮類、酯類等。

防腐劑和抗氧劑主要是防止和抑制化妝品在使用、存儲過程中的敗壞和變質。防腐劑起防止和抑制微生物的生長繁殖的作用，化學結構上分為醇類、酚類、羧酸酯類、酰胺類、季銨鹽類等。抗氧劑主要是為了防止和減緩酸敗，化學結構上分為酚類（如BHA、BHT、生育酚等）、醌類、胺類、有機酸、醇、酯類等。

1.3功效原料

功效原料，也稱功能性原料，是能賦予化妝品特殊功能的一類原料。隨著化妝品技術發(fā)展，功效性化妝品越來越多，目前比較常見的幾類功效原料如下。

皮膚角質層的應在含水量10%-20%，低于10%皮膚會干燥、粗糙、皴裂。所以很多護膚品中都含有保濕劑。保濕劑又濕潤劑，按化學結構分為脂肪醇類、脂肪酸及其鹽類、脂肪酸酯類、尿囊素等。脂肪醇類如甘油、1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、山梨醇、甘露醇、木糖醇、十八醇、油醇、羊毛醇等;脂肪酸及其鹽如乳酸鈉、吡咯烷酮酸鈉、海藻酸鈉、透明質酸（玻尿酸）等;脂肪酸酯類比較廣泛，可以在皮膚上形成細膩、潤滑膜。

防曬劑是能夠防止或減弱紫外線（主要是波長280-400nm紫外線）對皮膚傷害的成分，作用原理是散射、反射和吸收紫外線。鈦白粉、鋅白、滑石粉、高嶺土、碳酸鈣等無機物的防曬原理是散射紫外線;從化學結構上看，具有羰基共軛或者雜環(huán)等芳香族化合物，可以吸收紫外線，如水楊酸酯類、二苯酮衍生物類、三嗪類、苯并三唑類、肉桂酸酯類、對氨基苯甲酸酯類等。

美白祛斑劑是通過分解皮膚中的黑色素或者抑制體內黑色素的形成來達到美白效果的。美白化妝品原料作用原理有抑制酪氨酸酶活性、吸收紫外線、清除自由基，常見的有苯乙基間苯二酚、壬二酸、熊果苷及其衍生物、曲酸及其衍生物、二苯酮類、維生素C及其衍生物、泛酸及其衍生物、果酸及其衍生物等。

抗衰老化妝品主要是保護皮膚細胞免受外界環(huán)境刺激、清除細胞內多余的自由基、對皮膚細胞進行營養(yǎng)修復。這類原料包括超氧化歧化酶（SOD）、維生素E、二苯酮類、維生素A、泛酸及其衍生物、透明質酸等。

二、有機化學

有機化學是研究有機物結構、性質、相互轉化與應用的一門科學。最初，有機物是從有生命的動植物體中提取的，如酒、醋、糖、染料等。所有的有機物都含碳（C），大部分含氫（H），所以有機物定義為碳氫化合物及其衍生物。1828年，魏勒（W?hler F）在實驗室由無機物氰酸銨（NH4OCN）合成有機物尿素（NH2CONH2），從此有機物開啟了合成年代，目前每年有數(shù)萬計的新有機物被有機化學工作者合成出來。有機物的結構與性質密切相關，有機化學中一般按有機物的結構對有機物進行分類，按碳骨架分類如圖一，按官能團分類如圖二。

數(shù)量龐大的有機物存在于我們生活的方方面面，棉、麻、絲、毛屬于有機物，蛋白質、脂肪、淀粉屬于有機物，塑料、纖維、橡膠屬于有機物，藥物、染料、化妝品都大都也是有機物組成。所以，有機化學與人類生活密切相關，是一門非常重要的科學。

三、有機化學教學與化妝品原料

有效的有機化學教學是提高有機化學科學基礎的重要手段。有機化學課程是醫(yī)藥、生物、化學化工、材料、化妝品等專業(yè)的基礎課程。本教學團隊為了提高有機化學教學效果，根據(jù)不同時代學生學習特點和技術手段，不斷改革教學手段和教學方法，如案例式教學、參與式教學、基于問題的教學模式等[4，5]，在理論教學方面取代了一定的成績。

由于學生對生活認知不夠，理論和實踐脫離，導致學生對有機化合物的在生活實踐中的應用了解不多。隨著有機化學理論發(fā)展，有機化學理論越來越多，教學團隊一直在思考：有限的學時怎么樣提高學生有機化學科學素養(yǎng)？為了提高學生對有機化學科學的應用，基于教學團隊的教學和科研，團隊提出抓住生活中常用化妝品和有機化學學科的聯(lián)系，在有機化學教學過程中加入化妝品原料常識，主要從以下兩個方面進行教學設計[6，7]。

3.1有機物質的結構、性質決定化妝品原料用途

在有機化學教學過程中，十分注重培養(yǎng)學生有機化學基本的學習思維--物質的結構決定物質性質，而物質的性質決定了物質的用途。有機物根據(jù)結構物質及其在化妝品中的用途見圖2。

如甘油（丙三醇）在化妝品中主要做保濕劑，從結構上分析，甘油屬于多羥基化合物，而羥基中O-H鍵極性大，容易與水形成氫鍵，所以低濃度的甘油（70%以下）吸收空氣的水分、鎖住皮膚表面的水分，起保濕作用，但是濃度太大，會吸收皮膚表面水分，反而作用相反。玻尿酸（透明質酸）不但含大量羥基可以吸水，而且由于其分子量比較大可以成膜覆蓋皮膚表面，保濕效果更好[8]。同樣，推測其它含羥基的醇、糖也可能應用于化妝品保濕劑。

化學機構上分子內有比較大的共軛體系，會吸收一定波才的光而顯色，而且共軛體系越多，顏色越深。根據(jù)這一結構特點，有機化學家們合成了一系列偶氮類燃料（如圖1中蘇丹紅Ⅲ號）、蒽醌類、三苯甲烷類、靛類、喹啉類色素。紫外線吸收劑的設計和合成也基于此結構基礎理論。

3.2 化妝品原料發(fā)展拓展了有機化學基礎知識

日益增長的生活需求對安全環(huán)保、個性化、功能性化妝品原料要求越來越高，一方面我們可以根據(jù)結構設計合成新的化妝品原料，豐富了有機物的數(shù)量，增加有機化學基礎知識;另一方面，化妝品原料的發(fā)展對有機化學科學發(fā)展提出更高的要求。如在各類化妝品中都離不開表面活性劑。表面活性劑是雙親分子（既親水又親油），早期表面活性劑研究主要集中陰、陽離子類表面活性劑研究和利用，目前已經(jīng)設計模擬卵磷脂、膽固醇、蛋白質等天然兩親分子，如磷脂類、氨基酸類、蔗糖酯等等[9]，大大豐富了有機化學理論。

化妝品技術不斷發(fā)展，越來越多的有機化妝品原料被開發(fā)利用，給有機化學科學發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇，在有機化學教學中引入生活中化妝品原料，既是理論聯(lián)系實際提高學生學習興趣，也是科學應用與生活的典型，為祖國培養(yǎng)更多應用型人才提供實踐經(jīng)驗。

參考文獻

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[9] 張皓華.表面活性劑在化妝品中的應用現(xiàn)狀與趨勢[J].山東化工，2021，50（09）：68-69.

基金項目：

周口師范學院教育教學改革研究重點項目（J2019003）

周口師范學院化學化工學院教學改革項目（HYJG201803）

通訊作者

王春杰（1981.09-），女，河南商水人，碩士研究生，副教授，主要從事有機化合物的合成與性質研究。