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壳聚糖及其衍生物在化妆品中的应用


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壳聚糖及其衍生物在化妆品中的应用
张文清 柴平海 金鑫荣 应东飞
( 华东理工大学化学系, 上海, 200237)
  提要 从壳聚糖及 其衍生物的性能以及适用于化妆品的特性出 发, 讨论了壳聚糖及其衍生物 在化妆品中的广泛应用。

关键词 壳聚糖, 衍生物, 化妆品

近几年来, 人们对化妆品的概念从以美容为主要目的, 转向美容与护理并重, 甚至以科学护理 为主, 兼顾美容, 应用于化妆品的原料也由合成材料趋向于使用天然原料。壳聚糖作为一种资源丰 富、 价格低廉的天然高分子化合物, 具有良好的吸湿、 保湿、 护发、 润肤等功效, 已引起化妆品界的广 泛关注。

1 壳聚糖在化妆品中的应用
  壳聚糖是由虾、 蟹壳经一系列处理而得到, 无毒、 无味, 已广泛应用于食品、 医药等行业中, 壳聚 糖的结构如图 1 所示。
CH 2 O H O OH O N H2 O OH O CH 2 O H n N H2

图 1 壳聚糖的结 构单元

  近年来, 随着壳聚糖应用领域的不断拓展, 各国都加大了对壳聚糖及其衍生物开发研究的力 度。如日本自 1988 年以来, 先后有 40 多家大公司、 多所大学进行壳聚糖产品的开发与研究, 并 20 已将多种壳聚糖保健品、 医用敷料实现了产业化。而壳聚糖及其衍生物所具有的一些独特性能, 如 增粘性、 保湿性、 金属螯合性、 防静电性质等, 可方便用于各类膏霜及护发产品中, 使其在化妆品方 面也具有广泛的用途。目前, 日本姿生堂、 西德 WEL LA 等公司都已有壳聚糖化妆品上市, 我国在 该方面的发展尽管滞后一些, 但也有一些壳聚糖产品相继面市, 如北京昂立达公司推出的 CD -68 甲壳素多糖嫩肤剂精华液体; CD-78 水溶性紫外光吸收剂; NM F -26 海洋多糖 保湿剂; CD-38 和 CD-39 甲壳素多糖润肤剂等。 壳聚糖在酸性条件下可成为带正电荷的高分子聚电解 质而直接用于香波、 洗发精等的配方中, 使乳胶稳定化, 以 保护胶体; 壳聚糖本身的带电性, 使其具有抑制静电荷的蓄 积与中和负电荷的作用, 这种带电防止的效能可以防止脱 发; 壳聚糖能在毛发表面形成一层有润滑作用的覆盖膜, 与 合成聚合物相比, 壳聚糖与头发角蛋白形成的薄膜在高湿 度下性能更稳定。而且, 此膜的形成可减少摩擦, 避免因洗
  张文清  硕士, 应用化 学专业, 现主要 从事天 然产物甲 壳素在食 品、 生物医药、 化妆 品方面 的应用研 究, 获 多项科 研成果及专利。

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发所引起的对毛发的伤害。壳聚糖的保湿性、 带电防止性、 减少摩擦等功能互相结合, 可使毛发柔 软, 给人以极大的舒适感 。 壳聚糖在洗发精、 香波等配方中的应用浓度一般为 0. 05% ~10% 。 壳聚糖与两性共聚物、 甲醛 等混合可制得固发胶, 此产品成膜后牢性好, 不易碎而且梳理时静电较少
[ 2~5] [ 1]

; 添加壳聚糖的洁肤、

护肤液具有良好的吸湿、 保湿性能, 如用脱乙酰度为 40% ~60% 的壳聚糖与橄榄油、 乙二醇、 甘油、 羟苯甲酸甲酯等成分混合[ 6] , 1% 的壳聚糖与氨基酸、 葡萄糖酸、 氨基葡萄糖盐酸盐复制而得的护肤 液具有良好的保湿及润肤性能[ 7] 。 壳聚糖与其它高分子物质复合制备的面膜, 由于壳聚糖这种多糖类物质良好的亲水性、 亲蛋白 性, 对皮肤无过敏、 无刺激、 无毒性反应, 而且在成膜过程中使得整个面膜材料与皮肤接触感明显柔 和, 所以对皮肤的亲和性明显增加[ 8] 。 壳聚糖具有免疫调节活性, 能有效促进伤口愈合。 膏霜类化妆品中适量加入壳聚糖可增加人体 对细菌、 真菌引起感染的免疫力, 阻碍原菌生长, 对破损的皮肤不但不会引起感染, 还会促使其愈 合, 消除面部疾患; 壳聚糖也可与甲醛水溶液混合, 制备含有福尔马林的化妆品, 具有良好的杀菌效 果 。 化妆品的制造过程中如混入金属离子会导致产品质量的恶化, 但壳聚糖分子结构中的游离胺 基, 可与金属离子产生螯合作用, 对金属离子予以封锁, 使产品质量提高。 肌肤的好坏依赖于皮肤的巧妙运作, 以促其水分与脂肪的平衡及新细胞与旧细胞的更替, 以及 其它一切新陈代谢的顺利进行。 倘若使人体生理活动理想化, 自然有细嫩美丽的肌肤。 然而肌肤时 时都会受到外界的威胁。皮质膜、 角质层以及表皮的微生物都可保护皮肤, 通过调节水分、 调节体 温、 防御以及各器官的综合作用, 才能保持自然美丽的肌肤。 壳聚糖用于化妆美容时, 很容易形成保 护皮膜, 其吸湿、 保水作用, 可使肌肤变得柔软、 湿润、 延展性好; 而壳聚糖口服时, 可促进体内各器 官充分发挥功能, 促进新陈代谢的顺利进行。如果在使用壳聚糖化妆品的同时, 外加口服壳聚糖保 健品, 则美容效果更佳。
[ 9]

2 壳聚糖衍生物在化妆品中的应用
  壳聚糖虽然可应用于化妆品中, 但因其不溶于水, 只能溶于酸中, 使得产品呈微酸性, 对皮肤稍 有刺激作用, 因而对壳聚糖进行改性以制备水溶性壳聚糖衍生物显得非常有必要。近年来, 改性壳 聚糖方面的研究越来越多, 并已将多种壳聚糖衍生物用于制备洁肤和护肤液、 护肤霜、 乳液、 护发香 波、 面膜等。 壳聚糖与酰氯在吡啶-氯仿介质中反应得到的酰化产品可作为指甲上光剂 可直接溶于 H 2O 中, 并且显示了良好的吸湿性和形成水凝胶的保湿性 [ 11, 12] 。 壳聚糖与一氯乙酸反应制得羧甲基化壳聚糖, 具有乳化稳定、 增稠、 抗静电作用, 适应于膏、 乳、 霜、 露等各种化妆品配方, 且与配方中各种成分相容性极好。同时羧甲基壳聚糖可用在食品保鲜方 面作为防腐剂, 因此用在化妆品方面时, 产品可不用另外加入防腐剂
[ 13~15] [ 10]

。与丁二酸酐、 顺

丁烯二酸酐、 缩水甘油等进行酰化反应得到的酰化衍生物, 与环氧烷类反应得到的羟基化衍生物都

。 羧甲基壳聚糖用于护发

用品中, 护发作用明显, 可以防止头发在烫发、 染发时破裂, 使头发不发粘, 光滑且具有自然光泽。 另 外, 羧甲基壳聚糖具有类似于生物高分子透明质酸的结构, 也具有与透明质酸相似的性能, 如透明 质酸钠的吸湿增加率为 15. 8, 羧甲基壳聚糖则为 15. 2。透明质酸是目前化妆品中应用很广泛的一

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种基本原料, 它具有抗衰老、 防皱, 可增加皮肤弹性等功能。 但由于制备工序复杂, 成本极高, 使其应 用受到了限制。而羧甲基壳聚糖的制备工艺简单, 原料廉价易得, 用以代替透明质酸可显著降低化 妆品的成本。 其它的一些壳聚糖衍生物, 如 3、 5-三甲氧基苯甲酰壳聚糖具有吸收紫外线的作用, 可用于 4、 化妆品中作为防晒护肤的添加剂 ; 羟丙基三甲基氯化铵与壳聚糖反应制得壳聚糖季铵盐, 它与 椰油酰胺、 甜菜碱的配伍性良好, 可用作阳离子表面活性剂 [ 17] ; 壳聚糖与羟基胺盐如吡哆素等反应 制得壳聚糖-有机基盐, 是一种有效的保湿剂 [ 18] ; 甲壳素硫酸盐、 甘醇酸酯甲壳素与磷酸酯复合后 可制洁肤液[ 19] 。
[ 16]

3 低聚壳聚糖在化妆品中的应用
  壳聚糖在适当条件下降解可制得低聚壳聚糖
[ 21] [ 22] [ 20]

, 若分子量降至 10 时则可直接溶于水中。 低聚
[ 23]

3

壳聚糖具有降胆固醇 、 抗肿瘤 、 增进人体免疫力和抵抗疾病的能力 等诸多的生理功能, 在 各国已有多种保健品投放市场, 而将低聚壳聚糖用作化妆品的原料更是具有一些独特的功能及功 效。 因为低聚壳聚糖分子量较小, 较之大分子壳聚糖更易于被皮肤所吸收、 促进血液循环, 以此制成 的膏、 霜类化妆品可通过毛孔等直接渗入皮肤内部甚至于细胞内部, 起到调理、 保护、 滋润皮肤的功 能。 日本开发了油包水乳剂化妆品, 是在乳酸溶液中用壳聚糖酶于 37℃降解壳聚糖 8h , 制得壳聚 糖寡糖, 然后用 4% ~8% 壳聚糖寡糖与表面活性剂、 多元醇或水制得乳剂化妆品。这种用低聚 油、 壳聚糖制得的高级化妆品具有良好的柔软性和保水性[ 24] 。 低聚壳聚糖特别是壳聚糖寡糖与乳酸、 柠檬酸、 山梨醇、 香料等成分制成的护肤霜具有抑制皮 肤表面黑素生成的良好功效 。 壳聚糖与葡萄糖、 二甲胺甲硼烷在甲醇-乙醇介质中反应得到葡萄糖取代的壳聚糖, 可用于制 备固发胶[ 26] ; 配以硬脂酸、 单酸甘油酯等可得到对皮肤护理有特殊疗效的洁面乳[ 27] ; 配以羊毛脂等 可制得雪花膏, 产品不发粘 [ 28] 。 总之, 壳聚糖作为一种具有优良性能的天然高分子材料, 其大分子壳聚糖、 壳聚糖衍生物以及 低聚壳聚糖都可方便用于各种化妆品中, 且表现出良好的效果, 从目前的研究进展及其应用前景来 看, 壳聚糖及其衍生物在化妆品方面具有不可估量的应用潜力。
[ 25]

4 参考文献
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金鑫荣, 柴平海, 张文清 . 化工进展, 1998, 2: 17~21 Sugano, Iipids, 1988, 23: 187~191 Suzu ki K , M ikami T , O kaw a Y , et al. Carboh yd r R es , 1986, 151: 403 Fu kamizo T . A gric Biol Chem, 1991, 55: 2653~2655 M as aaki I, et al . JP, 02-14 201. 1990 Rinj iro S . J P, 02-262504. 1990 Hisao O , et al . JP, 02-134312. 1990 Hisao O , et al . JP, 02-134310. 1990 Hisao O , et al . JP, 02-134311. 1990

T he U sage of Chitosan and its Derivative in the Field of Cosmetics
Zhang Wenqing , Chai Ping hai, Jin Xinrong, Ying Dongf ei
( D ep ar tment of Chemistry , East China U niver sity of Science and T echnology , Shanghai 200237)

Summary   T his paper discusses t he usage of chit osan and it s derivat iv e in the f ield of co smet ics w it h regard t o their character and specialit y that is f it for cosm et ics . Key words Chit osan, Der iv at ive, Cosmetics ( 上接 44 页)

Study on Functional PolyN IPA A m Series Poly mers
Zhai M ao lin, Ha Ho ng fei
( D ep ar tment of T echnical Phy sics, P ek ing U niver sity , Beij ing 100871)

Summary   In t his paper , a general review w it h 68 ref s . on t he prog ress of polyNIP AAm series polym ers is pr essent ed. T he m et hods of sy nt heses, charact eristics, and applicat ions of po lyNIPAAm l inear poly mers, hydrogels and gr af t ing poly mers are descr ibed in det ail, respect iv ely . Key words T em perat ure sensit iv e poly mer, Hydrog el , Graf t ing poly mer, Imm obilizat ion, Drug delivery sy st em( DDS)


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