防晒霜的制备及配置方法对成品性质影响的研究

马楷杰

首都师范大学附属育新学校 北京市 100096

摘要：波长在342-380 nm的紫外线B段对人体有较大伤害，对此，本文研制了一种针对此波段的防晒霜。配方以十六醇和甘油作为保湿剂，硬脂酸和单硬脂酸甘油酯作为乳化剂，二氧化钛作为物理防晒剂，水杨酸乙酸己酯作为化学防晒剂。本文对成品的紫外线吸光度、感官评价等进行了测定，并对防晒霜配方设计及制备过程需注意的问题进行了探究。

关键词：防晒霜；紫外线；感官评价；配置方法

Abstract: The ultraviolet radiation in the band of 342-380 nm is harmful to human body, this paper develops a kind of sunscreen. The formula uses cetanol and glycerin as humectant, stearic acid and glycerol monostearate as emulsifiers, titanium dioxide as physical sunscreen, hexyl salicylate acetate as chemical sunscreen. In this paper, the ultraviolet absorbance and sensory evaluation of final product were measured, and the problems that should be noticed in the formulation design and preparation process of sunscreen were explored.

Keyword: sunscreen; ultraviolet light; sensory evaluation; preparation method

1 研究背景

近年来，随着臭氧的损耗使得达到地面的紫外线强度日益增加，紫外线对于人体皮肤组织的破坏及可能的致癌后果，逐渐让人们意识到防晒的重要性，因此开发安全有效的防晒剂十分重要。研究表明波长范围为 320-400 nm的紫外线B段（UVB）的穿透力较强，可以穿透皮肤表层，深入真皮以下组织，破坏胶原蛋白、弹性纤维组织等皮肤内部的微细结构，对皮肤造成晒黑、使皮肤呈现皱纹与老化等伤害，是人体皮肤提前衰老的最主要原因。^[1,2] 本研究期望能研制出一款能针对该波段进行有效防护的防晒霜。

2 仪器、材料和试剂

主要仪器：721G可见分光光度计、HJ-2A双头磁力搅拌器、分析天平、pH试纸、烧杯、锥形瓶、玻璃棒等

试剂：水杨酸乙酸己酯、二氧化钛、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸、氢氧化钠、甘油、十六醇、95%乙醇

3实验方法

3.1 配方

本实验防晒霜配方、各组分用量和用途见表1。

表1 防晒霜的配方、各组分作用和用量

实验试剂	W%（第一次）	W%（第二次）	用量（g）	用途
硬脂酸	21.3	10.6	12	乳化剂
单硬脂酸甘油酯	21.3	10.6	12
十六醇	4.3	2.1	2.4	保湿剂
甘油	10.6	21.3	6、24
水杨酸乙酸己酯	21.3	10.6	12	化学防晒
二氧化钛	0	2.1	0、2.4	物理防晒
氢氧化钠	10.6	21.3	6、24	调节pH
水	10.6	21.3	6、24	溶剂

3.2 油相的配置

在烧杯中分别加入12 g硬脂酸、12 g单硬脂酸甘油酯、水杨酸乙酸己酯12 g、十六醇2.4 g、二氧化钛0 g、2.4 g（分别为第一次和第二次实验用量），置于磁力搅拌器上，水浴加热至80℃，保温备用。

3.3水相的配置

在烧杯中分别将6 g、24 g（分别为第一次和第二次实验用量）氢氧化钠、甘油、水混合均匀，在磁力搅拌器上直接加热至90℃，保温备用。

3.4 成品配置

将油相缓慢加入到水相中，不断搅拌使两相混合均匀，当反应体系的粘度不再增大时，停止加热，搅拌下自然冷却。静置冷却至室温，即得到成品。

3.5 感官测试

观察样品的颜色，并将少量样品涂抹至皮肤，测试样品分布均匀度、颗粒感、稠度等项目。

3.6 酸碱度测定

称取2 g样品，加40 ml纯水，加热微沸，搅匀冷却并静置，用pH试纸测定pH值。

3.7 紫外吸光度测定

称取0.3 g防晒霜样品于烧杯中，加入60 ml 95%无水乙醇，制成待测溶液，在分光光度计中测量342-400 nm长波段紫外线吸光度。

4 实验结果

测定所得样品的颜色、气味、pH值等各项目，得到表2。由表2可知，第一次实验所得样品（以下简称样品1）呈乳白色，无气味，pH值为7-8，符合pH＜8.3的要求。该样品冷却至室温后成蜡状，无法测量吸光度及正常涂抹至皮肤上。

第二次实验所得样品（以下简称样品2）呈乳白色，无气味，冷却至室温后成膏状，可正常涂抹，符合要求。经三次测量其紫外吸光度取平均值后发现样品2对342-380 nm的紫外线波段下吸光度较差。此外该样品的pH为9-10，不符合pH＜8.3的要求。

表2 防晒霜样品各项目测试结果

项目	样品1	样品2
色泽	乳白色	乳白色
气味	无	无
pH值	7-8	9-10
均匀、细腻度	无颗粒感	无颗粒感
室温下稠度	蜡状	膏状

5 讨论

（1）样品粘稠度的影响因素

在第一次实验中，油相通过水浴加热，水相直接加热。由于加热过程中油相升温相对水相而言较为缓慢，当水相达到目标温度并开始保温时，油相距离目标温度还相差＞20℃。当水相在磁力搅拌器上保温（低温加热）的过程中，水不断蒸发，导致成品中水相偏少，是使样品1呈蜡状的重要原因之一。在第二次实验中，把水相的比例调至第一次实验的4倍，加热时样品呈液态，冷却至45℃时呈霜状，室温时呈膏状，相较于样品1有明显差异。

其次，在用胶头滴管将油相转移入水相的过程中，第一次实验中过快（0.5 s/滴）将油相滴加入水相中，会使水相产生大量白色泡沫，如图1a所示。泡沫冷却后呈蜡膜状附着在烧杯壁，也是可能导致成品成蜡状的原因之一。因此第二次实验时将速度降低（2 s/滴），水相中无较大泡沫产生，烧杯壁也无残留，如图1b所示。

图1实验过程

（a）第一次实验水相 （b）第二次实验水相

另外，本实验采用的乳化剂为硬脂酸和单硬脂酸甘油酯，而硬脂酸也可用作增稠剂^[3]，相较其他同类实验，本实验中硬脂酸的质量分数大大超标。因此有可能是由于硬脂酸过量而导致样品的粘稠度过大。

（2）样品pH值的影响因素

第一次实验配置水相时，氢氧化钠（占总溶液，下同）的质量分数约为10.6%，水相的质量分数约为31.9%，实验结果为pH 7-8，符合要求。

第二次实验时，在其它条件不变的情况下，将水相整体调至4倍，此时氢氧化钠的质量分数约为21.2%，水相整体的质量分数约为63.8%，实验结果为pH 9-10，超出标准。由于丙三醇呈中性，因此氢氧化钠过量是导致第二次成品pH稍高的重要原因之一。

其次，在测定样品2的pH时，实验称取2 g样品，并加入40 ml纯水。在加热过程中，由于水会蒸发，使得样品浓度增大，但由于水在200℃下加热5 min后蒸发量约为1 ml ^[4]，对pH影响较小，因此推测氢氧化钠过量是pH超标的主要原因。

综上，在防晒霜的制备过程需要综合考虑制备工艺、配方含量等因素，以达到较好的粘稠度，并使pH值达到标准。

参考文献

[1] 曹小华, 肖铎. 防晒霜紫外线透光率的测定及防晒效果分析[J]. 光谱学与光谱分析, 2013, 33(011):3098-3100.

[2] 吴兑. 太阳紫外线辐射及其生物效应[J]. 气象(4):54-57.

[3] 孙安霞, 张临康, 纪桢,等. 蚕丝蛋白防晒霜的制备与评价[J]. 广东化工, 2018, 045(018):36-38.

[4] 刘玉婷, 逄弓一郎, 卓小玉,等. 中药煎煮不同温度与水蒸发量变化关系研究[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2020, 036(002):147-149,162.

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