【原料】甜菜碱倒是用得多，但你真的了解它吗？
2017.11.16
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说到甜菜碱，估计大家都不陌生了，毕竟哪都有它啊！
甜菜碱也被称为三甲基甘氨酸, 它是一种全天然、可食用的氨基酸。医药级甜菜碱可用于医药、化妆品、果汁行业、食品发酵行业以及牙科材料。
甜菜碱天然存在于很多植物中,例如甜菜、菠菜、麦芽、蘑菇和水果等,也存在于部分动物体内,例如龙虾的螯、章鱼、鱿鱼以及水生甲壳类动物,包括在人体肝脏中也含有此类物质。
化妆品级甜菜碱大多采用层析分离技术从甜菜根的糖蜜中提取制得。它是一种吸收快、活性高的新型天然氨基酸保湿剂。
甜菜碱通常被认为是生命体新陈代谢的中间产物,可能作为甲基提供者参与合成蛋氨酸。
甜菜碱的分子式:C5H11NO2
分子量:117.15
INCI 名称 :Betaine
溶解度：易溶于水，溶解比例：20℃时 160 g/100 g 水，溶于乙醇，溶解比例是8.7 g/100 g。
甜菜碱具有高度生物兼容性,耐热、耐酸、耐碱，而且使用范围广,易操作，安全稳定。
甜菜碱几乎可以与所有的表面活性剂相容,形成一个稳定透明的水相溶液而不用考虑使用浓度。由表1可以看出,甜菜碱在与其他表面活性剂混溶时, 不会受到混溶比例的限制。
01
甜菜碱的保湿作用机理
在水溶液中,甜菜碱中的羧基(COO-)吸引水分子中的氢原子,形成很强的氢键,改变水的活性。
甜菜碱中的N原子对负电荷产生吸引力,而与N原子连接的甲基则产生排斥力。
在固体状态下,甜菜碱结合一分子的结晶水；在水溶液中,甜菜碱的特性粘度和表观比重远高于甘油水溶液。
当一分子水被甜菜碱结合时 ,它也很容易被另外一分子水取代,也就是说,水分子在甜菜碱附近停留的时间较其它保湿剂停留的时间短。
它不像其它多元醇保湿剂(如甘油)一样固定水分子，它是一种真正的意义上的水分子携带者,当物理条件改变时,它很容易将水分子释放到周边环境中，允许水分完全被活细胞利用。
02
甜菜碱在个人护理产品中的应用
现代研究表明,甜菜碱主要具有能迅速改善肌肤和头发的水分保持能力,具有独特的保湿及保护细胞膜性能,同时能增加活性成分在水中的溶解度, 降低表面活性剂或果酸对皮肤的刺激性。
目前甜菜碱已被广泛应用于护肤产品、洗护发产品及口腔护理产品等个人护理产品领域中。
有机渗透质是保护细胞内部代谢活性、对抗渗透性压力以稳定大分子结构的一类物质。如糖、多元醇、氨基酸及衍生物等,甜菜碱就是一种主要的有机渗透质。
已有科学研究表明,干燥或含盐量越高的环境中,生物细胞中的甜菜碱含量就越高。
皮肤细胞是通过积累或释放有机渗透质,来改变细胞内部的渗透质的浓度，从而动态维持细胞的体积和水分平衡的。
在外界高渗透压力如皮肤表皮层脱水或受到紫外线照射时，就会引起皮肤细胞内渗透质大量流失,从而造成表皮细胞凋亡,而甜菜碱渗透质就能明显抑制这一过程。
甜菜碱运用于个人护理品中,就是作为有机渗透质通过对皮肤角质层的渗透来达到保护细胞的渗透平衡,从而增加表层肌肤的含水量的作用。甜菜碱独特的保湿机理使得其保湿性能区别于一般常用保湿剂。
比起透明质酸钠,甜菜碱甚至在很低浓度下依然可以具有持久保湿的效果。
法国欧莱雅公司的VICHY润泉深度保湿产品就添加了该类成分,其“自来水”的深层保湿广告宣称就是该产品可以把皮肤深层的水分,吸引到缺水的表皮层来 , 使得表层肌肤含有充足的水分 。
甜菜碱还具有抗过敏、降低皮肤刺激的作用。分别在1%月桂基硫酸钠(SLS , K12)和4%椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)两种表面活性剂溶液中加入4%甜菜碱(Bet)溶液 ,然后测定其透皮水分流失值(TEWL),结果见图 3:
实验表明,添加甜菜碱,可以明显降低SLS等表面活性剂对皮肤的刺激作用。牙膏和漱口水产品中加入甜菜碱可明显降低SLS对口腔黏膜的刺激性。
根据甜菜碱的抗过敏和保湿作用,在ZPT作为去屑剂的去屑洗发水产品中通过添加甜菜碱,也可以明显降低表面活性剂和ZPT对头皮的刺激作用,有效改善了洗后头皮发痒和ZPT造成的头发干枯现象；
同时可以改善头发的湿梳效果,防止头发缠绕。
甜菜碱还可应用于护发养发类产品,其优良的天然保湿性能,还可赋予头发光泽,增加头发的保水性能,防止由漂白、染发、烫发以及其他外界因素对头发所造成的伤害。
目前甜菜碱因这一性能已被广泛地应用于洁面乳、沐浴露、香波及乳化体系产品等个人护理产品中。
另外一组有趣的实验还证明,尽管甜菜碱在水溶液中呈弱酸性(1%甜菜碱pH 为5.8,10%甜菜碱pH 为6.2),但是结果表明甜菜碱能够缓冲酸性溶液的pH值, 见图 4。
利用甜菜碱的这一特性可用于制备温和的果酸护肤产品, 从而能显著改善果酸型抗衰老护肤品由于果酸的pH值过低对皮肤造成的刺激问题和过敏现象。
甜菜碱高浓度水溶液具有超级溶解性能。
实验证明,在室温下50%甜菜碱溶液可溶解2%尿囊素,是纯水中尿囊素溶解度的四倍。这种性质可用来制备尿囊素的母液而无需去加热大量的水。
所以在化妆品生产中溶解尿囊素我们可采取如下工艺:
先将甜菜碱按与去离子水1∶1 的比例进行溶解,制备50%甜菜碱溶液,然后加入尿囊素,充分搅拌至完全溶解,然后再加入余量去离子水,搅匀即可。
水杨酸室温下在水中的最大溶解度为0.2%,而在50%甜菜碱水溶液中,室温下可将水杨酸的溶解度提高至5%,溶解度提高了25倍,非常有意义。
利用这种特性可制备含有AHA和BHA的稳定透明的配方产品。
甜菜碱具有独特的连接水和保护细胞膜的性能,同时还具有很多优良的功能,如水合能力、抗表面活性剂的刺激性、酸性缓冲能力、良好的肤感及特异的溶解作用等。甜菜碱源自天然,安全无刺激性,无过敏性,并具有高度的生物兼容性,在个人护理品市场必将有广阔的前景。
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