• 【從基礎原料的選擇,談優質配方的要件】

    【從基礎原料的選擇,談優質配方的要件】 2020.03.13

    化妝品產業特別熱鬧且備受消費人關注。消費者最愛分享的,其實都是原料商全力猛推的活性成分,或者是品牌業者刻意炒作出的熱門成分。

    現在的配方,很多是拿著各種顧客端喜歡的劑型,像是「空白的化妝水」「空白的精華液」「空白的乳霜」,等著客戶的指令,要加什麼成分都行,管他是維生素C、A醇、煙醯胺、白藜蘆醇,把這些成分都添進去就對了,維生素C化妝水、A醇精華液、四大天王合一乳霜,就這樣毫無成就感的誕生了。

    或者你並不這麼認為,覺得必須思考這個「空白劑型」是否能與活性成分相匹配?必須打樣出配方之後,一而再地反覆進行評估。

    但你又評估了些什麼?當活性成分被指定,連空白劑型也被設定的時候,譬如,指定添加維生素C、A醇與白藜蘆醇,指定要精華液劑型。在不能更換活性成分的前提下,你只能調整精華液的「體質」,而你的目標是先穩住配方的安定性,不能有人反應刺激過敏,再力求能讓活性成分的效果最大化。

    而劑型的體質不是以好壞認定的,而是適不適合承載設定好的活性成分。所以,即便只是個精華液劑型,組合的原料也需視情況而定的。舉例來說,你不可能用個單一種卡波膠為底的精華液劑型,想把維生素C、A醇、煙醯胺、白藜蘆醇,各自的或者混搭著的,直接添加入空白的精華液中,還希望既不垮膠也不混濁。

    作為配方師,能打出幾個受歡迎的劑型,卻無能力因應活性成分的更動而調整劑型體質,表示能力上是有瑕疵的。若只能以添加若有似無的微小量,來掩飾劑型不適合的外觀變化,那你還真需要從頭學起,先嫺熟化妝品的基礎原料再動手做。不明不白的又混合又攪拌的,只是在浪費時間與原料。配方師,真不能依靠「做中學」,而是得「學中做」。做中學,是看見錯誤累積經驗;學中做,是印證所學積累實力。聰明的配方師懂得「以科學為師,以老配方師為父」。只聽父親的,走不出配方格局;只聽原料商的,則直接掉入人家的佈局。

    這一次主題,就從組成劑型的基礎原料談起吧!基礎原料是成就劑型的主要成員,活性成分得有良好體質的劑型為幫襯,保養價值才得以發揚光大。而基礎原料的特性,是老師傅無法告訴你的科學,你得自己進修後才能獲取的知識能量。

    化妝品由兩個部分組合而成,一為基礎原料,一為功能性原料。「基礎原料」成就劑型,像是帶有稠度的精華液、凍膠,具乳化外觀的凝乳、乳霜等即是劑型。而當「劑型」與「功能性原料」相結合時,就能鮮明的展現商品的訴求,譬如美白精華液、抗痘精華液。而要讓商品更進一步,產生差異化的質地與性狀,這就得靠劑型微調,所以,配方能力的根基在「對基礎原料理解的透徹程度」。

    保養品的三大主流劑型為化妝水、精華液與乳霜。其組成的成分架構與粗配比,示於表格中。

    為求說明上更易於理解,我將保養品的基礎原料,分六大類來介紹,希望能激蕩出你對基礎原料特性的關注,進而應用到劑型的實踐上。

    一、水性保濕劑
    主要指多元醇類。水性保濕成分,還有氨基酸類與高分子類。天然保濕因子(NMF),就含有高比例的氨基酸;透明質酸,就是高分子類。

    水保濕的主要對象是角質層,説明角質層維持良好的水合作用,增加皮膚的含水量。事實上,這種保濕度主要借重于小分子多元醇類與大分子高分子類的完美搭檔。第一時間有沒有氨基酸的存在,並不影響皮膚角質層水分測試的保濕度表現。所以,劑型要提供保濕感,要同時在小分子多元醇與大分子高分子。但光抓住水,對角質層的營養素供應來說是缺匱乏的。天然保濕因子容易在每日的洗臉中沖刷掉,因此,補充氨基酸類,是擁有健康角質的必須營養素。從保養的角度來說,氨基酸類的保濕劑,雖無立即保濕的近利,卻有強健角質的遠功。

    多元醇類,例如甘油、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇。高分子類,例如透明質酸、銀耳萃取、海藻多糖。氨基酸類,例如酵母發酵提取液、PCA-Na、甜菜堿。每一類都有豐富多樣化的原料可選擇,事實上效用邏輯是相通,甚至多樣化對劑型的穩定與皮膚的安全都無好處。譬如說多元醇類,原料端還供應有玉米源的1,3-丙二醇、雙丙二醇、甲基丙二醇、雙丙三醇等等。

    事實上,比較各種多元醇的吸濕力是相近似的,反而對皮膚的刺激性與毒性有所不同。當你選擇玉米丙二醇或者雙丙二醇等來搭配或者替換丙二醇時,除了成本增加之外,還要買單對皮膚具刺激性的缺點,而且保濕力完全沒有加分。如果你感到不解,建議針對這些多元醇類,上網查查它們的半數致死量(LD50),一切就不言而喻了。

    而如果主訴求不在膚質改善,氨基酸類保濕劑添加的必要性與添加量,都應該稍做節制,加的太多也會有刺激性的表現。簡單的說,把氨基酸類保濕劑,視為護膚的活性成分更為恰當。高分子類的添加量,與多元醇類的比配量在1:100左右就夠了。譬如在整個配方比例中,分子量約一百萬g/mol的透明質酸占比為0.1%的話,丙二醇的占比在10%左右。理想的大小分子比配,才能有最佳的抓水表現。

    二、界面活性劑
    界面活性劑在保養品中的應用領域有三部分,其一作為清潔劑,其二作為增溶劑,其三作為乳化劑。

    清潔劑包含洗臉與卸妝。一般使用的是HLB值高於11的起泡性界面活性劑。陰離子型與兩性型表面活性劑,主要應用在需要豐富起泡力與去脂力支援的洗面乳、沐浴乳或洗髮精;非離子型界面活性劑,則是卸妝類產品的界面活性劑首選。

    界面活性劑的清潔力,主要表現在降低介面張力的能力與濕潤附著污垢的效率上,一般小分子的十二烷基硫酸鈉(K-12)、聚氧乙烯烷基硫酸鈉(SLES)、十二烷基二甲基甜菜鹼(BS-12)等的清潔效率表現就綽綽有餘了。選擇烷基葡萄糖苷(APGs)、氨基酸表面活性劑的用意,一在強調植物來源綠能安全,另一在強調溫和的親膚性。實際運用上,得關注到烷基葡萄糖苷目前原料端供應的全為含量45~65%的鹼性液體原料,帶有色澤與怪味道,在品質安全上需要理性思考。臨床的皮膚醫學上,已經出現使用APG洗劑的皮膚引起過敏的現象。這個事實,作為配方師要警惕。因為化妝品原料端供應的APG,從來就不是100%不帶水的粉末。所以,是原料液裡的不純物惹出刺激性了。

    界面活性劑的卸妝力,則是考驗表面活性劑對附著力強彩妝的乳化力。前述的幾種清潔類界面活性劑,對附著力強悍的彩妝,基本上是力不從心的,比例堆高仍然效益不彰。需要較多個親油基構型的界面活性劑,才能快速濕潤油性彩妝,乳化鬆動之。例如,單頭親油基的Tween 20,在卸妝的效率上就遠遠不及三頭親油基的Tween 85。

    界面活性劑作為增溶劑的場合,主要在化妝水。利用非離子型的界面活性劑與香精混合,形成微胞包覆香精,再投入化妝水中,可確保澄清透明。增溶劑的選擇,關係著過敏機率的高低。增溶劑形成小球型的微胞,一般化妝水裡包裹著香精的微胞,粒徑大小在4~50奈米範圍。角質層板的平均縫隙是50奈米,所以,微胞偏小者,鑽入角質層縫隙的機會就大。想辦法讓微胞的體積偏大,相對的香料穿越角質層引起過敏的機會就低。PEG-7甘油椰油酸酯,分子量約580 g/mol;PEG-60氫化蓖麻油,分子量約3580 g/mol。繞成球型之後的微胞大小差異有多大無須贅言。增溶劑怎麼選,決定了微胞的大小,也決定了香料的滲入刺激大小。

    界面活性劑作為乳化劑的場合,主要在護膚乳霜,主要利用的是非離子型界面活性劑。各式各樣的乳化劑應有盡有,傳統的植物性乳化劑,山梨醇酐脂肪酸酯(例如SPAN系列),屬於安全性最高的可食性的食品乳化劑,但礙於HLB值偏低,無法獨力支撐高比例含水乳霜的乳態安定,所以,常需要搭配高HLB值的乳化劑使用。高HLB值的乳化劑,以清潔類最多,但清潔類乳化劑分子量偏小,加入護膚乳霜中,擦在皮膚上並非立即沖洗,易引起皮疹等刺激反應。特別是脂肪醇聚氧乙烯醚類,例如,月桂醇聚氧乙烯醚-2,-3,-4,-5,-6,-7,分子量都在500 g/mol以下,只能當清潔劑裡的增稠劑使用,要搬到護膚乳霜來用的話,這類完全石化源的界面活性劑,對皮膚的刺激性是大的,使用一段時間之後,皮膚就會開始有過敏反應的客訴。配方上最常誤踩的是複方乳化劑,像是Laureth-X,X<7的表面活性劑存在冷做型乳化劑裡;像是鯨蠟硬脂醇聚醚-22與棕櫚油醇聚醚-2組合在一起的商業型液晶乳化劑。

    三、防腐劑
    防腐劑在選擇概念上,不是一味地尋找替代防腐劑,或閃避被消費者唾棄的防腐劑。不使用法定防腐劑,在這個多元原料供應的時代不難,難在加入量與加入方法的掌握上。簡言之,化妝品防腐劑的防腐使力點,是微生物的細胞壁和細胞膜,要有效防腐,第一要件是「防腐劑必須能與微生物絕對浸潤接觸」。

    舉個例,把液體防腐劑乙基己基甘油、苯氧基乙醇,直接添加入完成的乳霜或有稠度的精華液或凍膠的配方中,目視完全看不出有沒有分散均勻、有沒有油滴聚集,但透過顯微鏡放大觀察,它們是可以被找到「油滴」的,並沒有完全分散與料體融合為一,所以,防腐效能不彰。這就是防腐的死角,得想辦法確保防腐劑能絕對分散不凝聚,而不是追加劑量或更換防腐劑。

    四、香料
    香料,屬於小分子。分子型結構、具溶劑性,是具有角質層滲透力的液體。歐盟規範有26個具有過敏疑慮的香料單體,並執行標示與濃度上的管理。從化學的角度來看這個問題,這些香料單體,不是合成香精所獨有,天然香料、精油裡存在的濃度更不遑多讓。所以,絕對不是拿精油來替代合成香精,就能解決香料造成皮膚過敏的麻煩。

    在不考慮顧客指定哪一款香精的前提下,配方師選擇香精時,宜以添加量少就能達到要求的香氛濃郁度者為宜。舉個例,甲乙兩個不同品牌的香精,甲香精添加0.001%的香氛度,乙香精需添加到0.1%才能達到。你可能下意識裡想先算計一下成本,或許還是乙香精划算呢!但再怎麼算,因為加量少,動搖不了整支配方的成本結構。所以咱來探討配方操作上的差異。

    為了避免香精成為皮膚過敏的搗蛋份子,可以選擇大分子增溶劑,以類似處理化妝水裡的香料分子的方式,把香精包覆在微胞裡,再添加入配方中,不論這配方是化妝水或精華液或乳霜。要把香精絕對包覆起來,必須使用十倍量於香精的增溶劑,也就是說,0.001%的香精,必須對應使用0.01%增溶劑;0.1%的香精,則必須用到1.0%增溶劑。這在實際操作上,0.01%增溶劑,在任何劑型裡,幾乎不發生外觀上、稠度上、使用膚感上的有感差異;但1.0%增溶劑,將會使化妝水充滿泡沫、精華液濁化、乳霜降稠、使用膚感變得黏膩。

    五、高分子膠質
    高分子膠在配方上主要有三類功能,一是增稠,提升使用方便性。一是保濕,延長水分留在皮膚上的時間。一是安定乳化,避免油水分層,降低對乳化劑的過度依賴。高分子膠的可選擇種類,仍是多樣化的,可以成就出多樣的質地觸感流變性。

    除此之外,高分子膠仍有離子性膠質與非離子性膠質的區別。陰離子性膠質的耐鹽性不佳,例如Carbopol 940微小量的鹽類存在就會垮膠。離子性膠質,對於帶著相反電性的成分,會發生沉澱析出反應,一來垮膠,二來對應沉澱析出的成分也將失去作用。

    陰離子性膠質在護膚品配方裡應用得最多最廣泛,配方上還要避免陽離子型防腐劑的使用,免於垮膠與防腐失效。譬如苯紮氯銨(Benzalkonium chloride)、 洗必泰(Chlorhexidine digluconate)、月桂醯精氨酸乙酯(Ethyl lauroyl arginate HCl)、己脒定二羥乙基磺酸鹽(Hexamidine diisethionate)、聚氨丙基雙胍(Polyaminopropyl biguanide)、聚季銨鹽-1(Polyquaternium-1)等,都是典型的與陰離子型膠質共處一室會失效的防腐劑。

    而不論使用的是哪一種高分子膠,當活性成分加入時會發生垮膠現象,因應的作法,不是再增加高分子膠的比例來穩住稠度,而是必須意識到活性成分可能與高分子膠產生作用而失效,要檢討的是活性物的添加濃度是否偏高,以及是否該更換不帶電性或相反電性的膠質。

    六、油性基礎原料
    指的是護膚油,例如植物油,之外的油性成分,一般在乳霜的製作上,放在油相裡可參與加熱操作的油性成分。主要是礦物油、合成酯、高級醇酸酯蠟類。這類組的成分不太談積極的護膚貢獻度,因為都不是營養成分。但就像是多元醇一般,可以提供保濕,給皮膚足夠的油保濕度。明白的說,保濕乳霜的配方,可以簡單到水保濕採用甘油、油保濕採用白油,配合簡單的A165乳化劑、高分子膠與防腐劑,就能做成保濕乳霜。而要提升這保濕乳霜的霜體高級感、使用時的舒適感,那就得在眾油性基質原料裡挑選組合。

    一般認為礦物油的分子大不好吸收,其實是礦物油結構不帶極性的錯覺所致。礦物油屬於非極性油,為飽和直長鏈的烴烷類。這類構型的油脂,對皮膚幾無滲入性,擦在皮膚上就是個浮油狀態,一來安全,二來對特別喜歡油滋潤感臉帶油光的人,會是個受歡迎的效果營造方式。唇彩唇蜜類,就是大量的運用了非極性的大分子烴烷類,才能讓嘴唇塗上之後一直能保持油油亮亮。

    合成酯類原料眾多,分子結構差異頗大,分子量應用較多集中在500 g/mol 以下,主要是拿來與中大分子量的植物油互補或取而代之。以橄欖油為例,分子量接近1000 g/mol,而十四酸異丙酯的分子量則為270 g/mol。這身型超過3.5倍的差距,塗抹在皮膚上,橄欖油肯定無法藏身入角質層之下,但十四酸異丙酯除了能濕潤透整個角質層區,還有繼續往活細胞層滲透前進的可能。因此,這類小分子合成酯,越是帶有極性者,擦在皮膚上的清爽度就表現的越好,又能完全浸潤角質層,無損於油保濕的貢獻度,即所謂的既清爽又保濕。

    飽和度高的醇蠟類,室溫下常為固蠟狀,在護膚性上較為乏善可陳,主要是支撐霜體的厚度或者唇膏口紅粉底類的硬度,也談不上對皮膚的滲入性,在安全上是較為不用擔心的。




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