Khảo sát thành phần sữa trong lotion dưỡng da

ong phòng thí nghiệm. Chương 1: LÍ THUYẾT VỀ LOTION DƯỠNG DA 1.1. Lí thuyết chung Lotion là một loại sản phẩm rất quan trọng góp phần làm đẹp cho con người. Có đầy đủ các sản phẩm chăm sóc da dạng lotion từ da khô, da nhờn, da trưởng thành đến da nhạy cảm. Tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng mà nhà sản xuất tạo ra từng loại lotion khác nhau. Lotion dưỡng da là hệ nhũ tương tướng dầu và tướng nước có tác dụng giữ ẩm, chăm sóc da, phục hồi và cải tạo làn da tổn thương. Tướng dầu trong lotion giữ vai trò tạo màng mỏng trên da, có tính chất kị nước, tác dụng làm mềm, ngăn ngừa sự khô da và duy trì lượng nước cho da. Tướng nước trong lotion gồm nước, chất hoạt động bề mặt, chất làm đặc, hương có tác dụng lấy bẩn, loại thải tế bào chết trên da môt cách nhẹ nhàng, tạo sự tươi mát, sạch sẽ trên da. Trong một số đơn công nghệ lotion dưỡng da, tướng nước còn có thêm thành phần sữa nhằm tăng tính năng dưỡng da của sản phẩm. 1.2. Thành phần cơ bản trong lotion dưỡng da 1.2.1. Chất giữ ẩm Trong suốt qúa trình lão hóa da số lượng mucopolysaccarit ở lớp biểu bì dưới da giảm dẫn đến sự giảm lượng nước của da. Những biến đổi vật lí và hóa học của lớp biểu bì cũng dẫn đến sự khô da. Qúa trình lão hóa này sẽ tăng nhanh dưới bức xạ tia UV. Khi da khô lớp sừng của da bị bong vẩy. Và khi da bị khô sẽ trở nên cứng và không đàn hồi như trước nữa. Da cũng có thể bị rạn nứt. Với lí do trên mà thành phần chủ yếu trong sản phẩm chăm sóc da là chất giữ ẩm có tác dụng lôi cuốn và giữ nước, từ đó tích trữ được lượng nước cho làn da. Trong công thức pha chế sản phẩm luôn có các loại dầu hỗ trợ quá trình lưu trữ nước. Do sự có mặt của các giọt dầu nhỏ sẽ làm giảm tốc độ mất nước trên bề mặt da. Chất giữ ẩm có khả năng giữ ẩm cho da bằng cách hấp phụ hơi ẩm có trong thành phần của lotion và bảo vệ da không bị khô. Lượng nước thu được trong da lúc này bao hàm lượng nước trong thành phần của lotion và lượng nước vốn có của da. Chất giữ ẩm là các vật liệu hút ẩm có tính chất hút hơi nước từ không khí ẩm cho đến khi đạt được cân bằng. Chất giữ ẩm được thêm vào các kem mỹ phẩm, đặc biệt là loại mỹ phẩm dầu trong nước như lotion dưỡng da để tránh các kem bị khô khi tiếp xúc với không khí. Tuy nhiên chất giữ ẩm chắc chắn không loại trừ được hoàn toàn sự khô sản phẩm. Nó chỉ có thể làm giảm tốc độ mất nước vào không khí, do đó bao bì đóng gói có một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự khô sản phẩm. Các loại chất giữ ẩm: - Chất giữ ẩm vô cơ: CaCl2 là điển hình, khá hiệu quả nhưng gây ăn mòn - Chất giữ ẩm cơ kim (kim loại – hữu cơ): chất chính là natri lactat, hút ẩm cao hơn glycerin, nhưng không tương hợp với một số vật liệu thô, có thể gây ăn mòn, thường được dùng trong kem da vì không độc và không gây viêm da. - Chất giữ ẩm hữu cơ: được sử dụng rộng rãi nhất là các rượu đa chức, các ester và ete của chúng như ethylenglycol, glycerin (trihydroxy propan), sorbitol (hexahydroxy hexan). Các hợp chất thường được sử dụng nhất cho mục đích hút ẩm trong sản phẩm mỹ phẩm lotion dưỡng da là: glycerin, ethylen glycol, propylen glycol, glycerol, sorbitol, polyethylene glycol. Pha H2O ngoài cùng đảm bảo hàm lượng ẩm cho da. Pha Dầu gồm những giọt dầu nhỏ tạo thành lớp trên da. Pha H2O duy trì độ ẩm cho làn da. Lớp biểu bì. Hình 1.1 Cơ chế giữ ẩm da của lotion 1.2.2. Chất làm mềm Chất làm mềm da là sản phẩm được công nhận có tính năng làm da trở nên nhẵn bóng và căng mịn. Chúng có thể là chất ưa nước như glyxerin, sorbitol… hoặc những chất kị nước như dầu paraffin, mỡ hải ly, triglyxerit… Bên cạnh đó nhiều chất làm mềm da có thể dùng trong thành phần sản phẩm lotion như vaselin vàng, dầu khoáng, dầu thực vât, mỡ cừu, silicon lỏng … Trong đó dầu khoáng trắng được dùng phổ biến nhất. Dầu khoáng trắng là phần sản phẩm lấy từ dầu mỏ, được sử dụng trong mỹ phẩm nên còn gọi là dầu mỹ phẫm, có tỷ trọng từ 0.84-0.88 ở 60oF, phạm vi nhiệt độ sôi từ 310o-410oF. Dầu khoáng trắng là một hỗn hợp phức tạp của các loại hydocacbon khác nhau, chúng là các hợp chất polymethylen đa vòng hay các vòng no với công thức chung (CH2)n. Ngoài ra, dầu khoáng trắng có chứa một lượng nhỏ parafin mạch dài, các napthten, hệ đa vòng chứa nhân thơm. Trong hệ vòng naphten gắn với nhánh parafin, nhóm – CH là nơi dễ bị oxy hóa, khi tiếp xúc với không khí, đặc biệt khi có ánh sáng mặt trời, có thể làm biến đổi màu hay gây mùi khó chịu. Cung cấp lớp dầu nhằm ngăn cản sự mất nước của da Xuyên qua lớp trên làn da nhằm hồi phục làn da hư tổn Hình 1.2 Cơ chế làm mềm da của lotion 1.2.3. Chất làm đặc Chất làm đặc sử dụng trong lotion có tác dụng như: - Làm đặc dung dịch - Tạo độ nhớt cho sản phẩm - Chống sự tái bám bẩn trở lại - Chuyển cấu trúc sản phẩm về dạng gel - Tạo cảm quan tốt cho sản phẩm Thường sử dụng chất làm đặc polymer như Poly vinyl alcolhol (PVA), Carboxy metyl cellulose (CMC), Hydroxy ethyl cellulose (HEC), Carbomer… Trong đó người ta dùng phổ biến nhất là Carbomer do nó có tính năng làm đặc tốt, cho độ nhớt cao, hút nước và ngậm nước tốt, chống tái bám bẩn cao. Carbomer là một polymer sinh học, có tên gọi khác là Carboxy vinyl polymer. Carbomer ái nước nhưng không tan trong nước, được pha chế vào những năm 1950. Carbomer có tác dụng tránh sự sa lắng, tách pha, giữ được các huyền phù ở trạng thái lơ lửng, mang các ưu điểm sau: - Là tác nhân làm đặc hiệu quả với lượng sử dụng ít - Độ nhớt của dung dịch thay đổi ít trong khoảng nhiệt độ 10-70oC. - Chống sự tấn công của nấm và vi khuẩn. - Tương thích tốt với các nguyên liệu khác dùng trong lotion - Không làm gây kích ứng da hay không quá nhạy cảm khi sử dụng. Tác nhân carbomer 940 có phân tử lượng trung bình cao, dạng bột mịn màu trắng, trương trong nước cho dung dịch có tính acid. Khả năng trương lên gấp 1000 lần thể tích gốc và 10 lần đường kính ban đầu khi tạo thành gel. Trung hòa dung dịch trên với dung dịch kiềm thích hợp như NaOH hoặc TEA thì gel trung tính được hình thành. Gel sẽ mất tính trung tính chuyển sang acid nếu bị chiếu sáng mạnh. So với HEC là một nonionic không phản ứng với các cation và anion trong dung dịch thích hợp cho các sản phẩm có nồng độ muối cao thì Carbomer 940 có hiệu quả làm đặc tốt hơn nhiều. 1.2.4. Chất hoạt động bề mặt Hiện tượng cơ bản của chất họat động bề mặt là hấp phụ, nó có thể dẫn đến hai hiệu ứng hoàn toàn khác nhau: - Làm giảm một hay nhiều sức căng bề mặt ở các mặt phân chia giới trong hệ thống. - Bền hóa một hay nhiều mặt phân giới bằng sự tạo thành các lớp bị hấp phụ. Tác nhân hoạt động bề mặt có tính chất làm thay đổi năng lượng bề mặt mà nó tiếp xúc. Sự giảm năng lượng bề mặt có thể dễ quan sát thấy trong sự tạo bọt, sự lan rộng một chất lỏng trên một chất rắn, sự phân tán các hạt rắn trong môi trường lỏng và tạo sự huyền phù. Chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm có 5 lĩnh vực tùy thuộc vào tính chất của chúng: - Tẩy rửa. - Làm ướt khi cần có sự tiếp xúc tốt giữa dung dịch và đối tượng. - Tạo bọt. - Nhũ hóa trong các sản phẩm, sự tạo thành và độ bền của nhũ tương là quyết định, ví dụ trong lotion dưỡng da và tóc. - Làm tan khi cần đưa vào sản phẩm cấu tử không tan, ví dụ như đưa hương liệu. Chất họat động bề mặt gồm 2 phần: một phần tử kị nước và một phần ưa nước. Phần kị nước thường là các mạch hay vòng hydrocacbon hay hỗn hợp của cả hai, phần ưa nước thường là các nhóm phân cực như các nhóm carbocylic, sulfate, sulfonate, hay trong các chất họat động bề mặt không ion, nó là một số nhóm hydroxyl hay ether. Tính chất kép này của các phân tử cho phép nó hấp thụ ở mặt phân cách và điều này giải thích cho tính chất của chúng. Chất hoạt động bề mặt được chia 4 loại: - Anion: là các chất mà phân tử của chúng trong nước có ion hoạt động bề mặt tích điện âm như: alkyl sulfate, alkyl sulfonate, alkyl aryl sulfonate… - Cation: hoạt động bề mặt trong dung dịch tích điện dương như: muối alkyl trimethyl amonium, muối dialkyl dimetyl amonium, muối alkyl benzyl dimethyl amonium… - Không ion: phần ưa nước thường cấu tạo từ vô số các nhóm phân cực - Lưỡng tính: có khả năng tạo các ion họat động bề mặt tích điện dương lẫn âm. 1.2.5. Chất bảo quản Chất bảo quản được thêm vào sản phẩm với 2 lý do: - Ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm. - Bảo vệ người tiêu dùng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng các chất bảo quản: a) pH của môi trường Vi sinh vật có khả năng phát triển trong khoảng pH 2-11, một chất bảo quản lý tưởng nên hiệu quả trong khoảng này. b) Nồng độ của chất bảo quản Nồng độ thay đổi hiệu quả từ 0,001% ở các hợp chất thủy ngân hữu cơ cho đến 0,5-1% đối với các acid yếu do phụ thuộc vào pH của sản phẩm. Khi sử dụng kết hợp các chất bảo quản, ta nhận thấy các ưu điểm: - Việc sử dụng chất bảo quản ở nồng độ thấp hơn tránh được vấn đề gây độc và hòa tan nó trong sản phẩm. - Khả năng sống sót của vi sinh vật giảm đi khi phải tiếp xúc với nhiều chất bảo quản. - Tính diệt khuẩn khi dùng kết hợp có thể lớn hơn tổng các hiệu quả riêng biệt của từng chất bảo quản. c) Hệ số phân bố Vì các vi sinh vật chỉ họat động trong pha nước nên có thể chất bảo quản phân bố làm cho nó mất đi nồng độ hiệu quả trong pha này. Lý tưởng là chất bảo quản có độ tan trong nước cao và trong dầu thấp. d) Sự tương tác giữa các cấu tử và chất bảo quản Khác với sự không tương hợp về mặt hóa học giữa các cấu tử dùng trong mỹ phẩm và chất bảo quản, các nhân tố vật lý như sự làm tan, sự hấp thụ hay việc liên kết với vị trí hoạt động có thế làm chất bảo quản mất hoạt tính trong các hệ tương hợp về hóa học. e) Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Cation: có tính diệt khuẩn mạnh và khi chúng sử dụng kết hợp với các chất bảo vệ khác hiệu quả sẽ tăng. Hiệu quả sử dụng của chất hoạt động bề mặt cation thay đổi theo chiều dài mạch kị nước. Không ion: nhất là tween 80, polyethylene glycol 100, monocetyl ether và polyethylene glycol 400 laurate, được thấy có tác dụng bảo vệ vi sinh vật. Anion: có tính diệt khuẩn yếu ở nồng độ cao và còn có khuynh hướng giúp cho sự phát triển của vi khuẩn gram và nấm ở nồng độ thấp. 1.3. Nguyên tắc tạo nhũ tương trong lotion Nguyên tắc nhũ Dầu/H2O hay H2O/Dầu trong thành phần sản phẩm lotion chăm sóc da thì chất chuyển thể phải được chọn theo đúng chiều phân cực của chất làm mềm. Tính phân cực của một nguyên tử hữu cơ có thể diễn tả qua hằng số điện môi và moment lưỡng cực. Tính phân cực của dầu có thể liên quan đến áp lực trên bề mặt phân cách pha do H2O kháng lại dầu, kí hiệu là yOW . Ví dụ một chất không phân cực như dầu Isiparafinic có thể đạt yOW tới mức 50mNm-1, còn loại dầu phân cực như Cyclomethicon đạt yOW ở mức 20mNm-1. Tính hóa lí của pha dầu thể hiện khả năng lan truyền trên da, mức độ giữ ẩm và bảo vệ làn da của một sản phẩm chăm sóc da. Với đặc tính này, việc lựa chọn chất làm mềm trong thành phần sản phẩm chăm sóc da thì hầu hết đều dựa trên sự ước lượng độ nhạy cảm trên một mẫu da thí nghiệm. Nhũ Dầu/H2O (O/W) Nhũ H2O/Dầu (W/O) Pha Dầu, 2. Pha H2OHình 1.3 Hình ảnh mô tả các pha trong nhũ tương Pha H2O bên ngoài Pha dầu bên trong Hình 1.4 Sự phân bố pha trong nhũ tương Dầu/H2O 1. Pha dầu bên ngoài 2. Pha H2O bên trong Hình 1.5 Sự phân bố pha trong nhũ tương H2O/Dầu Chương 2: LÍ THUYẾT VỀ SỮA 2.1. Một số tính chất vật lý của sữa bò Sữa bò là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy là sữa đã được tách béo-skinmilk, thường trong hơn và ngã sang màu nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ. Giá trị pH của sữa trung bình là 6.6 Sữa no, tức phần sữa đầu tiên trong 1 chu kỳ tiết sữa của động vật, có giá trị pH thường thấp hơn và khoảng chừng 6.0 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyển hóa lượng lactose trong sữa thành axit lactic và làm giảm giá trị pH của sữa. Điều này không tốt cho người sử dụng sữa làm thực phẩm cũng sẽ gây nguy hại cho người sử dụng sữa mỹ phẩm. Do đó, khi điều chế các loại mỹ phẩm có nguồn gốc từ sữa tươi, chúng ta đặc biệt phải lưu ý đến việc khử trùng sữa để loại bỏ các vi khuẩn gây nguy hại làm biến tính thành phần của sữa. Độ chua: thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (oSH), độ Thorner (oTh) hoặc độ Dornic (oD). Trong đó: oSH: là số ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt phenolphthalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây. Các nước châu Âu thường sử dụng đơn vị này. Sữa bò tươi có độ chua trung bình 7oSH. oTh: là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt phenolphtlein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây. Thụy Điển, Nga, Ucraina, Belarus sử dụng đơn vị này. Sữa bò bình thường có độ chua 17oTh. oD: là số ml dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt phenolphtlein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây. Hai nước Pháp và Hà Lan dùng đơn vị này để biểu diễn độ chua của sữa. Bảng 2.1: Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa oSH oTh oD oSH 1 2.5 2.25 oTh 0.4 1 0.9 oD 4/9 10/9 1 Tỉ trọng sữa: tỉ trọng sữa là do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định. Các chất béo có tỷ trọng nhỏ hơn 1 g/cm3, hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỉ trọng sữa càng thấp. Khi biết được thành phần khối lượng các chất béo và các chất không béo có trong sữa, ta có thể tính được tỉ trọng của sữa ở 15.5oC theo công thức sau: D15.5 oC = 100/(F/0.93 + SNF/1.608 + W) Trong đó: F: hàm lượng chất béo có trong sữa (% khối lượng) SNF: hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng) W: hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng) W = 100 - F - SNF (%) Điểm đông đặc của sữa: thường dao động trong sữa khoảng từ -0.54-0.59oC. Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra xem sữa tươi có bị pha loãng với nước hay không. 2.2. Thành phần hóa học của sữa bò Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm: nước, lactose, protein và các chất béo. Ngoài ra sữa còn có một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormon, các chất màu và khí. Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lí của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần sữa ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết…)Bảng 2.2: Thành phần hóa học sữa của một số động vật và người (% khối lượng) Động vật Protein tổng Casein Chất béo Carbonhydrate Khoáng Bò Dê Cừu Ngựa Người 3.4 3.6 5.8 2.2 1.2 2.8 2.7 4.9 1.3 0.5 3.9 4.1 7.9 1.7 3.8 4.8 4.7 4.5 6.2 7.0 0.8 0.8 0.8 0.5 0.2 Bảng 2.3: Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình Nước Tổng các chất khô Lactose Protein Chất béo Khoáng Vitamin 85.5-89.5 10.5-14.5 3.6-5.5 2.9 -5.0 2.5-6.0 0.6- 0.9 0.3-0.7 87.5 13.0 4.8 3.4 3.9 0.8 0.4 Tổng các chất khô được hiểu là lượng các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) có trong sữa. Đại lượng này thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm (%) khối lượng. Chất khô không béo là hiệu số giữa tổng các chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa. Từ bảng trên ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo trong sữa bò là 13.0 – 3.9 = 9.1% 2.2.1. Đường lactose Lactose là một disaccharide do một phân tử flucose và một phần tử galactose liên kết với nhau tạo thành. Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng: - Dạng α-lactose monohydrate C12H12O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm 1 phân tử nước). - Dạng β-lactose anhydrous C12H12O11 (phân tử β-lactose khan). Tỉ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ sữa. Bảng2.4: Tính chất vật lí của Lactose Đại lượng Đơn vị đo α-lactose monohydrate β-lactose anhydrous Phân tử lượng Nhiệt độ nóng chảy Độ hòa tan ở 15oC Góc quay cực [α]D20 Da oC g đường/100g nước độ 360 202 7 +89.4 342 242 50 +35 Khi hòa tan α-lactose monohydrate dạng tinh thể vào nước, góc quay cực của dung dịch sẽ là +89.4o. Nếu giữ dung dịch ở nhiệt độ phòng, sau 24 giờ góc quay cực sẽ giảm xuống còn +55o. Đó là do 1 phân tử α-lactose monohydrate đã chuyển sang dạng β-lactose anhydrous. Trong dung dịch tồn tại sự cân bằng: L - α-lactose monohydrate = L - β-lactose anhydrous Bảng2.5: Tỉ lệ thành phần α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous (theo khối lượng) ở trạng thái cân bằng trong dung dịch tại các giá trị nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ dung dịch (oC) 15 20 50 70 90 Tỉ lệ thành phần 1/1.63 1/1.59 1/1.51 1/1.45 1/1.40 Lactose là đường khử. Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với disccharide và monosaccharide thường gặp. Nếu như độ ngọt của saccharose được đánh giá với chỉ số 100, của maltose là 32, glucose là 74, frucose là 173 thì của lactose là 16. Lactose có thể bị thủy phân tạo ra 2 monosaccharide là glucose và galactose bởi enzyme β-galactosidase. Sữa động vật là nguồn chức lactose duy nhất có trong tự nhiên. Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose (hàm lượng trung bình 10mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất gluxid chứa nitơ như N-acetyl galactosamine, N-acetyl galactosemine, acid N-acetyl neuraminic…Tuy nhiên hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết. 2.2.2. Các hợp chất có chứa Nitơ: 100% a) Protein (95%) gồm casein và protein hòa tan Casein (75-85%): αs-casein, β-casein, χ-casein, γ-casein. Phân đoạn protein trong micell (đông tụ ở pH = 4.6). Casein là thành phần chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại ở dạng micell. Mỗi micell chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm canxi, magie, phosphat và citrate) Mỗi micell do khoảng 400-500nm tiểu micell hợp thành. Tiểu micell có dạng hình cầu, đường kính dao động 10-15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau…Thành phần các casein αs, β và κ trong tiểu micell có thể thay đổi theo những tỉ lệ khác nhau. Các phân tử αs và β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micell tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ –casein được bố trí tại vùng biên tiểu micell. Phân tử κ -casein có 2 đầu, đầu ưa nước sẽ hướng ra ngoài vùng biên micell. Mỗi tiểu micell có phân tử lượng trung bình 250000 Da. Trong cấu trúc micell, các tiểu micell liên kết với nhau nhờ muối photphat cali Ca3(PO4)2 sự tương tác giữa các gốc kị nước. Kích thước micell phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có trong sữa và dao động trong khoảng 0.2-0.4μm. Các tiểu micell ở vùng biên trong cấu trúc micell thường chứa hàm lượng κ-casein khá cao. Do sự bố trí các đầu ưa nước của κ-casein làm cho micell hòa tan được trong sữa dưới dạng dịch keo và ổn định cấu trúc micell trong sữa. Nếu tách κ-casein ra khỏi micell hoặc lấy đi phần ưa nước của nó, cấu trúc micell sẽ trở nên không ổn định. Trong trường hợp này nếu như có mặt ion Ca2+ trong sữa, các micell sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein. Ở nhiệt độ thấp, các mạch β-casein bị phân li từ từ và hydroxy-phosphate calic bị tách ra khỏi cấu trúc micell. Đó là do β-casein có các gốc ưa béo và sự tương tác giữa các gốc ưa béo thường bị yếu đi khi nhiệt độ giảm. Casein là những protein có tính axit vì phân tử của chúng có chứa nhiều gốc axit glutamic và axit aspartic. Các phân tử casein thường được phosphoryl hóa với những mức độ khác nhau trên gốc serine và therononine. Casein trong sữa có nguồn gốc từ những chủng bò khác nhau có thể có cấu trúc bậc I khác nhau. Tuy nhiên cấu trúc bậc I của cùng một loại casein (αs1,, αs2, β hay κ), chỉ khác nhau bởi vài góc axitamin trong phân tử protein của chúng. Trật tự nucleotide trong gen nằm trên AND trong nhân tế bào sẽ quyết định cấu trúc bậc I của phân tử protein do gen mã hóa, được kí hiệu là A,B,C,D cùng mã hóa cho phân tử αs1casein có 4 kiểu cấu trúc bậc I tương ứng. Tương tự phân tử αs2 và β-casein có lần lượt 4 và 8 kiểu gen cùng mã hóa. Casein có tính bền nhiệt hơn so với các protein còn lại có trong sữa. Khi sữa được đun sôi, protein hòa tan sẽ bị thủy phân trong khi casein vẫn bền nhiệt trong một khoảng thời gian dài. Khi thủy phân casein sẽ cho ta các amino acid có mạch ngắn hơn, tên thương mại là Nutrilan ® MilK, dễ hấp thụ hơn. Protein hòa tan (15-25%): β-lactoglobulin; α-lactabulin; Proteose-peptone, là sản phẩm thủy phân từ β-casein bởi plasmin; Aserum-abumin, Imunoglubulin, gồm 3 loại: IgA, IgG, IgM. Phân đoạn protein hòa tan (không đông tụ ở pH = 4.6) b) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%) gồm Acid amin tự do, Nucleotide, Ure, Acid uric. Để xác định hàm lượng nitơ tổng trong sữa, người ta sử dụng phương pháp Kjedahl, từ đó ta sẽ suy ra được nitơ phi protein trong sữa. 2.2.3. Enzym Năm 1881, lần đầu tiên Arnold phát hiện sự có mặt của enzym trong sữa bò. Enzym lần đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase. Đến nay hàng trăm nghiên cứu công bố hơn 60 enzym khác nhau đã tìm thấy trong sữa. Chúng do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp. Enzym là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein. Sự có mặt của các enzym có trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên một số enzym có trong sữa như lactoperoxydase, lysozym có vai trò kháng khuẩn. Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến. Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzym có trong sữa đa dạng và hoạt tính enzym sẽ càng cao. Người ta sử dụng phương pháp định tính thông qua việc phát hiện sự có mặt vài enzym trong sữa và xem đó là một chỉ tiêu có trong sữa như: a) Lactoperoxydase: Có pH thích hợp là 6.8, khi đun nóng sữa đến 80oC trong vài giây lactoperoxydase sẽ bị vô hoạt. b) Catalse: Được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo. Khi casein bị đông tụ, một số phân tử catalse cũng bị đông tụ theo, pH thích hợp là 6.8-7.0. Catalse bị vô hoạt ở 75oC sau 1 phút hoặc ở 65-68oC sau 30 phút. c) Lipase: Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các axit béo tự do. Trong sữa, một số lipase hấp thụ lên màng bao xung quanh các hạt cầu béo, một số khác được tìm thấy trong plasma, chúng liên kết với các micell của casein. Enzym lipase quan trọng nhất trong sữa được kí hiệu là mLPL, là một glycoprotein gồm 2 tiểu phần. Phân tử lượng mỗi tiểu phần là 50000Da, pH tối ưu là 8.9, hàm lượng mLPL trong sữa chỉ khoảng 1-2 mg/l, nó chỉ xúc tác thủy phân giữa chất béo và nước. Các enzyme lipase khác xúc tác thủy phân các ester hòa tan và không nhũ hóa. d) Phosphate: Chủ yếu thuộc về nhóm phosphomonoesterase. Có 2 dạng trong sữa là phosphate kiềm và phostphate acid, pH tối ưu là 9.6. - Phosphate kiềm: tính chất đặc trưng của photphase kiềm là khả năng tái hoạt hóa sau khi được thanh trùng, đến nay vẫn chưa có lời giải thích rõ ràng. Để tránh hiện tượng này, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (2oC). - Phosphate acid: pH tối ưu là 4.7, là enzyme bền nhiệt nhất trong sữa. Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96oC giữ trong thời gian tối thiểu là 5 phút. Để kiểm tra sữa có hoạt tính phosphate hay không, người ta bổ sung ester của acid phosphoric và một hóa chất đặc hiệu vào sữa. Nếu có enzyme, ester sẽ bị thủy phân, giải phóng rượu tự do. Sản phẩm này làm chuyển màu hóa chất đặc hiệu trên. e) Lysozyme: Bền nhiệt với pH tối ưu là 7.9, xúc tác phản ứng thủy phân liên kết β giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào. f) Protease: Thường liên kết với casein, cũng bị kết tủa ở pH là 4.6, có 2 loại protease xúc tác thủy phân protein, tạo các sản phẩm như protease-peptone, peptide và các acid amin tự do. k-casein ít bị tấn công nhất. Protease acid có pH tối ưu là 4.0, protease kiềm là 7.5-8.0. Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút. 2.2.4. Chất béo a) Acid bão hòa gồm: acid Butyric, acid Caproic, acid Caprylic, acid Capric, acid Lauric, acid Myristic, acid Palmitic (chiếm hàm lượng nhiều nhất 25-29%), acid Stearic, acid Arachidic. b) Acid không bão hòa gồm acid Oleic, acid Linoleic, acid Linolenic, acid Arachidonic. Hàm lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác định bởi chỉ số iod của chất béo. Chỉ số khúc xạ của sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định tính và định lượng các acid béo trong sữa. Đối với bò, chỉ số dao động từ 40-60. Nếu sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ cao thì lipid sữa có “cấu trúc cứng”; ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ thấp thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc mềm” hơn. c) Lipid phức tạp gồm 2 nhóm: - Nhóm 1: hợp chất với glycerol - Nhóm 2: hợp chất với sphigosine (C18H37NO2) Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 0,1-20μm. Có thể coi sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước O/W. Các hạt cầu béo được bao bọc bởi 1 màng lipo-protein tích điện âm. Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa. Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein. Có ý kiến cho rằng các phospholipid giữ vai trò cầu nối trung gian để liên kết các glyceride và protein. Phân tử phospholipid có 2 đầu: đầu không phân cực sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cầu, đầu ưa nước sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo. Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là englobulin. Do tỷ trọng các hạt cầu béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên bề mặt sữa dưới tác dụng của lực đẩy Archimede và tạo nên váng sữa. Khi đó trong sữa tồn tại 2 pha lỏng tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid, pha dưới có tỉ trọng lớn hơn gồm nước và một số khoáng chất hòa tan trong sữa như đường lactose, khoáng, một số protein… Bảng 2.6: Thành phần chất béo trong sữa bò Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối lượng chất béo) Lipid đơn giản Glyceride gồm: Triglyceride Diglyceride Monoglyceride Cholesteride Ceride 98.5 95-96 2-3 0.1 0.03 0.02 Lipit phức tạp Các hợp chất tan trong chất béo Cholesterol Acid béo tự do Hydrocacbon Vitamine A, D, K, E Rượu: phynol, palmitic, stearic, oleic. 1 0.5 0.3 0.1 0.1 Vết 2.2.5. Khoáng: 8-10 mg/l Các muối trong sữa ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Các nguyên tố có trong sữa chiếm trong hàm lượng cao: Ca, P, Mg. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micell, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa. Các nguyên tố khác: K, Na, Cl… đóng vai trò là chất điện li. 2.2.6. Vitamin: gồm 2 nhóm - Vitamin hòa tan trong nước: B1, B2, B3, B5, B6, C… - Vitamin hòa tan trong chất béo: A, D, E Bảng 2.7: Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò Vitamin Hàm lượng (mg/l) Vitamin Hàm lượng (mg/l) A D E K C Biolin 0.2-2.0 0.375- 0.5 0.75- 1.00 0.08 20 30 B1 B2 B3 B5 B6 B12 0.44 1.75 0.94 3.46 0.5 4.3 2.2.7. Các hợp chất khác Các chất khí: chủ yếu là CO2, N2, O2 tồn tại trong sữa dưới 3 dạng: dạng hòa tan, dạng liên kết hóa học với các chất khác và dạng phân tán. Khí ở dạng hòa tan hay phân tán gây một số khó khăn trong qui trình chế biến sữa. Do đó sữa tươi cần được xử lí bài khí trước khi chế biến. Chương 3: TÍNH NĂNG DƯỠNG DA CỦA SỮA 3.1. Da và những vấn đề về da 3.1.1. Cấu trúc da Chúng ta biết rằng da là một lớp mỏng bao xung quanh cơ thể, có cấu trúc phức tạp. Lớp ngoài của da là lớp sừng, là biểu bì đã chết. Lớp sừng dày 1220μm, có 15-20 lớp tế bào giữa các tế bào là dịch chất. Độ ẩm được duy trì 10-15%. Chu kì tế bào 6-8 tuần. Lớp sừng có chức năng ngăn chặn những tác nhân có hại, duy trì và chống bay hơi nước, làm bóng và làm mịn. 3.1.2. Sự lão hóa ở da Biểu hiện lâm sàng ở việc xuất hiện các nếp nhăn, sự giảm tính đàn hồi của da. Sự lão hóa chia làm 2 loại: - Lão hóa tự nhiên: khi tuổi tăng lên, các tế bào ở lớp biểu bì phát triển chậm nên không thể rự thay đổi chính nó. Kết quả là lượng ẩm trong lớp sừng giảm, dẫn đến xu hướng tạo thành bó tế bào trên bề mặt da làm da bị tróc vẩy, xù xì và khô. Độ tuổi càng cao, lớp bì càng trở nên mạnh hơn, các sợi đàn hồi yếu hơn và số lượng sợi mềm tăng lên, tỷ lệ collagen tổng hợp bị giảm, vì thế xuất hiện các lớp nhăn rõ trên da. - Lão hóa quang học: chồng lên lão hóa tự nhiên. Nguyên nhân do da bị phơi nắng liên tục, bề dày của sợi đàn hồi tăng, sợi collagen bị tổn thương và bị mất tác dụng. Da bị lão hóa quang học có màu vàng, trở nên bị khô, xuất hiện vết nhăn sâu, kém đàn hồi, bị tróc da và thường có màu sắc không đều. Một số vitamin có tác dụng chống lại sự lão hóa da như: vitamin E, A và một số chất caroten. 3.1.3. Độ ẩm của da Lớp sừng bình thường ở 21oC, có độ ẫm tương đối 65%, lượng hơi ẩm xấp xỉ 10-15%. Khi mức chứa hơi ẩm từ 15-20%, các sợi mềm của lớp sừng căng ra dễ dàng và làm cho da có cảm giác mềm mại, mượt mà. Nếu lớp sừng có lượng hơi ẩm dưới 10%, thì da bị khô, tạo vết nhăn trên bề mặt hoặc tạo thành những lớp vẩy. Đối với da bị khô, có thể làm mềm da trở lại bằng cách tăng hàm lượng ẩm trong lớp sừng: - Dùng chất giữ ẩm - Tạo màng bán thấm: thường dùng chất béo, dầu (dầu khoáng, silicon, lanolin, vaselin, vitamin B, dầu của các loại hoa). Những chất này tạo một lớp mỏng không thấm nước trên da nhằm giữ ẩm cho lớp sừng. - Cần duy trì lượng ẩm cho do 10-20% đối với lớp sừng. Khi đủ ẩm, làn da luôn trơn lán và có cảm giác tươi mát dễ chịu. 3.1.4. Sắc tố melanin Melanin được sinh ra do tác dụng của men thirocinager từ anthirocin trong tế bào sắc tố melanosite có trong lớp nền của biểu bì. Melanin thường tồn tại chủ yếu dưới 2 dạng: melanin màu da, melanin màu đen. Đối với da bình thường, melanin được loại thải ra ngoài nhờ ống turnorver. Nguyên nhân hình thành các vết nám và tàn nhang: dưới tác dụng của tia tử ngoại, tuổi tác (làm giảm họat động trao đổi chất) và di truyền của dòng họ có hiện tượng tạo tàn nhang (tích tụ sắc tố thành điểm từ 2-5mm, màu nhạt hoặc đậm), hay tạo các vết nám (tích tụ các sắc tố màu đen dạng mỏng ở má và trán), đó là hiện tượng sinh ra do tích lũy dư thừa sắc tố melanin màu đen. 3.2. Tính năng dưỡng da của các thành phần có trong sữa 3.2.1. Vitamin Vitamin có trong sữa gồm 2 loại gồm loại tan trong nước: B1, B6, C và loại tan trong dầu: A, E, F, K. Cả hai đều có tác dụng: - Tuần hoàn huyết mạch: B1: trị thiếu máu, tham gia trao đổi chất glucid. B6: tham gia quá trình hình thành hemoglobin trị bệnh viêm da, tham gia trao đổi chất protid, lipit, glucid. K: mở rộng mao mạch, làm mềm, tham gia hình thành prothrombin, chữa sưng tấy. - Làm trắng da do vitamin C có tác dụng ức chế tác dụng của men thirocinager, khử sắc tố melamin. - Chống sự lão hóa: A: tái tạo tế bào, tăng sức căng cho da, chống khô da, giúp ngăn ngừa da khô, thô ráp, trị bệnh vảy nến ở da, viêm các tuyến nhờn trên da, chữa trị sự lão hóa da E: kháng sinh hóa, ức chế quá trình oxit mỡ bì, tác dụng chống lão hóa. F: tăng cường màng mô, tăng sức căng cho da. 3.2.2. Alpha hydroxy acid – Acid lactic (AHAs) AHAs: là nhóm các acid trong sữa lên men. AHAs bao gồm các acid malic, acid citric, acid glycolic, acid lactic. Nhiều cuộc nghiên cứu đã được thực hiện và ghi nhận những lợi ích của nhóm acid này đối với da: - Xóa nếp nhăn, tăng độ ẩm và nhờn cho da, se lỗ chân lông, làm da trở nên mịn màng hơn, điều này được giải thích như sau: AHAs hòa tan các chất béo có ở lớp biểu bì của len lõi vào giữa các tế bào, liên kết các tế bào lại với nhau, làm cho các lớp tế bào da được trương nở đều đặn, đồng thời tạo ra một độ nhờn nhất định cho da. - Ngăn ngừa mụn trứng cá: lớp tế bào chết ngăn cản sự dẫn lưu tự nhiên của dầu, dẫn đến việc làm bịt kín các lỗ chân lông, gây ra một số vấn đề bệnh lý ở da bao gồm cả bệnh mụn trứng cá. - Tạo ra lớp hàng rào bảo vệ cho da, kích thích da thải tế bào chết, làm tăng chu kì thay tế bào, làm cho da trở nên tươi sáng. - Làm mỏng đi liên kết của da với lớp sừng bằng cách hòa tan các chất kết dính giữa lớp biểu bì với lớp sừng béo. Lớp sừng cũ (già và chết) bị loại thải khỏi da, để lộ ra lớp sừng mới tươi trẻ và mịn hơn. Đồng thời làm sạch lỗ chân lông, ngăn ngừa mụn trứng cá, cho phép da tự loại thải đi những chất dầu có trong nó. - Làm mờ, phai vết thâm, tàn nhang những dấu vết do tuổi tác và sự hại da do ánh sáng mặt trời: Hydroquinon là tác nhân làm trắng da, nhưng bản thân chúng không tự loại thải được lớp tế bào chết để loại bỏ hắc tố có trong màu da, AHAs phối hợp với hydroquinon như trong các sản phẩm Murad Age Spot, Pigment lightening gel, sẽ loại thải lớp tế bào chết đóng lâu ngày trên bề mặt da. Hydroquinon sẽ làm giảm sự tạo thành melanin, cho phép melanin đào thải ra ngoài. Tuy nhiên theo thống kê của FDA có một số hạn chế khi sử dụng AHA là kiêng nắng mặt trời khi dùng, có thể gây dị ứng (phản ứng phụ) đối với một số làn da bị mẫn cảm, mất màu da, phát ban, rỉ máu, cháy da. Nguyên nhân là do acid này khi tác động lên da, làm mất lớp ngoài của da, để lại một lớp mỏng có khả năng đề kháng yếu dưới những tác động bên ngoài (ánh sáng mặt trời, ngoại lực), nếu dùng không đúng chỉ định của bác sĩ, hoặc quá liều sẽ gây cháy da. Vì AHA có khả năng gây dị ứng nên việc sử dụng phải hết sức thận trọng, hàm lượng và nồng độ AHA còn phụ thuộc vào thành phần các chất khác có trong sản phẩm. Như thế việc sử dụng AHA mới an toàn nhất. AHA dùng nhiều trong mỹ phẩm là glycolic acid, lactic acid, poly-AHA, salicylic acid, theo các công ty mỹ phẩm Hoa Kì thì các chất này ít gây kích ứng da hơn. Sản phẩm có sử dụng AHA được chiết xuất từ sữa được lên men như lotion dưỡng da, kem chống nắng… 3.2.3. Lactose Là loại đường có nguồn gốc duy nhất từ sữa động vật. Được sử dụng như là chất dưỡng da, có tác dụng duy trì độ mềm mại, lán mượt, độ đàn hồi cho da. Có thể sử dụng trực tiếp lactose từ sữa để tắm. 3.2.4. Protein hòa tan Tác dụng làm mềm, giữ ẩm, đồng thời phục hồi các vùng da khô, tổn thương. Protein hòa tan đặc biệt có lợi cho các loại da trưởng thành và da nhạy cảm. Protein hòa tan được tách ra từ sữa tươi bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp siêu lọc, thấm tách điện tử, sắc kí trao đổi ion… Protein hòa tan sau khi được tách khỏi sữa sẽ được tăng nồng độ để tiện cho việc sử dụng làm thành phần cho mỹ phẩm. 3.2.5. Acid capric Là một tác nhân làm mềm được sử dụng trong các loại kem mỹ phẩm có tác dụng làm mềm da. Dù chỉ xuất hiện với một lượng nhỏ có trong sữa (1.8-3.8%) nhưng acidcapric đã có một tác dụng rất lớn. Người ta có thể tách Acidcapric ra khỏi sữa để sử dụng một cách tinh khiết và thuận tiện. Nếu như sữa được bảo quản cẩn thận hay sử dụng liền thì việc lấy trực tiếp sữa tươi từ động vật để tắm vẫn có tác dụng. 3.2.6. Casein- hydrolized milk protein “Nutrilan® Milk” Nguồn gốc: sữa động vật, là đồng sản phẩm của quá trình làm phô mai, bơ. Được da hấp thụ tốt, giúp da giữ được một lượng ẩm nhất định cho da, đồng thời tạo cho người sử sụng có cảm giác về một làn da lán mượt, bằng cách tạo một lớp phim mềm mại có độ bóng lán cao trên da. Làm giảm tác nhân giữ ẩm và dưỡng da rất tốt. Thủy phân casein ta sẽ được các phần tử nhỏ hơn như amino acid và da sẽ hấp thụ tốt hơn mà không thay đổi tính năng của casein ban đầu. Ta gọi các amino acid đó là “ hydorlized milk protein”, tên thương mại là Nutrilan® MilK có tính chất tương tự như tác nhân giữ ẩm. Nutrilan® Milk phục hồi độ mềm dẻo và tính căng cho da. Bằng một thiết bị chuyên dùng người ta tiến hành đo độ căng cho da. Đó là thước đo khả năng phục hồi trạng thái nguyên thủy khi da bị kéo dãn theo chiều dọc, Nutrilan® Milk có thể tạo ra những tính chất đặc biệt cho da như là tính đàn hồi, khả năng kháng cơ. PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ Chương 4: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4.1. Phương pháp nghiên cứu 4.1.1. Lựa chọn hàm lượng các thành phần trong lotion dưỡng da Lotion dưỡng da là một hệ nhũ tương. Và để điều chế được sản phẩm lotion như mong muốn thì hàm lượng các thành phần nên chiếm tỉ lệ như sau: - Sữa tươi là tác nhân dưỡng da nên chiếm tỉ lệ 10-20% khối lượng. - Chất hoạt động bề mặt nonionic chiếm 0.5-1% khối lượng. - Carbomer là tác nhân polymer làm đặc lotion chiếm 0.25-0.3% khối lượng. - Dầu khoáng trắng là thành phần chính trong tướng dầu nên chiếm 5-10% khối lượng. - Acid stearic là tác nhân bôi trơn cho lotion chiếm 3-5% khối lượng. - Cetyl alcol là tác nhân ổn định lotion chiếm 0.5-1% khối lượng. - Còn một vài thành phần khác được cho vào sản phẩm với lượng tương đối nhằm phù hợp với yêu cầu của sản phẩm. 4.1.2. Lựa chọn sữa trong lotion dưỡng da Người ta nhận thấy rằng trong sữa có rất nhiều thành phần có lợi cho việc làm đẹp da nhưng không phải thành phần nào của sữa cũng đó chức năng đó. Và người ta cũng đã phát hiện ra sữa còn có chứa một số thành phần có hại cho đối tượng làm đẹp khi sử dụng trực tiếp chúng. Vì vậy chúng ta phải tiến hành loại thải những thành phần không mong muốn này ra khỏi sữa, hoặc làm chúng trở nên vô hại trong sữa. Xử lí nhiệt và lọc màng bán thấm là hai phương pháp tối ưu được sử dụng phổ biến trong việc loại thải những thành phần trên. 4.1.3. Lựa chọn chất hoạt động bề mặt Trong lotion dưỡng da sử dụng chất hoạt động bề mặt nonionic nhằm tránh gây phản ứng phụ cho người sử dụng. Và chúng được lựa chọn dựa trên những tiêu chí như sau: - Tính êm dịu - Khả năng tương hợp với các thành phần khác - Dễ sử dụng và pha trộn - Độ tinh khiết cao - Không màu, không mùi - Giá cả - Vấn đề vi sinh 4.1.4. Lựa chọn dầu trong lotion dưỡng da Thông thường người ta sử dụng dầu có nguồn gốc thiên nhiên, thành phần chính là ester của các acid béo. Sử dụng phổ biến là dầu khoáng trắng do độ tinh khiết cao, không tạo mùi lạ, không màu và độ bay hơi thấp. 4.1.5. Tiêu chí lựa chọn chất giữ ẩm Tính chất của chất giữ ẩm lý tưởng: - Sản phẩm phải hút ẩm từ không khí và duy trì nó ở điều kiện ẩm thông thường. - Hàm lựơng nước ít thay đổi theo độ ẩm tương đối. - Chất làm ẩm có độ nhớt thấp, dễ trộn vào sản phẩm, tuy nhiên chất có độ nhớt cao giúp ngăn ngừa sự tách rời nhũ tương. - Chất làm ẩm nên tương hợp với nhiều vật liệu, có tính chất dung môi hay làm tan. - Màu, mùi, vị thích hợp. - Không độc và không kích ứng. - Không gây ăn mòn đối với vật liệu bao gói. - Không bay hơi, không đóng rắn hay kết tinh ở nhiệt độ thông thường. - Trung tính trong các phản ứng. - Không đắt tiền. 4.1.6. Tiêu chí lựa chọn chất bảo quản Yêu cầu của chất bảo quản: - Không độc, gây kích thích hay nhạy cảm ở nồng độ sử dụng trên da. - Bền với nhiệt và chứa được lâu dài. - Có khả năng tương hợp với các cấu tử khác trong công thức và với vật liệu bao gói. - Nên có hoạt tính ở nồng độ thấp. - Giữ được hiệu qủa trong phạm vi pH rộng. - Có hiệu quả đối với nhiều vi sinh vật. - Dễ tan ở nồng độ hiệu quả. - Không mùi và không màu. - Không bị bay hơi, giữ được hoạt tính khi có các muối kim loại như nhôm, kẽm, và sắt. 4.1.7. Một số lưu ý trước khi điều chế lotion dưỡng da Việc thiết lập công thức lotion dưỡng da sao cho phù hợp sẽ có những thuận lợi và bất lợi về việc thực hiện, về giá cả, về khả năng gia công cũng như tính trương hợp của từng thành phần… Phương pháp điều chế lotion có thể rất đơn giản, chủ yếu là dùng phương pháp khuấy trộn. Nhưng trong phương pháp này đòi hỏi tính thận trọng rất cao về việc nên cho thành phần nào vào trước, thành phần nào vào sau. Ngoài ra chúng ta còn lưu ý về thời gian khuấy, tốc độ khuấy, nhiệt độ khuấy để tránh tình trạng sản phẩm không ổn định, tách lớp hoặc biến đổi màu sau một thời gian điều chế. 4.2. Kiểm tra chất lượng sản phẩm 4.2.1. Chỉ tiêu cảm quan, hóa lí Bảng 4.1 Một số chỉ tiêu cảm quan, hóa lí Hạng mục Yêu cầu Chỉ tiêu cảm quan Trạng thái Đồng nhất không tách lớp, không có tạp chất lạ Màu sắc Đồng nhất, đặc trưng cho sản phẩm Mùi Thơm dễ chịu Ngoại quan Không có vật bất thường Chỉ tiêu hóa lí Khả năng chịu nhiệt 40±1oC, duy trì sản phẩm trong 24h, sau đó để ở nhiệt độ phòng đến khi sản phẩm trở lại trạng thái ban đầu Khả năng chịu lạnh -5-0oC, duy trì trong 24h, sau đó để ở nhiệt độ phòng mà sản phẩm vẫn không bị tách nước pH dung dịch 10% trong nước 6-7 Tỉ trọng ở 25oC Đạt TCCS Độ chênh lệch khối lượng ≥ 95% khối lượng ghi trên nhãn Định tính các hoạt chất chính Đúng Định lượng các hoạt chất chính Đạt TCCS 4.2.2. Chỉ tiêu vệ sinh, an toàn Bảng 4.2 Một số chỉ tiêu vệ sinh, an toàn Hạng mục Yêu cầu Chỉ tiêu vệ sinh, an toàn Giới hạn kim loại nặng, quy về chì ≤ 2ppm Giới hạn Asen ≤ 1ppm Độ nhiễm khuẩn Đạt yêu cầu Độ kích ứng da Đạt yêu cầu 4.2.3. Quá trình kiểm tra một số chỉ tiêu a) Đánh giá trên thực tế và đánh giá bằng giác quan - Đặc tính mỹ phẩm: hệ nhũ tương đồng nhất, mịn mặt. - Tốc độ khô (thử nghiệm trên da). - Không có vật bất thường. - Không gây phản ứng phụ trên da như: rát, ửng đỏ, ngứa… - Màu sắc. - Mùi. b) Đo độ pH Năm 2002, một nhóm nghiên cứu của IUPAC đã thống nhất đề nghị đưa pH vào trong hệ thống đơn vị đo lường quốc tế (SI). pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion hidro (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axit hay bazơ của nó. Mặc dù pH không có đơn vị đo, nhưng nó không phải là thang đo ngẫu nhiên, số đo sinh ra từ định nghĩa dựa trên độ hoạt động của các ion hidro trong dung dịch. Công thức để tính pH là: pH = - log10[H+] [H+] biểu thị độ hoạt động của các ion H+ (hay chính xác hơn là [ H3O+], tức các ion hidronium), được do theo mol trên lít (còn gọi là phân tử gam). Giá trị pH trung hòa không chính xác bằng 7; chỉ ngầm ý là nồng độ các ion H+ là chính xác bằng 1.10-7 mol/l. Tuy nhiên, các giá trị là đủ gần để pH trung hòa là 7.00 tới ba chữ số đáng kể nhất, nó là đủ gần để người ta coi nó chính xác bằng 7. Trong mẫu đo dung dịch không chứa nước hay ở các điều kiện không tiêu chuẩn, thì giá trị pH trung hòa thậm chí có thể không gần với 7. pH có thể được đo: - Bằng cách bổ sung chất chỉ thị pH (các chất chỉ thị phổ biến là giấy quỳ, phenolphthalein, metyl da cam và xanh bromothymol). - Bằng cách sử dụng máy đo pH cùng với các điện cực có chọn lựa pH. Tuy nhiên đo độ nhớt của dung dịch cao nên khó thực hiện bằng các chỉ thị màu, nên quá trình khảo sát chủ yếu sử dụng máy đo pH. Tùy theo yêu cầu của mẫu đo pH ở nồng độ 1%, 5% hay nguyên mẫu mà pha loãng mẫu đúng theo yêu cầu. Ý nghĩa của việc đo độ pH - Đảm bảo sản phẩm đến tay người tiêu dùng luôn ở mức an toàn (pH=7). - Để sản phẩm luôn đạt ở mức tối ưu về chất lượng và kinh tế. Chương 5: THỰC NGHIỆM 5.1. Hóa chất và dụng cụ 5.1.1. Hóa chất Nguyên liệu sữa tươi Dầu khoáng trắng Axit stearic Cetyl alcol Chất bảo quản: Propyl paraben, Metyl paraben Sobitan oleate Glycerol mono stearate Triethanol amin (TEA) Cacbomer 940 Sorbitol Nước 5.1.2. Dụng cụ Becher 100ml, 250ml Bể điều nhiệt Cân điện tử Giấy pH Moter cánh khuấy Nhiệt kế 100oC Đũa thủy tinh 5.2. Đơn công nghệ phối liệu Bảng 5.1 Đơn công nghệ phối liệu Nguyên liệu Thành phần, % khối lượng Sữa tươi Dầu khoáng Axit stearic Sorbitol Sorbitan oleate Glycerol mono stearate Cetyl alcol Carbomer 940 Chất bảo quản TEA Nước Nhiệt độ tạo lotion Thời gian khuấy Tốc độ khuấy 10.0 6.0 3.0 2.0 1.0 0.5 0.5 0.3 0.3 0.1 Tùy ý 70oC 60 phút 600-750 vòng/phút 5.3. Sơ đồ qui trình phối liệu lotion dưỡng da Cetyl alcol Dầu khoáng Acid stearic CBQ Tướng dầu Khuấy 70oC Tạo lotion Làm lạnh Rót khuôn đóng gói Lotion dưỡng da Sữa tươi Sorbitol TEA H2O carbomer Tướng nước Khuấy 40oC Sorbitan oleate Glycerol mono stearat 5.4. Thuyết minh qui trình Chuẩn bị tướng dầu trong becher bằng cách cho axit stearic vào nấu chảy trong bể điều nhiệt, khi hệ chảy lỏng hoàn toàn cho cetyl alcol vào, cho tiếp chất bảo quản và dầu khoáng trắng vào, khuấy kĩ đến khi thu được hệ đồng nhất, mịn mặt. Chuẩn bị tướng nước trong becher bằng cách cho cùng lúc sorbitan oleate và glycerol mono srearate vào trong nước, khuấy kĩ cho tan, sau đó cho tiếp TEA vào. Cuối cùng cho hỗn hợp carbomer 940 đã ngâm sẵn, tiếp tục khuấy đến khi thu hệ mịn, đồng nhất. Cho từng lượng nhỏ tướng nước vào tướng dầu, khuấy trong bể điều nhiệt. Sau thời gian khuấy hoàn chỉnh sản phẩm bằng cách để nguội hỗn hợp xuống 45oC thì cho sữa tươi và sorbitol vào, khuấy bằng motor cánh khuấy và cuối cùng tạo được sản phẩm lotion dưỡng da và rót sản phẩm vào lọ. 5.5. Kết quả 5.5.1. Kiểm tra chất lượng sản phẩm lotion dưỡng da có thành phần sữa tươi a) Đánh giá trên thực tế và bằng cảm quan - Hệ nhũ tương đồng nhất, mịn mặt. - Không tạo bọt. - Không có tính tẩy rửa. - Tốc độ khô nhanh. - Không có vật bất thường. - Màu sắc: đồng đều, có màu trắng ngà ánh ngọc trai. - Mùi: nhẹ nhàng, thoang thoảng mùi sữa. b) Đo độ pH - pH dung dịch 5% trong nước: 7 - pH dung dịch 10% trong nước: 7 c) Chỉ tiêu hóa lí - Khả năng chịu nhiệt tốt: duy trì sản phẩm trong 24h ở nhiệt độ 40±1 oC, sản phẩm không bị tách lớp sau khi để ở nhiệt độ phòng. - Khả năng chịu lạnh tốt: duy trì sản phẩm trong 24h ở nhiệt độ 0oC, sản phẩm không bị tách lớp sau khi để ở nhiệt độ phòng. d) Hàm lượng chất hoạt động bề mặt: rất thấp (<2%) 5.5.2. Kết luận về vai trò của từng thành phần trong sản phẩm a) Sữa tươi Trong sữa có chứa nhiều tố chất tốt cho da, bản chất sữa tươi dùng làm nguồn thực phẩm nên không gây hại cho da nên có thể dùng với lượng tùy ý. Tuy nhiên nếu cho sữa vào quá nhiều sẽ làm sản phẩm bị tách lớp. b) Dầu khoáng trắng Giữ vai trò chủ đạo trong tướng dầu, khả năng làm tróc bẩn, tạo độ trơn mượt khi bôi sản phẩm lên da. Ưu điểm: có màu trắng trong nên không tạo màu cho sản phẩm, không tạo mùi do không bị oxy hóa. Nhược điểm: nếu sử dụng lượng lớn sẽ để lại lớp nhờn trên da, gây khó chịu cho người sử dụng. c) Acid stearic Có công thức phân tử CH3(CH2)16COOH là axit béo thông thường nhất trong tự nhiên, chất rắn không màu nên không gây ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm. Acid stearic giữ vai trò bôi trơn làm dịu sản phẩm. d) Sorbitol Là chất chuyên dùng trong y học, có tác dụng mát gan, lọc phổi. Được sử dụng trong lotion dưỡng da với vai trò làm mát da, giữ ẩm cho da, giúp da không khô và tạo sự thoải mái, dễ chịu cho người sử dụng. Đồng thời, Sorbitol còn có tính năng hút ẩm trong không khí, do đó nó giúp sản phẩm không bị khô do mất nước. e) Sorbitan oleate Là chất hoạt động không ion, ôn tính, không gây phản ứng phụ trên da nên thường được dùng trong các sản phẩm chăm sóc da. Nó giữ vai trò tạo nhũ cho sản phẩm. f) Glycerol mono stearate Là chất hoạt động bề mặt không ion, giữ vai trò trợ nhũ. Glycerol mono stearate cùng với Sorbitan oleate tạo thành hệ nhũ hóa cho sản phẩm. g) Cetyl alcol Là dạng sáp không màu, không tan trong nước, giữ vai trò hòa tan axit stearic. Đồng thời Cetyl alcol dùng với lượng 0.5-1% có tác dụng ổn định lotion, tăng độ bền nhũ và giúp giảm bớt tính phân lớp của sản phẩm. h) Carbomer 940 Là chất làm đặc sản phẩm, có tác dụng tránh sự sa lắng tách pha sản phẩm, ngăn chặn sự tấn công của vi khuẩn, nấm mốc, chống sự tái bám bẩn lên sản phẩm. Carbomer 940 có trọng lượng phân tử lớn, khả năng trương tốt trong nước, tạo dung dịch có tính axit do đó thường được trung hòa bằng TEA. i) Chất bảo quản Thường là các ester của p-hydroxy benzoic acid như Metyl parapen, Propyl parapen. Cả hai đều là những tinh thể không màu, giữ vai trò diệt nấm, nấm mốc. j) TEA (Triethanol amin) Là chất lỏng, nhớt, hút ẩm, thường dùng trong sản phẩm tẩy rửa gia dụng. Trong lotion dưỡng da, TEA được dùng với lượng rất nhỏ (0.1%) giữ vai trò trung hòa acid stearic và carbomer để giữ cho độ pH của sản phẩm luôn bằng 7. k) Nước Là môi trường liên kết các nguyên liệu lại với nhau nhằm tạo thành sản phẩm đồng nhất. 5.5.3. Đánh giá khả năng dưỡng da của sữa trong sản phẩm Mục đích chính của việc chế tạo lotion dưỡng da là chăm sóc, nuôi dưỡng làn da, phục hồi và cải thiện làn da hư tổn. So sánh khả năng dưỡng da của sản phẩm lotion dưỡng da có thành phần sữa với sản phẩm lotion tẩy trang không chứa thành phần sữa. Lotion dưỡng da Không tạo bọt Độ đặc, sánh cao Độ nhớt cao hơn pH = 7 Màu trắng ngà ánh ngọc trai Tạo cảm giác mát khi bôi lên da Mùi sữa thoang thoảng Lotion tẩy trang Có tạo bọt Độ đặc, sánh thấp Độ nhớt thấp hơn pH trong khoảng 9-12 Màu trắng gạo Không tạo mát khi bôi lên da Không mùi PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đã tìm hiểu được: - Các thành phần chính sử dụng trong sản phẩm lotion dưỡng da. - Tính chất vật lí, thành phần hóa học của sữa bò và những công dụng cũng như tính năng của sữa trong việc làm đẹp da. - Những vấn đề cơ bản của da người như cấu trúc da, nguyên nhân gây sự lão hóa da, tìm hiểu sơ lược về độ ẩm của da và sắc tố melanin trong da. - Phương pháp điều chế lotion dưỡng da có chứa thành phần sữa tươi. - So sánh khả năng dưỡng da của sản phẩm lotion dưỡng da có thành phần sữa với sản phẩm lotion tẩy trang không chứa thành phần sữa. Đã tiến hành được: Thiết lập được qui trình điều chế lotion dưỡng da có chứa thành phần sữa. Thu được kết quả là sản phẩm lotion dưỡng da phù họp với mọi làn da mà không gây bất kì phản ứng phụ nào. Kiểm tra sản phẩm trên thực tế bằng cảm quan, kiểm tra chỉ tiêu hóa lí và đo độ pH Trên thị trường mỹ phẩm ngày nay đã có rất nhiều sản phẩm dưỡng da chiết suất từ sữa với nhiều tính năng như làm đẹp da, chăm sóc, nuôi dưỡng và cải thiện làn da. Và những sản phẩm này với nhiều đơn công nghệ cùng nhiều giá thành khác nhau, nhưng đa số giá thành của chúng vẫn còn cao. Qua quá trình khảo sát và làm thực nghiệm, chúng em đã tìm ra được đơn công nghệ sản xuất lotion dưỡng da có chứa thành phần sữa tươi với giá thành thấp và phù hợp với mọi làn da như sau: Nguyên liệu Thành phần, % khối lượng Sữa tươi Dầu khoáng Axit stearic Sorbitol Sorbitan oleate Glycerol mono stearate Cetyl alcol Carbomer 940 Chất bảo quản TEA Nước Nhiệt độ tạo lotion Thời gian khuấy Tốc độ khuấy 10.0 6.0 3.0 2.0 1.0 0.5 0.5 0.3 0.3 0.1 Tùy ý 70oC 60 phút 600-750 vòng/phút