Sodium lauryl ether sulfate và ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Giảng viên hướng dẫn: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ TÚ QUYÊN MSSV: 18139160 Lớp: DH18HS TP Hồ Chí Minh, 2021 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Cấu trúc SLES Hình Một số sản phẩm dầu gội có chứa sodium lauryl ether sulfate Hình Một số sản phẩm sữa rửa mặt có chứa sodium lauryl ether sulfate 14 Hình Một số sản phẩm sữa tắm có chứa sodium lauryl ether sulfate 15 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT SLS Sodium lauryl sulfate SLES Sodium lauryl Ether sulfate CIR Cosmetic Ingredient Review Báo cáo thành phần mỹ phẩm CPSC Consumer Product Safety Commission Ủy ban An toàn Sản phẩm Tiêu dùng CMC Carboxymethyl cellulose EO Ethoxyl SDS Safety Data Sheet GG guar gum CMEA Cocamide Monoethanolamine Bảng dẫn an tồn hóa chất Chương TỔNG QUAN VỀ SODIUM LAURYL ETHER SULFATE 1.1 Tên gọi Sodium Lauryl Ether Sulfate - Danh pháp IUPAC: khơng có - Tên gọi khác: Natri lauryl ete sunfat, Sodium laureth sulfate, sodium laureth - sulphate, sodium lauryl ether sulphat Viết tắc: SLES Số CAS: 9004-82-4 1.2 Định nghĩa SLES Sodium Lauryl Ether Sulfate (SLES) chất hoạt động bề mặt ethoxylate, chứa phân tử carbon có nguồn gốc từ dầu mỏ, hàm lượng biobase 76% (hàm lượng biobase thành phần cho biết tỷ lệ phần trăm phân tử carbon cơng thức có nguồn gốc từ sinh khối thực vật, ví dụ dầu dừa, dầu cọ), cịn chất hoạt động bề mặt mang tính tẩy rửa cao, giúp loại bỏ vết bẩn, chất bảo quản tạo bọt sử dụng nhiều lĩnh vực đặc biệt mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc cá nhân 1.3 Cấu trúc SLES SLES có cấu trúc phân tử CH3(CH2)11(OCH2CH2)nOSO3Na Chữ số n SLES cơng thức hóa học ghi rõ tên gọi, ví dụ laureth-2 sunfat Có khác số lượng nhóm etoxi chất n giá trị trung bình, thường n = với sản phẩm thương mại [2] Hình Cấu trúc SLES 1.4 Điều chế SLES SLES điều chế ethoxylation rượu dodecyl Ethoxylate thu được chuyển thành nửa este axit sunfuric, trung hòa cách chuyển đổi sang muối natri 1.5 Lợi ích SLES [3] SLES chất hoạt động bề mặt giá rẻ không chứa cồn Ethyl isopropyl nên không gây nguy hoả hoạn, khơng làm biến đổi ADN người dùng, kích ứng tác dụng phụ dùng tỷ lệ thấp SLES tìm thấy nhiều loại mỹ phẩm với tính tẩy rửa cao, thân thiện với người dùng giúp loại bỏ vết bẩn thể đồ vật - Bọt dai, lâu tan, phồng mịn, bền, độ tẩy rửa cao Cho nên dùng nhiều sản phẩm cần bọt mịn dai như: Sữa rửa mặt, dầu gội, sữa tắm, kem - đánh răng, bọt cạo râu Hỗ trợ việc hòa tan dầu vào nước nên làm da hay mái tóc cách hiệu quả, giúp làm bụi bẩn, hỗ trợ tốt cần tẩy trang, loại bỏ - hiệu lớp dầu thừa da Bọt có hoạt tính thấp, khơng thấm qua da hay xâm nhập vào mang nước nên - thân thiện với người dùng Bên cạnh sản phẩm cần bọt mịn dai, SLES ứng dụng cho sản phẩm bọt khơng cần đến bọt như: kem dưỡng, lotion, thuốc - tẩy tóc,… Tạo bọt, tạo độ nhớt cho sản phẩm tẩy rửa như: Nước rửa chén, nước rửa - xe, Làm đặc tự nhiên cho sản phẩm, tạo độ gel suốt Thay cho SLS SLES có độ dịu da khơng phải hàng hồn tồn dịu nhẹ da Diapon, Hostapon, dùng SLES bạn - kết hợp thêm hoạt chất dịu kích ứng khác Alantoin SLES ứng dụng để sản xuất bọt chữa cháy, tỉ lệ sử dụng chất - 5% Ngoài ra, ngành dược, hóa chất dùng để tạo viên sủi tạo protein chất điện ly 1.6 Độc tính 1.6.1 Nhiễm độc cấp tính qua miệng Độ độc cấp tính qua miệng chuột bạch tạng (LD50) 3,2 3,8 ml/kg Một nghiên cứu khác cho giá trị > 2,9 g/kg Theo SLES có độ độc cấp tính thấp với chuột Các triệu chứng tiếp xúc với SLES giá trị LD50 khoảng xung quanh giá trị lờ đờ, tiêu chảy Tuy nhiên SLES cơng thức mỹ phẩm có nồng độ lỗng nên coi khơng độc hại 1.6.2 Kích ứng da/ da đầu, rụng tóc Nhiều nghiên cứu patch test với SLES da vòng 24-48 tiến hành nhiều nồng độ khác Kết quả, mức độ kích ứng khơng phụ thuộc vào nồng độ SLES thử nghiệm: - Kích ứng nghiêm trọng dùng nồng độ 15% gặp ngày liên tiếp, - nghiên cứu tương tự nồng độ 17,5% gây kích ứng nhẹ Các thí nghiệm nồng độ 26 28% tạo kích ứng nhẹ trung bình, - thí nghiệm nồng độ 58% khơng gây kích ứng Thí nghiệm với nồng độ 30% ngày gây kích ứng nghiêm trọng Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng SLES da đầu tóc 65 ngày liên tiếp thấy: - Nồng độ 60% gây viêm có biểu tăng sinh thượng bì, hình thành u - nang biểu bì rụng tóc lan tỏa Nồng độ 30% gây thay đổi tương tự nghiêm trọng nồng độ 9% không gây thay đổi Cần phải nhớ mỹ phẩm chứa SLES dạng rinse – off (rửa đi), thời gian tiếp xúc ngắn (vài phút vài giờ), khác xa với điều kiện thử nghiệm lúc SLES mỹ phẩm nguyên nhân gây kích ứng da Do nói SLES chất nhạy cảm với da/da đầu, gây rụng tóc khơng xác Mặt khác sản phẩm chăm sóc cá nhân chứa SLES thử nghiệm độc tính dán nhãn cảnh báo thích hợp thơng tin sơ cứu theo quy định 1.6.3 Kích ứng mắt Thí nghiệm khả gây kích ứng mắt thỏ bạch tạng nồng độ 1,3-58%, kết dao động từ khơng kích ứng đến tổn thương mắt nghiêm trọng mà không phụ thuộc vào liều Trong báo cáo an toàn SLES, CIR khẳng định gây kích ứng da mắt SLES sử dụng an toàn nồng độ báo cáo (0,1-50%) Trên sở thơng tin có sẵn, CIR kết luận SLES an tồn sử dụng mỹ phẩm Các sản phẩm tiêu dùng chứa SLES thử nghiệm khả gây kích ứng mắt, dán nhãn sản phẩm với cảnh báo phù hợp thông tin cách sơ cứu theo yêu cầu ghi nhãn bắt buộc CPSC 1.6.4 Độc tính cận lâm sàng độc tính mãn tính Trong nghiên cứu cận lâm sàng, thêm SLES liều 1000ppm 13 tuần liều 5000ppm năm vào đồ ăn chuột quan sát (bằng mắt thường kính hiển vi) không nhận thấy tác động SLES lên chuột Thử nghiệm chuột Carnworth Farm “E” liều 40, 200, 1000 5000ppm 13 tuần thấy: chuột cho ăn mức 5000ppm dẫn đến tăng trọng lượng tuyệt đối thận (ở đực) tăng trọng lượng tuyệt đối tim, gan thận (ở cái), nhiên khơng có thay đổi trọng lượng tương đối Thử nghiệm dung dịch SLES 5% chuột Swiss lần/ tuần 105 tuần, rút kết luận khơng phải tumourigenic (chất gây ung thư) Khơng có chứng chứng minh SLES chất gây ung thư SLES không phân loại vào nhóm chất gây ung thư [4]  SLES nhiễm tạp Ethylene oxide và/ 1,4-dioxane gây ung thư Theo đánh giá Bộ Y tế Canada, hóa chất không đáp ứng định nghĩa pháp lý chất độc hại mỹ phẩm mức độ phơi nhiễm thấp mức gây nguy hiểm cho sức khỏe người Một lượng nhỏ SLES thể hấp thụ bạn dùng trực tiếp da Tuy nhiên, dựa theo kết nghiên cứu cận lâm sàng vấn đề thực không đáng để lo ngại 1.6.5 Nghiên cứu khác (độc tính sinh sản, phát triển) Thêm SLES mức 0,1% vào phần ăn chuột đực chuột vịng 14 tuần khơng gây ảnh hưởng đến khả sinh sản, quy mô lứa đẻ, tiết sữa khả sống sót non Cụ thể, hệ trì chế độ ăn giống chuột bố mẹ cho giao phối 100 ngày tuổi Con cho ăn chế độ tuần Không nhận thấy thay đổi xét nghiệm huyết học, phân tích nước tiểu quan sát mắt thường kính hiển vi 1.7 Cách dùng SLES: - Khuấy tan nước, nước ấm hay nước lạnh tan hết - Khi khuấy cần tốc độ cao cho nhanh tan - Không ngâm SLES nước cho tự tan thân sản phẩm phải có tác động quay tan - Sau khuấy xong sản phẩm có bọt chờ chút cho hỗn hợp hết bọt làm tiếp bước khác - Tỷ lệ dùng: 8-18% 1.8 Các chứng nhận an tồn Năm 2010, CIR cơng nhận thành phần SLES an toàn sử dụng mỹ phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân SLES khơng tổ chức có uy tín phân loại vào nhóm chất gây ung thư (theo European Chemical Agency/ECHA; Cơ quan Nghiên cứu Ung thư hoa kỳ (IARC); U.S National Toxicology Program; California Proposition 65 list of carcinogens; U.S Environmental Protection Agency) HERA (viết tắt Human and Environmental Risk Assessment – chuyên cung cấp thông tin vô tư, minh bạch, đánh giá cách khoa học) kết luận SLES an tồn khơng phải nguyên nhân gây lo ngại liên quan đến việc sử dụng mỹ phẩm người tiêu dùng Chương TÍNH CHẤT CỦA SODIUM LAURYL ETHER SULFATE 2.1 Tính chất vật lý  - Tính chất vật lý Sodium Lauryl Ether Sulfate Là dung dịch đặc sánh Không mùi Màu trắng trắng ngà vàng Đây chất hoạt động bề mặt, mang điện tích âm, hoạt động theo chế - tương tự xà phòng Khối lượng phân tử 288,372 g/mol Nhiệt độ nóng chảy 206oC LD50 1280 ppm (chuột, miệng) Khối lượng riêng: 1,05 g/cm³ Khối lượng mol: khoảng 420 g/mol 2.2 Tính chất hóa học SLES điều chế cách etoxyl hóa dodecanol Sản phẩm etoxylat sau chuyển thành hợp chất sulfate (este lần với axit sulfuric), trung hòa để tạo thành muối natri 2.3 Tương tác lưỡng cực phân tử Tự tổng hợp loạt SLES, có mức độ khác etoxyl hóa (C12H25 (OCH2CH2) xOSO3Na, x = (CS130), (CS230) (CS330)) môi trường nước dập tắt huỳnh quang, đo sức căng bề mặt độ dẫn điện CMC phát tương tự (0,80 mM) ba chất hoạt động bề mặt etoxyl hóa, thấp đáng kể so với CMC đo cho SDS khơng oxy hóa (SDS, CMC = 8,2 mM), mức độ ion hóa micelle (βion) cao đáng kể SLES mixen ion = 0,70) so với micelles SDS (βion = 0,18) Kết bất thường cho nội phân tử phân tử tương tác hấp dẫn ion-lưỡng cực ion sunfat (SO4-) lưỡng cực O → CH2 nhóm OE micelle SLES, tương tác không xảy micelle SDS Điều thú vị CMC hệ thống micelle SLES phát không phụ thuộc vào mức độ etoxyl hóa Điều cho thực tế tương tác hấp dẫn ion-lưỡng cực có hiệu nhóm OE liên kết với SO4 (tương tác nội phân tử) mặt, nhóm sunfat O → CH2 lưỡng cực gắn 10 với nhóm sunfat chất hoạt động bề mặt gần mặt khác giao diện micellenước (tương tác phân tử) [5] 2.4 Kết hợp với chất hoạt động bề mặt khác Các dung dịch chất hoạt động bề mặt hỗn hợp sử dụng nhiều ứng dụng đặc tính ưu việt chúng CMC thấp, tạo bọt nhiều, hấp dẫn đặc tính lưu biến nhũ hóa chất hoạt động bề mặt đơn lẻ Anionic sodium lauryl ether sulfate (SLES) sử dụng rộng rãi mỹ phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (sữa tắm, sữa rửa mặt, dầu gội đầu sữa rửa tay,…) Các phân tử SLES tự lắp ráp môi trường nước tạo thành mixen có kích thước khác nhau, tùy thuộc vào có mặt khơng có mặt chất phụ gia Các hỗn hợp SLES với zwitterionic cocoamidopropyl betaine (CAPB) nghiên cứu rộng rãi sử dụng công thức khác có khơng có muối chất tạo bề mặt khác đặc tính tạo bọt làm tuyệt vời chúng [6-8] Chất hoạt động bề mặt anion natri lauryl ete sulfat (SLES) có mặt cocamide monoethanolamine không ion (CMEA) mô tả bề mặt hoạt động cao độ ổn định bọt Quá trình chuyển đổi micellar từ hình cầu sang hình que tạo hỗn hợp nhị phân SLES-CMEA dạng nước với diện NaCl quy định để sàng lọc lực đẩy tĩnh điện điện tích nhóm SLES Các mixen giống sâu bị mắc kẹt SLES-CMEANaCl cho thấy đặc tính đàn hồi cao Kích thước micellar hình dạng xác định DLS SANS phù hợp tốt với kết độ nhớt Hơn nữa, người ta phát khả tạo bọt độ ổn định bọt SLES điều chế CMEA NaCl Nghiên cứu chứng minh cách tiếp cận phù hợp để cung cấp chế phẩm CMEA hòa tan trước SLES mang lại nhiều lợi ích cho sản phẩm chăm sóc cá nhân cho phép pha trộn CMEA nhiệt độ phịng mà khơng cần trộn nhiệt độ cao [9] 2.5 Tương tác với gum khác Sự tương tác galactomannans, guar gum (GG) với natri lauryl ether sulphat (SLES) chứng minh cách sử dụng đầu dò đo độ dẫn, đo sức căng, pyrene 1H NMR phân tích SLES GG hình thành cốt liệu làm giảm sức căng bề mặt nồng độ cốt liệu tới hạn Sự tương tác cho diện nhóm ethoxyl (EO) chất hoạt động bề mặt, phân tích đo độ dẫn, đo độ căng đầu dị pyrene sử dụng dạng khơng etoxyl hóa, natri lauryl sulphat - SLS, không quan sát thấy kết tụ Các tập hợp hình thành SLES GG có điện zeta âm cho thấy polyme bao quanh SLES theo phân tích tán xạ ánh sáng động (DLS), có kích thước xấp xỉ 26 nm Việc xác 11 định thông số nhiệt động lực học cho thấy tập hợp xảy cách tự phát trình entanpi entropi có định hướng Tương tác SLES GG khám phá để tạo cơng thức có nồng độ chất hoạt động bề mặt thấp hơn, chất làm đặc thường sử dụng GG 12 Chương ỨNG DỤNG CỦA SODIUM LAURYL ETHER SULFATE TRONG LĨNH VỰC MỸ PHẨM SLES chất hoạt động bề mặt anion có nguồn gốc từ dầu cọ, dầu dừa với khả làm hiệu quả, tạo bọt tốt nên sử dụng làm chất hoạt động bề mặt sản phẩm tẩy rửa (sữa rửa mặt, sữa tắm, dầu gội ) SLES có hoạt tính hóa học nhẹ so với SLS (Sodium Lauryl Sulfate) có trải qua q trình ethoxylate hóa nên thường khuyến khích sử dụng xem thành phần thay phù hợp hiệu cho SLS (Sodium Lauryl Sulfate) Bên cạng đó, SLES có khả phân hủy sinh học nhanh chóng hồn tồn nên khơng gây ảnh hưởng đến mơi trường sống 3.1 Các sản phẩm dầu gội tóc Về khía cạnh bào chế, nhà sản xuất dựa đặc tính dầu gội tóc mà họ hướng đến độ nhớt, mức độ tạo bọt, cảm giác dùng, trị liệu gào hay không, … để lựa chọn cho cơng thức bào chế hãng Dầu gội tóc bao gồm thành phần như: nước, chất hỗ trợ tạo bọt, chất làm dày, chất bảo quản, chất dưỡng da đầu tóc khơng thể thiếu chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt thành phần chiếm tỉ lệ cao thứ sau nước với 10 – 20% SLES công thức dầu gội chất hoạt động bề mặt có tác dụng làm ướt bề mặt da (weting agent), Tạo bọt tốt (foaming agent) làm da tóc hiệu (defatting agent) Đây chất hoạt động bề mặt có khả “trộn” dầu nước cách tác động lên bề mặt chất béo nước Chất hoạt động bề mặt trộn với nước chất béo da (chất bẩn thức ăn, bã nhờn, mồ hơi,…), cho phép loại bỏ chất bẩn 13 Hình Một số sản phẩm dầu gội có chứa sodium lauryl ether sulfate 3.2 Các sản phẩm sữa rửa mặt Với công dụng làm nên SLES thành phần phổ biến có mặt sản phẩm sữa rửa mặt giúp làm hiệu quả, tạo độ ẩm, loại bỏ bã nhờn để làm sâu loại bỏ chúng tuyệt đối Đồng thời hợp chất thành phần quan trọng công nghệ tạo bọt giúp dễ dàng khử bụi bẩn, vi khuẩn da Rất nhiều chuyên gia ngành công nghiệp mỹ phẩm khẳng định SLES an toàn cho việc sử dụng, nghiên cứu đáng tin cậy thêm vào mỹ phẩm, SLES khơng có tác động có hại đến sức khỏe người Hình Một số sản phẩm sữa rửa mặt có chứa sodium lauryl ether sulfate 14 3.3 Các sản phẩm sữa tắm Nếu bạn quan tâm tới thành phần sản phẩm sử dụng, đọc thành phần ghi nhãn sau bao bì sản phẩm bạn thấy có đến 90% sản phẩm sữa tắm chăm sóc cá nhân thị trường chứa thành phẩm Sodium lauryl sulfate gấn Sodium lauryl ether sulfat sử dụng để thay Sodium Lauryl sulphate SLES có hoạt tính hóa học nhẹ so với SLS (Sodium Lauryl Sulfate) có trải qua q trình ethoxylate hóa nên thường khuyến khích sử dụng SLES làm hiệu quả, tạo độ ẩm, loại bỏ bã nhờn để làm sâu loại bỏ chúng tuyệt đối Đồng thời hợp chất thành phần quan trọng công nghệ tạo bọt giúp dễ dàng khử bụi bẩn, vi khuẩn da Hình Một số sản phẩm sữa tắm có chứa sodium lauryl ether sulfate 15 Chương Kết Luận SLES ứng dụng vào nhiều dòng sản phẩm khác tính tạo bọt mịn khả làm cao sản phẩm chăm sóc cá nhân bao gồm dầu gội, sữa tắm, thuốc tẩy tóc, sữa rửa mặt, kem đánh răng, bọt cạo râu,… Bên cạnh đó, cịn ứng dụng vào lĩnh vực chất tẩy rửa nước rửa chén, nước rửa tay Khơng thế, SLES cịn ứng dụng để sản xuất bọt chữa cháy, tỉ lệ sử dụng chất 5% Ngoài ra, ngành dược, hóa chất dùng để tạo viên sủi tạo protein chất điện ly Tuy nhiên, SLES cịn số hạn chế gây kích ứng da Việc sản xuất SLES giai đoạn tiếp tục nghiên cứu thêm để sản xuất quy mô lớn nữa, khắc phục đặc tính khơng mong muốn q trình sản xuất để nâng cao suất hiệu mục tiêu hướng đến sản xuất sản phẩm thân thiện với môi trường 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://nguyenlieunganhmypham.vn/sles sodium-lauryl-ether-sulfate-pd,6140 [2] https://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_laureth_sulfat [3]https://pimichi.com/chat-tao-bot-sles-sodium-lauryl-ether-sulphate? fbclid=IwAR0KU8LaMwF4ccpCm_ogMB1JrEJXnZYyIfSquyaOYz1YwPUHCjTyCd_I4c [4] European Chemical Agency/ECHA; Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Hoa Kỳ (IARC); U.S National Toxicology Program; California Proposition 65 list of carcinogens; U.S Environmental Protection Agency [5] Mohamed Aoudia cộng (2008), Intramolecular and intermolecular ion– dipole interactions in sodium lauryl ether sulfates (SLES) self-aggregation and mixed micellization with Triton X-100, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 335 (2009) 55–61 [6] S.S Tzocheva, K.D Danov, P.A Kralchevsky, G.S Georgieva, A.J Post, K.P Ananthapadmanabhan, Solubility limits and phase diagrams for fatty alcohols in anionic (SLES) and Zwitterionic (CAPB) Micellar surfactant solutions, J Colloid Interface Sci 449 (2015) 46–61 [7] Z Mitrinova, S Tcholakova, N Denkov, Control of surfactant solution rheology using medium-chain cosurfactants, Colloids Surf A 537 (2018) 173–184 [8] Z Mitrinova, S Tcholakova, Z Popova, N Denkov, B.R Dasgupta, K Ananthapadmanabhan, Efficient control of the rheological and surface properties of surfactant solutions containing C8–C18 fatty acids as cosurfactants, Langmuir 29 (2013) 8255–8265 [9] Niki Pandya cộng (2020), SLES/CMEA mixed surfactant system: Effect of electrolyte on interfacial behavior and microstructures in aqueous media, Journal of Molecular Liquids 325 (2021) 115096 17 ... số sản phẩm dầu gội có chứa sodium lauryl ether sulfate Hình Một số sản phẩm sữa rửa mặt có chứa sodium lauryl ether sulfate 14 Hình Một số sản phẩm sữa tắm có chứa sodium lauryl ether sulfate. .. VỀ SODIUM LAURYL ETHER SULFATE 1.1 Tên gọi Sodium Lauryl Ether Sulfate - Danh pháp IUPAC: khơng có - Tên gọi khác: Natri lauryl ete sunfat, Sodium laureth sulfate, sodium laureth - sulphate, sodium. .. sử dụng GG 12 Chương ỨNG DỤNG CỦA SODIUM LAURYL ETHER SULFATE TRONG LĨNH VỰC MỸ PHẨM SLES chất hoạt động bề mặt anion có nguồn gốc từ dầu cọ, dầu dừa với khả làm hiệu quả, tạo bọt tốt nên sử dụng