Sản phẩm rửa mặt đa dạng về hình thức, mẫu mã như dạng tuyp, dạng chai vòi nhấn, dạng nắp bật, dạng nước lỏng với chai bơm bọt, dạng xà phòng bánh,… Hình 1.2 Một số sản phẩm rửa mặt ● Sả
TỔNG QUAN
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA DA
Hình 1.1 mô tả cấu tạo ba lớp của da gồm lớp biểu bì, lớp bì và lớp mỡ dưới da Biểu bì là lớp ngoài cùng của da, tiếp xúc và chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các sản phẩm tẩy rửa cá nhân Mỗi lớp cấu trúc có vai trò, ý nghĩa nhất định trên da
Hình 1.1 Cấu tạo của da
Lớp biểu bì (epidermis) gồm các lớp tế bào dạng vảy, phân tầng, được cấu tạo chủ yếu từ hai loại tế bào: tế bào sừng và tế bào đuôi gai Các tế bào sừng có cầu nối gian bào với lượng tế bào chất phong phú [2] Lớp biểu bì chứa một số quần thể tế bào khác như tế bào hắc tố, tế bào langerhans và tế bào merkel, trong đó tế bào sừng chiếm đại đa số Biểu bì được chia thành bốn lớp theo hình thái và vị trí của tế bào sừng khi chúng biệt hóa thành các tế bào sừng, bao gồm lớp tế bào đáy, lớp tế bào vảy, lớp tế bào hạt và lớp sừng Ba lớp dưới tạo nên các tế bào sống, có nhân của biểu bì [3]
Biểu bì là một lớp tế bào liên tục đổi mới, tăng sinh các cấu trúc phái sinh như tuyến nhờn, móng tay, tuyến mồ hôi Các tế bào đáy của biểu bì trải qua các chu kỳ tăng sinh cung cấp cho sự đổi mới của lớp biểu bì bên ngoài Thời gian cần thiết cho một tế bào đáy phân chia, biệt hóa và di chuyển tới lớp sừng khoảng 14 ngày Thời gian ở lớp sừng đến khi thành vảy da và bong ra khoảng 14 ngày Như vậy, thời gian để tái tạo toàn bộ lớp biểu bì là khoảng 4 tuần [4]
Lớp bì (dermis) là lớp da dày nhất, chứa nhiều collagen và eslatin, giúp da đàn hồi và dẻo dai hơn Lớp bì còn chứa các dây thần kinh, tuyến mồ hôi, tuyến bã nhờn, nang lông và mạch máu Trong đó, tuyến bã nhờn tiết ra dầu nhờn giúp cho da giữ được độ ẩm, tạo nên một lớp màng bảo vệ da [4], [5]
Dưới cùng lớp cấu trúc da là lớp mỡ (fat layer) giúp cơ thể dự trữ năng lượng và điều chỉnh thân nhiệt Lớp cấu trúc này còn đóng vai trò như lớp đệm để bảo vệ cơ, xương khỏi tác động va chạm từ bên ngoài như ngã, va đập,…Lớp hạ bì với cơ và xương còn được kết nối nhờ mỡ dưới da [5]
1.1.2 Chức năng sinh lí của da
Da là lớp mô mềm bên ngoài, có khả năng đàn hồi, bao phủ cơ thể Da đóng vai trò xã hội, biểu thị cho cái đẹp riêng biệt của mỗi cá nhận Bên cạnh đó, làn da còn có nhiều chức năng sinh lí quan trọng;
● Bảo vệ cơ thể: Da hoạt động như một rào cản, với các sắc tố melanin giúp bảo vệ cơ thể, chống lại tia cực tím Da là một lớp màng đàn hồi, che phủ, bảo vệ các cơ quan bên dưới, đóng vai trò như lớp màng miễn dịch, bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh
● Điều hòa nhiệt độ: Da thực hiện chức năng điều hòa nhiệt độ thông qua mạng lưới tuyến mồ hôi và mao quản dưới da, đóng vai trò chính trong việc tổng hợp vitamin D, đồng thời thực hiện một số chức năng bài tiết nước, chất độc hại, muối… thông qua các tuyến tiết của da
● Cơ quan cảm giác: Da là một cơ quan cảm giác, với một mạng lưới rộng lớn các tế bào thần kinh và cơ quan thụ cảm riêng biệt đối với nhiệt độ nóng, lạnh, xúc giác và cảm giác đau [5]
1.1.3 Các vấn đề liên quan đến da
Làn da khỏe mạnh thường đều màu, có cấu trúc mềm mại, đủ độ ẩm, là cơ quan cảm thụ tốt những va chạm, áp lực và nhiệt độ Khi hàng rào tự nhiên của da bị suy yếu, da dễ bị tổn thương, mất đi độ ẩm và độ đàn hồi, có thể khô, nứt hoặc chảy xệ, trở nên nhạy cảm hơn với các ảnh hưởng bên ngoài (tia UV, nhiệt độ, bụi bẩn…) và dễ bị nhiễm trùng
Da có độ thích nghi pH là từ 5,4 – 5,9, trong đó các sản phẩm có pH 5,5 được cho là thích hợp nhất với da Những sản phẩm tẩy rửa cá nhân có độ pH cao thường làm sạch tốt, nhưng dễ gây kích ứng da, khiến da bong tróc, tiết nhiều dầu, nhờn, nổi mụn [6], [7]
Cân bằng ẩm và vấn đề đổ dầu, nổi mụn trên da
Nước chiếm 70 - 80% lớp biểu bì, trong đó lớp sừng có lượng ẩm trung bình là 15% Khi độ ẩm ở lớp sừng thấp hơn 10%, da sẽ bị khô, đồng thời xuất hiện các vết nhăn trên bề mặt, khiến da dễ bong tróc [8] Duy trì độ ẩm giúp da căng mọng, mềm mịn, sáng, đẹp hơn Việc rửa mặt quá nhiều lần trong ngày và sử dụng các sản phẩm tẩy rửa mạnh tác động đến hàng rào bảo vệ da, khiến da dễ bị mất nước Khi đó, các tuyến bã nhờn bị kích thích hoạt động, tiết nhiều dầu hơn, để thực hiện chức năng bảo vệ, tạo thành một lớp dầu trên bề mặt da, hạn chế thất thoát nước Việc tăng sinh quá mức dầu nhờn khiến lổ chân lông bị bịt kín, tạo điều kiện xuất hiện mụn [9] Chính vì vậy, để có một làn da khỏe mạnh cần sử dụng các sản phẩm tẩy rửa cá nhân có pH phù hợp và chứa thành phần cấp ẩm hiệu quả
Tương tác chất hoạt động bề mặt với lipid trên da
Màng lipid là hàng rào bảo vệ của làn da, giúp da tránh khỏi những tác động bên ngoài như khói, bụi, vi khuẩn,… Có ba loại chất béo trong lớp sừng trên da (cholesterol, acid béo, và ceramides) Ceramides có cấu tạo hai đuôi alkyl dài, không bị hòa tan bởi các chất HĐBM Trong khi đó, gần như tất cả các chất HĐBM đều có khả năng hòa tan cholesterol và acid béo Về lâu dài chất HĐBM có thể làm hỏng lớp lipid của da, làm mất đi chức năng giữ ẩm vốn có của lipid, dẫn đến da bị mất nước, sần sùi, khiến tốc độ lão hóa diễn ra nhanh hơn [10], [11].
SẢN PHẨM RỬA MẶT
Thị trường mỹ phẩm phát triển với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú Các loại mỹ phẩm chăm sóc da cơ bản phát triển vượt trội cả về số lượng và chất lượng Sản phẩm rửa mặt là mỹ phẩm quen thuộc, là một bước rất quan trọng trong chu trình chăm sóc da, được sử dụng ở mọi tầng lớp, lứa tuổi Sản phẩm rửa mặt đa dạng về hình thức, mẫu mã như dạng tuyp, dạng chai vòi nhấn, dạng nắp bật, dạng nước lỏng với chai bơm bọt, dạng xà phòng bánh,…
Hình 1.2 Một số sản phẩm rửa mặt
● Sản phẩm rửa mặt dạng xà phòng
Sản phẩm rửa mặt nền kem, với bao bì tuyp dựa trên nền soap (xà phòng hóa các loại acid béo như Acid Lauric, Acid Myristic, Acid Palmitic, Acid Stearic,…với KOH) được sử dụng khá rộng rãi, phổ biến … Sản phẩm rửa mặt dạng xà phòng này vẫn chiếm lĩnh thị trường, khó thay thế, loại bỏ bởi các dòng sản phẩm khác nhờ vào hiệu quả tẩy rửa, làm sạch sâu cho làn da và nổi tiếng với các thương hiệu Senka, X-men, Eucerin,…
Hình 1.3 Sản phẩm rửa mặt với thành phần xà phòng hóa acid béo
Các sản phẩm dạng xà phòng hóa acid béo này thường có pH cao (8 - 9), tạo điều kiện phân li các muối của acid béo, thể hiện hoạt tính của chất HĐBM, tạo bọt và mang lại hiệu quả tẩy rửa tốt [12] Để khắc phục yếu tố pH cao, gây khô da [13], sản phẩm dạng này thường chứa một lượng lớn chất dưỡng ẩm như glycerin, propylene glycol, propanediol, butylene glycol,…[14], [15]
● Sản phẩm rửa mặt dạng gel với hoạt động bề mặt tổng hợp
Hình 1.4 Sản phẩm rửa mặt dạng gel
Sản phẩm rửa mặt dạng gel thường chứa hoạt động bề mặt tổng hợp (dạng non- soap) thường chứa một số chất tẩy rửa thông dụng như sodium laureth sulfate, sodium lauryl sulfate, sodium lauroyl methyl isethionate, sodium cocoyl glycinate, cocamidopropyl betaine…Công thức sản phẩm rửa mặt dạng này thường không yêu cầu pH sản phẩm quá cao, chất tẩy rửa có thể hoạt động tốt ở pH 6 - 7, phù hợp hơn cho làn da nhạy cảm [16] Nền sản phẩm thường là dạng gel trong, với bao bì tuyp hoặc chai vòi nhấn, chai nắp bật
● Sản phẩm rửa mặt dạng bọt Đối với sản phẩm rửa mặt nền kem hoặc dạng gel, khi sử dụng cần lấy một lượng nhỏtạo bọt trước khi thoa lên mặt Tuy nhiên, xuất hiện một số trường hợp người tiêu dùng không biết đánh bọt, tạo được ít bọt hoặc không có thời gian đánh bọt, dẫn đến sử dụng trực tiếp sản phẩm lên da, làm giảm khả năng tẩy rửa của sản phẩm, ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch da mặt, gây khô da do sử dụng lượng lớn chất tẩy rửa
Hình 1.5 Sản phẩm rửa mặt dạng bọt
Sản phẩm rửa mặt dạng bọt thường có thiết kế dạng chai với vòi nhấn, chứa xà phòng dạng nước lỏng bên trong Chai tạo bọt hoạt động theo cơ chế: khi nhấn vòi, hơi nén từ vòi nhấn và khí được bơm bởi van một chiều, nén tới một áp suất nhất định sẽ tạo ra hỗn hợp bọt Chính sự tiện lợi, nhanh chóng, cùng với kết cấu bông, mịn, dày xốp len lỏi sâu vào trong lỗ chân lông để loại bỏ bụi bẩn, bã nhờn khiến bọt rửa mặt được ưa chuộng
Xà phòng bánh rửa mặt Viên rửa mặt Bột rửa mặt
Hình 1.6 Một số sản phẩm rửa mặt độc đáo
Bên cạnh đó vẫn tồn tại một số hình thức, mẫu mã khác như xà phòng bánh rửa mặt, bột rửa mặt, viên rửa mặt, miếng rửa mặt (dạng giấy mỏng),… các sản phẩm này góp phần đa dạng hóa sản phẩm, mang lại nhiều sự lựa chọn cho người tiêu dùng
Chất hoạt động bề mặt: là những chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng nhờ cấu trúc lưỡng cực và là thành phần chính đảm nhận chức năng tẩy rửa Các chất HĐBM thường chiếm 10 - 15% trong thành phần công thức của sản phẩm và thường được kết hợp với nhau để đạt được hiệu quả tẩy rửa, cũng như độ tạo bọt mong muốn Các nhóm chất HĐBM thường được sử dụng:
● Chất HĐBM anion: xà phòng (muối của acid béo), dạng tổng hợp, gốc amino acid như acyl glycinat, taurate…[17]
● Chất HĐBM nonion: polyoxyethylene, polyhydric alcohol ester,… [18]
● Chất HĐBM lưỡng tính: CAPB, cocoamphoacetat, alkyl polyglucoside, các chất HĐBM dựa trên amino acid như alkyl glutamat, sarcosinat và glycinat đang được sử dụng ngày càng nhiều [19]
Hoạt chất dưỡng ẩm, làm mềm da: lấy độ ẩm từ những phân tử nước ngoài môi trường để cung cấp cho da, bao gồm những hoạt chất có chứa nhóm –OH trong phân tử như glycerine, propylene glycol, propanediol, butylene glycol,… [14], [15]
Phụ gia tạo cấu trúc (phụ gia lưu biến): tạo độ nhớt cho các sản phẩm, thường tạo cảm giác đậm đặc để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng Những phụ gia lưu biến thường được sử dụng là những muối vô cơ, điển hình là sodium chloride và các loại chất làm đặc tan trong nước (xanthan gum, acrylates copolymer, carbomer, HEC…) [20]
Chất bảo quản: giúp bảo vệ sản phẩm trước vi khuẩn, vi nấm, vi sinh vật, đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình lưu trữ và sử dụng Các chất bảo quản thường là các chất dễ gây ra kích ứng, là thành phần có giới hạn hàm lượng trong công thức Chính vì vậy, cần lưu ý chọn lựa loại bảo quản và sử dụng với hàm lượng phù hợp
Nước: là dung môi không thể thiếu và thường là thành phần chiếm tỉ lệ cao nhất trong công thức
Một số phụ gia và thành phần khác: màu, mùi, hoạt chất trị liệu (niacinamide làm trắng, tinh dầu tràm trà kháng khuẩn, đất sét kiềm dầu, AHA, BHA tẩy tế bào chết…) cũng được thêm vào sản phẩm rửa mặt để tạo nên sự khác biệt
Chu trình chăm sóc da cơ bản gồm nhiều bước Mỗi bước trong chu trình này đóng vai trò, ý nghĩa riêng Chu trình này gồm các bước, với vai trò và ý nghĩa sau:
● Tẩy trang: có vai trò quan trọng trong các bước chăm sóc da, giúp làm sạch các lớp trang điểm, các lớp phấn, kem chống nắng và bụi bẩn sau một ngày dài
● Rửa mặt: Sau khi tẩy trang, cần làm sạch lại bằng sữa rửa mặt Bước chăm sóc da mặt này giúp loại bỏ hoàn toàn dầu nhờn, bụi bẩn Chu trình chăm sóc da cơ bản cần phải có công đoạn rửa mặt
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI
1.3.1 Nghiên cứu về ảnh hưởng của hoạt động bề mặt tổng hợp
Sodium laureth sulfate (SLES), sodium lauryl sulfate (SLS) là hai loại HĐBM gốc sulfate rất phổ biến, thường xuất hiện trong các sản phẩm tẩy rửa, chăm sóc cá nhân từ dầu gội, sữa tắm cho đến sản phẩm rửa mặt… SLES, SLS có nguồn gốc thiên nhiên từ dầu dừa, cọ, với giá thành rẻ, được sử dụng rộng rãi Một số nghiên cứu độc lập đã chỉ ra tác hại của việc lưu lại SLES, SLS lâu dài trên da, khi không được rửa sạch hoàn toàn, dẫn đến việc xuất hiện một nhóm người tiêu dùng “anti sulfate” a Sodium laureth sulfate b Sodium lauryl sulfate Hình 1.7 Cấu trúc của chất tẩy rửa gốc sulfate
Mối quan tâm về alkyl sulfate và alkyl ether sulfate trong chất tẩy rửa cá nhân bắt đầu từ gần 20 năm trước dưới dạng một tạp chí nhỏ và blog trên internet Thời gian qua, các cuộc tranh luận về việc thay thế sulfate trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân tiếp tục tăng lên đáng kể, trở thành động lực đưa một số lượng lớn các sản phẩm không chứa sulfate vào thị trường Tuy nhiên, yếu tố kinh tế sẽ không bao giờ là mục tiêu để loại bỏ sulfate trong sản phẩm tẩy rửa cá nhân Sản phẩm không chứa sulfate thường có giá thành đắt đỏ, khó tiếp cận với người tiêu dùng [21]
Các chất HĐBM anion thường được sử dụng với khả năng tẩy rửa và đặc tính tạo bọt tốt bao gồm sodium laureth sulfate, sodium lauryl sulfate, amoni laureth sulfate Tuy nhiên, ở nồng độ cao, các chất này có thể gây ra kích ứng [22] Quá trình sulfate hóa, sản xuất các nguyên liệu này có khả năng sinh ra phụ phẩm nitrosamine và khoảng 90% các nitrosamine này được cho là gây ung thư [23]
Tác động của sodium lauryl ether sulfate đến môi trường đã được xem xét một cách có hệ thống thông qua đánh giá chu trình sản xuất 1 tấn thành phẩm sodium lauryl ether sulfate chứa 3mol ethylene oxide (SLES 3EO) Dựa trên các nguồn tác động chính và triết lý Sản xuất Sạch hơn - Hiệu quả Tài nguyên, bốn giải pháp thay thế riêng lẻ nhằm cải thiện tác động đến môi trường đã được đề xuất Kết quả cho thấy việc sử dụng nhiệt năng từ sinh khối là một cách tiếp cận sáng tạo, liên quan đến bối cảnh Brazil, đóng góp vào các sáng kiến tương lai trong việc xây dựng công thức chất tẩy rửa từ góc độ môi trường [24]
Nghiên cứu về hiệu quả giảm phai màu tóc nhuộm cho thấy so với mẫu dầu gội có SLES/SLS, mẫu dầu gội không chứa hai loại chất tẩy rửa này có chỉ số phai màu thấp hơn đáng kể sau 10 lần gội Các loại HĐBM được sử dụng trong mẫu dầu gội không chứa sulfate bao gồm decyl glucoside, coco glucoside, cocamidopropyl betaine Hầu hết tình nguyện viên đều hài lòng với mẫu dầu gội sulfate-free bởi hiệu quả làm mềm tóc, dễ chải, bọt tốt và khả năng làm sạch cao [25]
Sự quan ngại về chất tẩy rửa gốc sulfate bắt nguồn từ SLS, bởi đặc tính tẩy rửa mạnh, khả năng lấy đi lớp dầu dưỡng trên da, tóc của chuỗi hydrocacbon 12C [26] Mặc dù đặc tính tẩy rửa nhẹ hơn, nhờ vào sự ether hóa trên chuỗi hydrocacbon, giảm mức độ làm sạch, tẩy rửa nhưng SLES vẫn gây ra những sự lo ngại nhất định [27] Gốc sulfate có thể gây tổn thương mắt, rụng tóc, tổn thương cơ quan (gan, tim, thận…) hoặc có thể gây ung thư Tuy nhiên, những tác dụng phụ này chưa bao giờ được chứng minh là xảy ra ở người với nồng độ sử dụng trong các sản phẩm tẩy rửa chăm sóc cá nhân [28] Dựa trên những hoài nghi và thông tin sai lệch, các công ty mỹ phẩm đã dán nhãn “không chứa sulfate” như một cách tiếp thị, quảng cáo, thay vì mối quan tâm đến độ an toàn của sản phẩm
Hầu hết các chất tẩy rửa trên thị trường đều được tổng hợp từ các sản phẩm hóa dầu Các tài nguyên có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch là có giới hạn và sẽ giảm theo thời gian, phụ thuộc vào sự ổn định của tình hình chính trị xã hội Chính vì vậy, xu hướng hạn chế sử dụng các nguyên liệu gây tranh cãi, có hại cho sức khỏe con người và môi trường đã dẫn đến việc tìm kiếm các chất HĐBM xanh (green surfactant), biosurfactant, chất tẩy rửa có nguồn gốc tự nhiên, có thể phân hủy sinh học [29]
Thị trường sản phẩm chăm sóc cá nhân phụ thuộc lớn vào nhu cầu của người tiêu dùng, trong đó các thành phần tự nhiên, lành tính, an toàn, khái niệm free-from (không chứa) trở thành xu hướng quảng bá thương hiệu mới Trong đó, sản phẩm không chứa sulfate (SLES, SLS) là một trong những xu hướng quảng bá hàng đầu Các chất HĐBM không chứa sulfate gây ra nhiều thách thức về hiệu suất của sản phẩm như độ đặc, cảm quan, mức độ tạo bọt… Một thách thức khác là cung cấp các thành phần mang tính phát triển bền vững, có thể sản xuất với qui trình nguội, đưa được sản phẩm ra thị trường trong một khoảng thời gian ngắn với giá thành hợp lí [30]
1.3.2 Nghiên cứu về hoạt động bề mặt dẫn xuất từ amino acid
Các chất làm sạch dẫn xuất từ amino acid đã được quan tâm trong nhiều nghiên cứu, được đánh giá cao về độ an toàn, ít gây ra các kích ứng, nhất là đối với những làn da nhạy cảm [31] Ajinomoto là nhà sản xuất HĐBM dẫn xuất từ amino acid đầu tiên trên thế giới với sự ra mắt sản phẩm gốc acid glutamic vào năm 1972 Nhờ đặc tính dịu nhẹ với làn da, khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường, những chất HĐBM này đã được sử dụng rộng rãi và có thể thay thế cho một số chất tẩy rửa gốc dầu mỏ Ajinomoto ước tính rằng thị trường đối với chất HĐBM dựa trên amino acid có tốc độ tăng trưởng hàng năm là 15% từ giữa năm 2014 đến 2017, do mối quan tâm về môi trường ngày càng tăng cao và hứa hẹn sẽ phát triển hơn nữa [32], [33]
Có khoảng hơn 20 amino acid tham gia tổng hợp nên các chất HĐBM Nổi bật là các chất có 2 nhóm carboxyl, tạo phức chelat hiệu quả, hoạt động tốt trong môi trường nước cứng Các chất cysteine dễ dàng bị oxy hóa thành hợp chất cystine tương ứng, được coi là chất HĐBM gemini Sự chuyển đổi cysteine - cystine dễ dàng và thuận nghịch đã được tận dụng trong việc thiết kế chất HĐBM có khả năng chuyển đổi cấu trúc Đầu phân cực của nhóm hoạt chất này liên kết với đuôi kỵ nước bằng liên kết este hoặc liên kết amit, dễ phân cắt, có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường [34]
Xuất phát từ mối quan tâm dành cho các chất HĐBM có nguồn gốc tự nhiên thay vì dầu mỏ, nghiên cứu về chất HĐBM amino acid N-acyl từ dầu thực vật được thực hiện Các chất HĐBM này được ưa chuộng nhờ vào đặc tính bề mặt, khả năng phân hủy sinh học và độc tính thấp Hai chất HĐBM amino acid N-acyl (Cas-Gly-Na và Cot-Gly- Na) được tổng hợp bằng cách sử dụng glycine và các loại dầu thực vật khác nhau (dầu thầu dầu và dầu hạt bông) dựa trên sự khác biệt cấu trúc của acid béo Các kết quả thu được đã chứng minh rằng các acyl béo của chất HĐBM amino acid từ các loại dầu thực vật khác nhau có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính bề mặt [35]
Chất HĐBM amino acid gốc cocoyl (sodium cocoyl alaninat) đã được chứng minh là có khả năng ứng dụng tăng cường thu hồi dầu (EOR) Thông số sức căng bề mặt, khả năng thấm ướt bên cạnh tính thân thiện với môi trường cho thấy hiệu suất tương đương hoặc thậm chí tốt hơn so với các chất HĐBM thường được ứng dụng trong EOR [36] Dẫn xuất N-dodecanoyl (cocoyl) cũng thể hiện đặc tính tạo bọt tốt trong các sản phẩm tẩy rửa cá nhân [34]
Cơ chế làm đặc của công thức với HĐBM amino acid sodium lauroyl sarcosinate và cocoamidopropyl hydroxysultaine tại pH thấp (4,6 – 5,0) liên quan đến sự hình thành các micelle hình que Kết luận này dựa trên phương pháp lưu biến cắt mỏng, kĩ thuật phân tích cryo-TEM, phép đo điện thế zeta của hỗn hợp chứa hai loại HĐBM trên Kết quả cho thấy việc kết hợp điều chỉnh pH và bổ sung chất HĐBM lưỡng tính không nhạy pH là một phương pháp tăng độ đặc phù hợp, giúp tối ưu hóa tính lưu biến, tạo tiền đề cho việc xây dựng công thức sản phẩm tẩy rửa với nguyên liệu có nguồn gốc tự nhiên, không sulfate [37]
N-methyltaurine là một chất trung gian quan trọng để tổng hợp các chất HĐBM dịu nhẹ, không sulfate Chất HĐBM sodium methyl cocoyl và sodium methyl oleoyl taurate là chất tăng hiệu quả tạo bọt, tạo hệ bọt dày cho các công thức Chất HĐBM gốc taurate nổi bật với hiệu quả tạo bọt, hoạt động tốt trong môi trường nước cứng, đặc tính dịu nhẹ, phù hợp cho những làn da nhạy cảm nhất, có tiềm năng thay thế SLES, SLS trong các công thức tẩy rửa cá nhân như dầu gội, sữa tắm, sữa rửa mặt [38]
Nhiều chất HĐBM gốc amino acid, không chứa sulfate trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân không thể dễ dàng tạo đặc với muối hoặc các chất HĐBM lưỡng tính như các công thức dựa trên sulfate truyền thống Mặc dù hiện tượng này được cho rằng có liên quan đến các nhóm chức có kích thước lớn trong cấu trúc, nhưng vẫn chưa có cơ sở khoa học cụ thể giải thích cho sự khác biệt Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số loại phụ gia bao gồm lithium chloride (LiCl), sodium chloride (NaCl), L-arginine (Arg), triethanolamine (TEA), trimethylphenylammonium chloride (TMPAC), cetyltrimethyl- ammonium chloride (CTAC) Kết quả cho thấy với 1% CTAC hệ có độ nhớt cao, phù hợp với những phát hiện từ một nghiên cứu trước đó khi so sánh với công thức SLES / CAPB [39]
HOẠT CHẤT THƯƠNG MẠI
1.4.1 Diapon TM K-SF Đề tài sử dụng chất hoạt động bề mặt dẫn xuất từ amino acid với dạng thương mại Diapon K-SF Nguyên liệu thương mại này được sản xuất bởi NOF Corporation, Nhật Bản Dạng dung dịch nguyên liệu 10% có pH trong khoảng từ 7,0 đến 8,5
Bảng 1.1 Thành phần nguyên liệu Diapon ™ K-SF
Diapon ™ K-SF là chất hoạt động bề mặt dựa trên amino acid, được tổng hợp từ acid béo của dầu dừa và sodium N-methyl taurate thông qua phản ứng acyl hóa và ngưng tụ Nguyên liệu này có thể ứng dụng trong hầu hết các sản phẩm tẩy rửa cá nhân như dầu gội, sữa rửa mặt, sữa tắm, dung dịch vệ sinh,… Diapon ™ K-SF có nhiều ưu điểm như khả năng tạo bọt và ổn định bọt trong phạm vi pH rộng, dịu nhẹ, tương thích với da, nguồn gốc thực vật, dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường
Hình 1.8 Cấu trúc nhóm Taurate
Taurate là một nhóm các chất HĐBM anion, được cấu tạo bởi một đầu ưa nước ( N-methyltaurine) và một đầu ưa béo (acid cacboxylic mạch dài), cả hai được nối với nhau thông qua liên kết amit (Hình 1.9) Các acid béo được sử dụng có thể là: acid lauric (C12), acid myristic (C14), acid palmitic (C16) hoặc acid stearic (C18), nhưng chủ yếu là hỗn hợp của acid oleic (C18 với một liên kết không no) và các acid béo từ dầu dừa (C8 - C18) Natri (sodium) thường là cation kim loại xuất hiện trong cấu trúc chất hoạt động bề mặt nhóm taurate
Bên cạnh chất tẩy rửa chính Diapon K-SF, chất phụ trợ tạo đặc Macbiobride MG-
T cũng được lựa chọn sử dụng Nguyên liệu tương hợp với Diapon K-SF, được sản xuất bởi NOF Corporation, Nhật Bản Nguyên liệu pha loãng 1% có pH nằm trong khoảng từ 5,0 đến 8,0
Bảng 1.2 Thành phần nguyên liệu Macbiobride TM MG-T
PEG-120 Methyl glucose triisostearate (MGT) 75 Tocopherol (Vitamin E) 0,01
PEG-120 Methyl glucose triisostearate là chất làm đặc hiệu quả, tương thích với hầu hết các loại chất HĐBM, có thể mang lại hiệu quả làm đặc cộng hưởng với các chất làm đặc phân tử thấp, không ức chế khả năng tạo bọt, dễ dàng phối vào nền sản phẩm, độ an toàn cho da và mắt cao
Hình 1.9 Cấu trúc hóa học của PEG-120 Methyl glucose triisostearate
SLES, SLS là hai nguyên liệu dễ phối hợp với các loại HĐBM khác tạo nên thể gel đặc Vì thế, khi loại bỏ SLES, SLS ra khỏi công thức, sản phẩm thường gặp khó khăn về vấn đề làm đặc Một trong những giải pháp phổ biến là sử dụng các loại gum hoặc polymer để tạo đặc, tuy nhiên sản phẩm sẽ có ngoại quan đục, mờ, dòng chảy đứt khúc Khắc phục các nhược điểm đó, nguyên liệu MGT tạo độ đặc dựa vào việc kết nối hệ micell từ các chất hoạt động bề mặt trong sản phẩm
Hình 1.10 Cơ chế tạo đặc của PEG-120 Methyl glucose triisostearate
PEG-120 Methyl glucose triisostearate có khung đường glucose ở giữa và ba nhánh isostearate Các nhánh isostearate này có thể len lỏi vào phần giữa, bên trong của các cấu trúc micelle nhờ vào đặc tính ái dầu, từ đó kết nối mạng lưới micelle, giúp cho sản phẩm ổn định hệ nền, tạo nên thể gel đặc, trong, dòng chảy mượt mà, có cảm quan gần như tương tự sản phẩm được tạo đặc với hệ có SLES, SLS thông thường.
THỰC NGHIỆM
MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu Đề tài tập trung vào mục tiêu phát triển sản phẩm rửa mặt với hoạt chất thương mại Diapon TM K-SF (sodium methyl cocoyl taurate) Để đa dạng hoá sản phẩm, mang lại nhiều sự lựa chọn cho người tiêu dùng, sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt được phát triển Sản phẩm hoàn chỉnh cần có hiệu quả làm sạch tốt, có khả năng dưỡng ẩm, không làm khô da, có giá thành hợp lí và có khả năng thương mại hóa, cạnh tranh với các sản phẩm trên thị trường
2.1.2 Nội dung nghiên cứu Để hoàn thành mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài tập trung vào các nội dung nghiên cứu sau:
Đánh giá đặc tính cơ bản một số sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt phổ biến trên thị trường Từ các kết quả đó, thông số định hướng mục tiêu cho sản phẩm nghiên cứu của đề tài được lựa chọn
Khảo sát ảnh hưởng của hoạt chất thương mại Diapon K-SF, cũng như các thành phần hoạt động bề mặt phụ trợ, các chất dưỡng ẩm,… đến tính chất sản phẩm (thông số vật lí và hiệu quả tẩy rửa), từ đó xây dựng công thức nền tẩy rửa cơ bản
Hiệu chỉnh nền cơ bản, phát triển thành sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt, đồng thời bổ sung thêm thành phần hoạt chất, hương liệu,… để có được sản phẩm rửa mặt hoàn chỉnh
Đánh giá các đặc tính, tính chất cơ bản của sản phẩm rửa mặt hoàn chỉnh (pH, độ nhớt, độ tạo bọt,…)
Đánh giá hiệu quả sử dụng, khả năng làm sạch vết bẩn và tác động lên da của sản phẩm.
NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ
Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng
T INCI Name Tên thương mại Nhà sản xuất
1 Acrylates copolymer Carbopol aqua SF1 Lubrizol, Mỹ
2 Citric Acid Citric Acid Weifang, Trung Quốc
3 Cocamide DEA Comperlan PKOD BASF, Thái Lan
4 Cocamidopropyl betaine Dehyton KE-AS BASF, Thái Lan
5 Decyl glucoside Plantacare 2000UP BASF, Thái Lan
6 EDTA.2Na DissolvineNa2 Nouryon, Hà Lan
7 Fragrance Lasting white lotus fragrance
Peroma Co., LTD, Việt Nam
Macbiobride MG-T NOF Corporation, Nhật
Euxyl™ PE9010 Preservative Ashland, Mỹ
12 Sodium laureth sulfate Texapon 70T BASF, Thái Lan
13 Sodium lauryl sulfate Texapon OC-N BASF, Thái Lan
Diapon K-SF NOF Corporation, Nhật
15 Sodium PCA Ajidew NL50 Ajinomoto, Nhật Bản
16 Xanthan gum Xanthan gum clear sifted Starlight by nexira, Pháp
17 Mineral oil White oil panama Panama, Ấn Độ
Các nguyên liệu và hoá chất sử dụng trong đề tài được liệt kê ở Bảng 2.1
Nhớt kế Zahn Thiết bị đo độ ẩm cầm tay Kính hiển vi điện tử 1000x Cốc thủy tinh và các dụng cụ thí nghiệm cần thiết
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1 Đánh giá đặc tính sản phẩm
Sử dụng máy đo pH để bàn HANNA 2210, được chuẩn hóa bằng dung dịch đệm pH 4,01 và 7,01 để xác định pH của mẫu Mẫu sản phẩm sẽ pha loãng 100 lần trước khi đo để xác định chính xác giá trị pH Một số mẫu sản phẩm thành phẩm sẽ được đo pH dịch nguyên.
2.3.1.2 Độ nhớt Độ nhớt của sản phẩm sẽ được xác định bằng cốc đo độ nhớt Zahn số 4 (d=4,3 mm) Cần làm sạch cốc đo độ nhớt Zahn trước và sau khi đo mẫu, đặc biệt là lỗ cốc Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến độ nhớt Nên trước khi đo cần điều chỉnh nhiệt độ mẫu đến một giá trị chung thích hợp (25 o C) nhằm tránh làm ảnh hưởng đến kết quả đo Rót sản phẩm lỏng vào cốc thuỷ tinh, nhúng nhớt kế Zahn ngập trong dung dịch, nhấc cốc Zahn lên theo chiều thẳng đứng Khi mực chất lỏng chạm mặt trên của cốc Zahn, bắt đầu bấm giây Khi dòng chảy ra khỏi cốc Zahn bắt đầu ngắt quãng thì ghi nhận thời gian đo Độ nhớt dung dịch được quy đổi như sau:
Trong đó: V: độ nhớt động học (cSt); t: thời gian đo (s); k,c: hằng số tương ứng zahn cup 4 (k,8, c=5)
2.3.1.3 Độ khô Độ khô của sản phẩm đánh giá hàm lượng thành phần được sử dụng trong sản phẩm Cân khoảng 0,5 g sản phẩm cho vào máy đo độ ẩm, dùng độ ẩm đo được để xác đinh khô theo công thức: Độ khô (%) = 100 – độ ẩm (%) [2]
Phương pháp lắc (shaking test) được sử dụng để đo độ tạo bọt Sản phẩm sẽ được pha loãng 100 lần về khối lượng trong nước, sau đó cho chất lỏng vào ống với một thể tích nhất định (V=2 mL) rồi lắc thẳng đứng với một lực vừa phải 15 lần trong khoảng
10 s, lặp lại 4 lần Ghi nhận giá trị thể tích cột bọt tạo thành (mL) Độ bền bọt được xác định bằng thể tích bọt còn lại sau 30 phút Bên cạnh đó, đặc tính bọt có thể so sánh dựa vào độ mịn và đồng đều của bọt Độ bền bọt = 𝑉′
Trong đó: V: là thể tích bọt lắc được ban đầu (mL)
V’: là thể tích bọt còn lại sau 30 phút (mL)
2.3.1.5 Độ bền sản phẩm Đánh giá độ bền sản phẩm ở một số điều kiện:
● Độ bền sốc nhiệt đánh giá sau 6 chu kỳ, một chu kỳ gồm 24 h lưu trữ ở nhiệt độ cao (45 o C) và 24 h lưu trữ ở nhiệt độ thấp (10 o C)
● Độ bền theo phương pháp gia tốc lão hóa (phương pháp Q), với thời gian lưu trữ sản phẩm rút ngắn so với điều kiện phòng [40]
Trong đó τo là hạn sử dụng sản phẩm ở nhiệt độ t0, ngày τs là hạn sử dụng sản phẩm ở nhiệt độ ts, ngày γ là hệ số nhiệt độ, γ = 2 - 3
Với nhiệt độ tủ ấm là 45 o C, thời gian lưu trữ trong tủ ấm sẽ tương đương 8 lần lưu trữ ở điều kiện phòng
● Độ bền ly tâm: thể hiện sự biến đổi sản phẩm trong quá trình vận chuyển và chịu tác động của ngoại lực Lấy một lượng sản phẩm cho vào máy ly tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút Nếu sản phẩm không bị tách lớp thì kết luận sản phẩm bền
● Độ bền sản phẩm ở nhiệt độ phòng: Lưu trữ sản phẩm ở phòng thí nghiệm và theo dõi tính chất, sự biến đổi của sản phẩm theo thời gian
2.3.2 Đánh giá hiệu quả sử dụng
Khả năng tẩy rửa dầu lỏng được xác định thông qua thí nghiệm tạo nhũ giữa dầu khoáng và sản phẩm Phương pháp tạo nhũ được thực hiện với dầu khoáng Lấy 4 mL dầu khoáng cùng với 4 mL sản phẩm (đã pha loãng 10 lần về khối lượng trong nước) cho vào ống lắc nhựa, hỗn hợp được lắc 15 lần trong 10 giây, lặp lại 4 lần Khả năng tẩy rửa sẽ đánh giá thông qua thời gian nhũ tách được 2 mL nước Ghi nhận thời gian nhũ tách để so sánh khả năng tẩy rửa vết bẩn dạng dầu giữa các mẫu sản phẩm
Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng
Vết bẩn tiêu biểu được lựa chọn là son (dạng sáp kết hợp với dầu và hạt màu rắn mịn không tan) minh họa cho bụi bẩn dạng hạt rắn, bã nhờn, dầu trên da Trong quá trình nghiên cứu và đánh giá, mô hình giả lập cách thức loại bẩn được sử dụng là phương thức loại bẩn sử dụng lam kính Ưu điểm của phương pháp là sử dụng lam kính có kích thước nhỏ, mỏng, dễ dàng giả lập vết bẩn lên bề mặt một cách đồng đều, nhanh chóng Bên cạnh đó, lực tác động lên bề mặt được thực hiện gián tiếp để loại bỏ vết bẩn (tránh hiện tượng tất cả các vết bẩn đồng loạt bị loại bỏ nếu lau trực tiếp lên bề mặt)
Qui trình thực hiện cụ thể như sau:
Bôi vết bẩn son lên lam kính
Cố định lam kính trên thành cốc thủy tinh
Pha dung dịch 5% sản phẩm vào cốc thủy tinh
Duy trì khuấy ở tốc độ 2000rpm trong 30 phút
Khả năng loại bẩn của các sản phẩm được xác định dựa trên tỉ lệ khối lượng vết bẩn làm sạch được so với lượng vết bẩn ban đầu Tuy nhiên phương pháp này chỉ sử dụng trên bề mặt kính nên chưa đảm bảo được mức độ đa dạng của bề mặt, không thể mô phỏng các mức độ, tình trạng da khác nhau Khả năng tẩy rửa vết bẩn theo phương pháp này được đánh giá qua công thức:
% khối lượng vết bẩn được loại bỏ = 𝑚−𝑚′
mo: Khối lượng lam kính ban đầu (g)
m: Khối lượng lam kính sau khi bôi vết bẩn (g)
m’: Khối lượng lam kính sau khi xử lý với hóa chất (g)
Hiệu quả làm sạch vết bẩn trên da
Ngoài phương pháp đánh giá hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng, yếu tố cọ sát, mát xa trong quá trình tẩy rửa cũng được xem xét Pha 1% dung dịch sản phẩm, cho lên bông tẩy trang rồi lau qua vết son trên da 3 lần So sánh mức độ màu vết bẩn son trước và sau khi làm sạch để đánh giá hiệu quả tẩy rửa
2.3.2.2 Độ ẩm và độ dầu trên da sau khi sử dụng sản phẩm Độ ẩm và độ dầu trên da cho biết ảnh hưởng của sản phẩm đến da sau khi sử dụng Tác động của chất làm sạch trong quá trình tẩy rửa có thể làm da khô, mất nước nên các sản phẩm tẩy rửa như dầu gội, sữa tắm, sữa rửa mặt cần cung cấp thành phần dưỡng ẩm để nuôi dưỡng da Độ ẩm và độ dầu trên da được xác định bằng máy đo độ ẩm – độ dầu cầm tay Tiến hành đo trực tiếp trên da, so sánh với các mẫu sản phẩm khác để xác định mức độ hiệu quả và tác động của sản phẩm đến da
2.3.2.3 Đặc tính cấu trúc bọt Độ tạo bọt được đánh giá thông qua phương pháp ở mục 2.3.1.4 Ngoài ra, độ mềm mịn, cấu trúc bọt cũng được đánh giá Sử dụng kính hiển vi điện tử 1000x soi cấu trúc bọt bơm ra từ bao bì chai bơm bọt Quá trình thực hiện cần diễn ra nhanh chóng ngay sau khi bơm bọt ra, tránh hiện tượng bọt bị giảm thể tích, ảnh hưởng đến kết quả đánh giá
Tình nguyện viên đánh giá cảm quan sau khi sử dụng sản phẩm dựa trên việc cho điểm theo một biểu mẫu được chuẩn bị trước Bảng 2.2 gồm các câu hỏi về cảm quan khi đánh giá sản phẩm
Bảng 2.2 Câu hỏi đánh giá sản phẩm
STT Câu hỏi Mức điểm
1 Khả năng lấy mẫu ra khỏi vật chứa 1 2 3. 4. 5.
2 Khả năng tạo bọt của mẫu sản phẩm 1 2 3. 4. 5.
3 Độ mềm mượt của bề mặt sau khi sử dụng 1 2 3. 4. 5.
4 Cảm giác ẩm trên da 1 2 3. 4. 5.
5 Cảm giác sau khi dùng sản phẩm 1 2 3. 4. 5.
Trong đó, người đánh giá cảm quan thực hiện cho điểm từ 1 đến 5 theo các mức độ ý nghĩa đánh giá ở Bảng 2.3 Điểm trung bình của các khía cạnh đánh giá sẽ được tính toán, để so sánh cảm quan giữa các mẫu sản phẩm với nhau Từ đó, đưa ra những nhận định phù hợp, giúp xây dựng, phát triển công thức thỏa mãn các mục tiêu đã đề ra
Bảng 2.3 Chú thích mức điểm đánh giá sản phẩm
Mức điểm 1 2 3 4 5 Ý nghĩa Rất tệ Tệ Bình thường Tốt Rất tốt
NỘI DUNG THỰC NGHIỆM
2.4.1 Đánh giá sản phẩm thị trường, lựa chọn thông số mục tiêu
Hình 2.1 Qui trình lựa chọn thông số mục tiêu
Việc đưa ra lựa chọn thông số mục tiêu cho đề tài được thực hiện theo qui trình mô tả ở Hình 2.1 Qui trình đánh giá, lựa chọn này gồm các bước:
Thu thập một số mẫu sản phẩm rửa mặt trên thị trường ở dạng gel và dạng bọt Các sản phẩm này có thể chứa chất tẩy rửa dịu nhẹ dạng amino acid, hoặc có thể sản phẩm tương đồng dạng gel trong và dạng bọt
Tiến hành đánh giá sơ bộ về sản phẩm dựa trên các tiêu chí pH, độ nhớt, độ tạo bọt, khả năng tẩy rửa, độ ẩm da sau khi sử dụng… như đã trình bày trong 2.3.1 và 2.3.2
Từ những dữ liệu về đặc tính sản phẩm mục tiêu trên thị trường, tiến hành xây dựng mục tiêu cho sản phẩm nghiên cứu về pH, độ nhớt, đặc tính bọt cũng như hiệu quả sử dụng sản phẩm pH Độ nhớt Độ tạo bọt Khả năng tẩy rửa Độ ẩm da sau khi sử dụng sản phẩm
Khảo sát thông số đặc tính, hiệu quả của sản phẩm
Lựa chọn thông số mục tiêu
Dạng gel trong suốtDạng nước lỏng, bao bì tạo bọtChọn lựa sản phẩm khảo sát
2.4.2 Phát triển công thức sản phẩm
2.4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của các thành phần đến tính chất sản phẩm
Bảng 2.4 Công thức sản phẩm sữa rửa mặt (tham khảo)
Chức năng Nguyên liệu Tỉ lệ (%)
Dung môi Nước vừa đủ 100
Diapon, CAPB, decyl glucoside, CDEA
Chất điều chỉnh độ nhớt Macbiobride MG-T 0 - 1
Chất điều chỉnh pH Citric Acid chỉnh về 5,5 –
Từ nền công thức tẩy rửa cơ bản được đề xuất (Bảng 2.4), Diapon K-SF và các thành phần được khảo sát ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm Từ công thức đề xuất, mẫu nền sản phẩm được thực hiện Các loại hoạt động bề mặt đựa lựa chọn sử dụng, cũng như các loại nguyên liệu dưỡng ẩm, bảo quản ở dạng nước lỏng hoặc sệt, dễ dàng khuấy trộn, hòa tan, phân tán vào nền sản phẩm Citric acid ở dạng tinh thể, cần được pha với nước ở nồng độ 20% để điều chỉnh giá trị pH sản phẩm về mức phù hợp Thực hiện thí nghiệm với khối lượng 100g mẫu, khuấy tan mỗi nguyên liệu trước khi bổ sung nguyên liệu tiếp theo Việc tìm ra công thức phù hợp, xác định tỉ lệ sử dụng cho từng nguyên liệu trong công thức được thể hiện qua việc khảo sát ảnh hưởng của các thành phần đến tính chất sản phẩm Qui trình khảo sát được thực hiện như sau:
● Cố định tỉ lệ các nguyên liệu
● Thay đổi tỉ lệ của nguyên liệu cần khảo sát
● Kiểm tra đặc tính sản phẩm
● Chọn tỉ lệ tối ưu
Sản phẩm cần thoả mãn các thông số mục tiêu đã đề ra, nền tẩy rửa cơ bản đạt được độ tạo bọt và hiệu quả tẩy rửa tương tự sản phẩm trên thị trường Đồng thời, xây dựng được thể sản phẩm phù hợp với bao bì, độ nhớt tương thích, bơm ra được từ vòi nhấn với dạng gel, tạo được bọt từ vòi bơm với dạng bọt Bên cạnh đó, giá thành cũng là một yếu tố quan trọng, cần cân nhắc, giúp sản phẩm dễ dàng tiếp cận với người tiêu dùng, có khả năng tồn tại và phát triển trên thị trường Quá trình thay đổi tỉ lệ nguyên liệu khảo sát, kiểm tra đặc tính các mẫu sản phẩm đánh giá của một nguyên liệu cần thực hiện đồng thời, để đưa ra kết quả tương quan so sánh tốt hơn Việc cố định tỉ lệ các nguyên liệu, thay đổi hàm lượng sử dụng của một nguyên liệu khảo sát không mang lại hiệu quả, thì có thể tiến hành thay đổi đồng loạt tỉ lệ của hai nguyên liệu trong công thức Nền tẩy rửa cơ bản cần đảm bảo độ tạo bọt và hiệu quả làm sạch đạt yêu cầu
2.4.2.2 Xây dựng nền sản phẩm dạng gel và dạng bọt
Từ nền tẩy rửa cơ bản, sản phẩm được hiệu chỉnh độ đặc để phát triển thành dạng gel có độ đặc cao tương tự sản phẩm trên thị trường Đối với dạng bọt, các thành phần ảnh hưởng đến độ đặc như PEG-120 methyl glucose triisostearate và Cocamide DEA được lựa chọn khảo sát ảnh hưởng, để sản phẩm có nền nước lỏng, có thể bơm được bọt ra từ bao bì Việc gia giảm thành phần polymer tạo đặc có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, cần kiểm tra khả năng làm sạch của các mẫu sản phẩm hiệu chỉnh độ đặc Bên cạnh đó, các dạng sản phẩm tiếp tục được bổ sung hoạt chất, hương liệu,… để mang lại nét đặc trưng riêng, tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh Công thức sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt được đánh giá các đặc tính cơ bản ở giai đoạn thực nghiệm sau Song song với sản phẩm thị trường, nên tẩy rửa cơ bản đối chiếu sử dụng sodium laureth sulfate, sodium rauryl sulfate cũng được thực hiện
Hình 2.2 Qui trình làm sản phẩm rửa mặt với sodium laureth sulfate, sodium rauryl sulfate
Các công thức đối chiếu này được qui đổi ngang bằng tỉ lệ sử dụng của Diapon K-
SF và các nguyên liệu chất tẩy rửa anion đối chiếu (SLES, SLS) SLES được thương mại ở dạng sệt với 70% hoạt chất, SLS ở dạng hạt với 93% hoạt chất, cần thời gian khuấy, hòa tan với nước lâu hơn so với các nguyên liệu khác Do đó, cần hoà tan SLES, SLS trước khi bổ sung các nguyên liệu còn lại Qui trình thực hiện được mô tả như Hình 2.2
2.4.3 Đánh giá tính chất sản phẩm
Dựa vào những yêu cầu đặt ra cho sản phẩm, xây dựng tiêu chí phù hợp dựa trên các phương pháp đánh giá độ bền, pH, độ nhớt, độ tạo bọt đã trình bày ở 2.3.1 Các thông số số cơ bản về độ tạo bọt và hiệu quả tẩy rửa được so sánh với mẫu đối chiếu chứa SLES, SLS và sản phẩm thị trường để đánh giá hiệu quả của sản phẩm nghiên cứu Ngoài ra, những yếu tố về mặt cảm quan như khả năng lấy mẫu, cảm giác bọt, ẩm, độ mềm mượt, cảm quan sau khi sử dụng sản phẩm cũng được quan tâm Phương pháp đánh giá được thực hiện như đã trình bày ở phần 2.3.2.4
Các nguyên liệu khác Khuấy
Mẫu sản phẩm sữa rửa mặt
2.4.4 Đánh giá hiệu quả sản phẩm
Sản phẩm được đánh giá hiệu quả sử dụng dựa vào khả năng tẩy rửa và ảnh hưởng lên da sau khi sử dụng sản phẩm Hiệu quả làm sạch của sản phẩm được đánh giá thông qua phương pháp giả lập vết bẩn trên lam kính và phương pháp đánh giá khả năng làm sạch vết bẩn thực trên da Bên cạnh đó, mẫu sản phẩm gel và bọt rửa mặt, cũng như các sản phẩm khác trên thị trường được sử dụng trên da mặt, đồng thời tiến hành đo độ ẩm, độ dầu trên da trước khi sử dụng, ngay sau khi sử dụng và những mốc thời gian 30, 60,
90 phút Quá trình đánh giá, tình nguyện viên không được hoạt động quá mạnh, để tránh tiết dầu nhờn, môi hồi,… ảnh hưởng đến kết quả đo Số liệu về sự thay đổi của chỉ số ẩm, cũng như dầu trên da thể hiện tác động của sản phẩm đến bề mặt da, đánh giá khả năng dưỡng ẩm.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM THỊ TRƯỜNG VÀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ MỤC TIÊU
3.1.1 Đánh giá sản phẩm thị trường
Với mục tiêu ứng dụng HĐBM dẫn xuất từ amino acid vào sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt, các sản phẩm thị trường được lựa chọn và mã hoá tên gọi như sau:
- Dạng gel: GA; GB; GC; GD
- Dạng bọt: BA; BB; BC
Các sản phẩm rửa mặt trên thị trường được khảo sát các đặc tính cơ bản như hàm lượng chất khô, pH, hiệu quả tạo bọt, khả năng làm sạch vết bẩn,… Kết quả khảo sát sản phẩm thị trường là cơ sở định hướng, lựa chọn thông số mục tiêu cho sản phẩm rửa mặt của đề tài Các thông số đặc tính gel và bọt rửa mặt trên thị trường được thể hiện ở Bảng 3.1
Bảng 3.1 Đặc tính sản phẩm rửa mặt trên thị trường
GA GB GC GD BA BB BC
Ngoại quan Gel trong, không màu, đồng nhất
Gel đục, màu trắng, đồng nhất
Gel trong, màu vàng, đồng nhất
Gel trong, màu hồng, đồng nhất
Nước lỏng, không màu, đồng nhất
Nước lỏng, không màu, đồng nhất
Nước lỏng, màu vàng, đồng nhất
(dung dịch 1%) 6,25 5,38 6,62 5,58 8,49 7,74 5,36 Độ nhớt (cSt) 5057 1036 1367 1524 25 25 23 Độ bền nhũ (s) 215 115 175 372 225 165 105
Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng (%)
Giá trị pH của các sản phẩm rửa mặt dao động từ 5,36 đến 7,74 Riêng sản phẩm bọt rửa mặt BB với nền xà phòng hoá có pH khá cao là 8,49 Độ nhớt của các sản phẩm dạng gel có sự chênh lệch tương đối lớn: GA gấp hơn 3 đến 5 lần các dạng gel có độ nhớt vừa phải như GB, GC, GD Trong khi đó, các sản phẩm dạng bọt chủ yếu ở thể nước lỏng, với độ nhớt 23 đến 25 cSt Độ nhớt, cũng như giá trị pH có liên quan đến đặc điểm, tính chất của chất tẩy rửa Các sản phẩm thị trường được lựa chọn khảo sát có thành phẩn chất tẩy rửa chủ yếu được thể hiện ở Bảng 3.2
Bảng 3.2 Thành phần chất tẩy rửa chủ yếu của sản phẩm rửa mặt trên thị trường
STT Dạng sản phẩm Sản phẩm Chất tẩy rửa chủ yếu
GA Sodium laureth sulfate, sodium methyl cocoyl taurate
2 GB Sodium cocoamphoacetate, sodium myreth sulfate
3 GC Potassium laureth phosphate, cocamidopropyl betaine
BA Xà phòng từ lauric acid với potassium hydroxide
6 BB Potassium cocoyl glycine, sodium lauroamphoacetate
7 BC Sodium lauroyl methyl isethionate, cocamidopropyl betaine, sodium methyl oleoyl taurate
Gel rửa mặt GA có sodium laureth sulfate là chất tẩy rửa chính, dễ dàng tạo nên độ đặc cao cho sản phẩm, với cảm quan trong suốt và dòng chảy mượt mà Các sản phẩm với chất hoạt động bề mặt dịu nhẹ như GB, GC,GD thường khó tạo đặc, nên có độ nhớt kém hơn so với mẫu GA Giá trị pH của các dạng sản phẩm gel và bọt có thể tuỳ chỉnh về mức acid, phù hợp cho da mặt Tuy nhiên, bọt rửa mặt BA có nền xà phòng từ lauric acid, cần pH cao (8,49) để tạo điều kiện phân li muối của acid béo, thể hiện hoạt tính của chất hoạt động bề mặt, với khả năng tạo bọt, tẩy rửa, cũng như làm sạch vết bẩn Bên cạnh đó, các thông số về độ tạo bọt cũng được đánh giá và thể hiện kết quả ở Hình 3.1
Hình 3.1 Độ tạo bọt sản phẩm rửa mặt trên thị trường Độ tạo bọt của các sản phẩm rửa mặt không giống nhau ở cả dạng gel và dạng bọt (Hình 3.1) Độ tạo bọt và độ bền bọt của các dạng sản phẩm có sự khác biệt rõ rệt Đối với các sản phẩm sử dụng chất tẩy rửa dịu nhẹ như GC và GD cột bọt tạo thành có thể tích tương đối thấp, chỉ ở mức hơn 7 mL Trong khi đó, gel rửa mặt sử dụng các chất tẩy rửa gốc sulfate như GA, GB cột bọt ở mức gần 9 và gần 10 mL Bọt tạo thành có độ bền tương đối tốt với sản phẩm GB và GA, với hiệu suất bền bọt duy trì 90 đến 93%, trong khi GD là 87,8% và ở GC chỉ có 72,1%
Bọt rửa mặt BA với nền sản phẩm từ quá trình xà phòng hóa lauric acid, có pH kiềm 8,49 với độ tạo bọt 10,7 mL và bọt tạo thành tương đối bền, với hiệu suất bền bọt 90% Bọt rửa mặt BB và BC đều sử dụng chất tẩy rửa dịu nhẹ là potassium cocoyl glycine và sodium lauroyl methyl isethionate Nhưng hiệu quả tạo bọt của bọt rửa mặt
BB tốt hơn rõ rệt so với BC Mặc dù sử dụng chất làm sạch dịu nhẹ amino acid, nhưng so với nền xà phòng như BA, sản phẩm BB có độ tạo bọt tương đối tốt (9,9 mL so với 10,7 mL), bọt bơm ra từ vòi nhỏ, mềm, mịn, nhưng hiệu suất tạo bọt có thấp hơn (87,8% so với 90,0%) Bọt rửa mặt BC có hàm lượng chất khô thấp hơn BB gần 7%, do đó có thể hàm lượng các chất tẩy rửa cũng thấp hơn, dẫn đến cột bọt tạo thành cũng có thể tích thấp hơn BB gần 2 mL, bọt khá to, kém mềm mịn và dễ vỡ Có thể thấy, sản phẩm rửa mặt với chất tẩy rửa dịu nhẹ, không chứa gốc sulfate sẽ gắn liền với nhược điểm vệ mức độ tạo bọt, cũng như hiệu suất bền bọt thấp Độ bền nhũ và khả năng tẩy rửa có sự khác biệt giữa các sản phẩm Gel rửa mặt
GA và bọt rửa mặt BA với chất tẩy rửa mạnh như SLES và xà phòng có độ bền nhũ, cũng như hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng gần như cao hơn hẳn các sản phẩm sử dụng HĐBM amino acid còn lại Các sản phẩm rửa mặt ở cả dạng gel và dạng bọt với chất tẩy rửa dịu nhẹ, không sulfate, không xà phòng (soap) có độ bền nhũ dao động từ 105 đến 175 s Do đó, sản phẩm nghiên cứu cũng cần có độ bền nhũ trong khoảng này, để có khả năng tẩy rửa vết bẩn dạng dầu tương tự các sản phẩm trên thị trường
Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng của các sản phẩm được đánh giá dựa vào phương pháp giả lập vết bẩn trên lam kính Với cùng một điều kiện khảo sát, có thể thấy hiệu quả làm sạch vết bẩn của gel rửa mặt GA và bọt rửa mặt BA là nổi trội hơn hẳn (33,8 và 33,1%) Các sản phẩm rửa mặt còn lại có hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng dao động từ 22,6 đến 29,1% Trong khi đó, bọt rửa mặt BC có hiệu quả tẩy rửa tương đối thấp so với những sản phẩm khác (22,5%) Những thông số này gần như tương đồng về xu hướng so với tiêu chí độ tạo bọt; bọt và hiệu quả tẩy rửa của các sản phẩm chứa chất làm sạch dịu nhẹ thường kém hơn so với hệ nền chứa sulfate và nền xà phòng Sau khi khảo sát các thông số cơ bản của sản phẩm, việc đánh giá cảm quan sản phẩm cũng vô cùng quan trọng Mỗi sản phẩm sẽ có những yếu tố vượt trội hơn cũng như những hạn chế cần cải thiện
Hình 3.2 Điểm cảm quan sản phẩm rửa mặt trên thị trường
Việc lựa chọn các sản phẩm rửa mặt dạng gel, với bao bì dạng chai tương đồng dẫn đến các kết quả cảm quan gần như tương tự nhau, với mức điểm dao động từ 3,6 đến 4,4 (Hình 3.2) Khả năng lấy mẫu phụ thuộc vào độ đặc của sản phẩm và loại bao bì sử dụng Mặc dù GB và GC đều sử dụng nắp bật, nhưng kết cấu nắp chai của gel rửa mặt
GC không có phần gờ nhô ra đủ rộng, dẫn đến sản phẩm rất khó lấy mẫu Bên cạnh việc lựa chọn bao bì phù hợp, sản phẩm cần có độ đặc vừa phải, dễ dàng lấy ra từ bao bì Gel rửa mặt GA đặc hơn so với các sản phẩm còn lại, dẫn đến cảm giác bết, dính khi xoa trên da Sản phẩm cần có độ đặc vừa phải, không cần thiết vì tạo cảm giác đậm đặc, nhiều hoạt chất mà điều chỉnh sản phẩm quá đặc, tạo cảm giác bết dính Đối với sản phẩm bọt rửa mặt, kết cấu khối bọt bơm ra từ vòi ảnh hưởng rất lớn đến điểm cảm quan Cấu trúc khối bọt bơm ra từ vòi của các sản phẩm thị trường thể hiện ở Hình 3.3 a BA b BB c BC
Hình 3.3 Cấu trúc khối bọt của bọt rửa mặt trên thị trường
Bọt rửa mặt BA và BB tạo được bọt nhỏ, mịn, mang lại cảm giác ẩm, mềm, mượt tốt, với điểm cảm quan trung bình 4,2 và 4,0 Bọt bơm ra từ vòi sản phẩm BC khá to, dễ vỡ, không mang lại cảm giác mềm mịn Chính vì vậy, điểm cảm quan trung bình của bọt rửa mặt BC khá thấp so với hai sản phẩm còn lại (3,8)
Mỗi sản phẩm có những ưu điểm riêng, bên cạnh một số điểm hạn chế, cần khắc phục Từng loại sản phẩm có thành phần khác nhau, hướng đến những đối tượng người tiêu dùng hoặc làn da khác nhau, chính vì vậy điểm cảm quan theo từng tiêu chí có thể khác biệt Từ kết quả này, đề tài cần phát triển sản phẩm rửa có điểm cảm quan trung bình ở mức trên 3,6 đối với dạng gel và trên 3,8 đối với dạng bọt để có thể đủ sức cạnh tranh với các sản phẩm phổ biến trên thị trường
3.1.2 Lựa chọn thông số mục tiêu
Nhìn chung, cả sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt đều có những thông số đặc tính cơ bản tương đồng nhau như pH, độ tạo bọt, độ bền nhũ, khả năng tẩy rửa, độ bền sản phẩm,… Bên cạnh sự tương đồng về thông số tính chất của nền tẩy rửa cơ bản, hai dòng sản phẩm chủ yếu khác nhau về độ nhớt Gel rửa mặt có độ nhớt cao, tạo thành dòng chảy, phù hợp với bao bì chai có vòi nhấn hoặc nắp bật Bọt rửa mặt ở dạng nước lỏng, có thể bơm được khối bọt từ bao bì chuyên dụng Từ kết quả khảo sát và đánh giá sản phẩm thị trường, việc lựa chọn các thông số chung cho sản phẩm của đề tài là rất quan trọng Dựa trên định hướng phát triển sản phẩm rửa mặt từ HĐBM amino acid với hiệu quả làm sạch, dưỡng ẩm, giá thành hợp lí, có khả năng thương mại hóa, chất lượng tương đương với các sản phẩm phổ biến trên thị trường Các thông số mục tiêu cho sản phẩm được lựa chọn thể hiện ở Bảng 3.3
Bảng 3.3 Thông số mục tiêu sản phẩm rửa mặt Đặc tính Dạng gel Dạng bọt
Ngoại quan Dạng gel, trong suốt, đồng nhất
Dạng nước lỏng, trong suốt, đồng nhất
Giá trị pH 5,5 – 6,5 5,5 – 6,5 Độ nhớt (cSt) >1036 >23
Sau 30 phút (mL) >6,5 >6.8 Độ bền bọt (%) >72,8 >86.3 Độ bền nhũ (s) >115 >105 Điểm cảm quan trung bình >3,6 >3,8
Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng (%) >26,6% >22,5 Độ bền
Không thay đổi Không thay đổi Sốc nhiệt
PHÁT TRIỂN CÔNG THỨC SẢN PHẨM RỬA MẶT
3.2.1 Xây dựng công thức nền cơ bản
Rửa mặt có thể nói là bước quan trọng nhất trong chu trình chăm sóc da Sản phẩm rửa mặt ngày càng da đạng cả về hình thức, mẫu mã, cũng như thành phần chất tẩy rửa, làm sạch Có thể thấy chất lượng cuộc sống ngày càng nâng cao, nhu cầu về thành phần tẩy rửa, làm sạch mang xu hướng biosurfactant hay các chất hoạt động bề mặt dịu nhẹ, lành tính thay thế cho SLES, SLS, xà phòng ngày càng mở rộng Dựa trên xu thế đó, đề tài tập trung vào mục tiêu phát triển sản phẩm rửa mặt với HĐBM dẫn xuất từ amino acid, cụ thể là hoạt chất thương mại Diapon TM K-SF Công thức nền cơ bản cho sản phẩm rửa mặt được đề xuất từ nhà cung cấp NOF - Corporation ở Bảng 3.4
Bảng 3.4 Công thức nền sản phẩm rửa mặt ban đầu
Kết quả đánh giá sản phẩm thị trường cho thấy các sản phẩm gel rửa mặt và bọt rửa mặt gần như có sự tương đồng về pH, độ tạo bọt, hiệu quả tẩy rửa,… Ở giai đoạn sau của đề tài, dựa trên nền công thức sản phẩm rửa mặt ban đầu các chất tẩy rửa, cũng như chất dưỡng ẩm, pH hệ nền,… được khảo sát ảnh hưởng đến tính chất, hiệu quả tạo bọt, làm sạch trong sản phẩm rửa mặt Để đa dạng hoá sản phẩm, nền tẩy rửa cơ bản sẽ được điều chỉnh độ đặc để có thể tiệm cận với sản phẩm gel rửa mặt trên thị trường và hiệu chỉnh độ nhớt để phù hợp với bao bì bọt rửa mặt Nền gel và bọt cơ bản tiếp tục được bổ sung thêm hoạt chất và hương để mang lại trải nghiệm cảm quan tốt cho sản phẩm
Sản phẩm rửa mặt có công dụng chính là làm sạch bụi bẩn, dầu thừa trên da mặt Chính vì vậy, chất HĐBM đóng vai trò rất quan trọng trong công thức sản phẩm rửa mặt HĐBM anion tạo được nhiều bọt, với hiệu quả tẩy rửa cao, nhưng lại dễ bị kết tủa với môi trường nước cứng, làm giảm hiệu làm sạch và đôi khi còn gây kích ứng cho người dùng Bên cạnh đó, HĐBM nonion khắc phục được nhược điểm gây kích ứng da, kết tủa ở điều kiện nước cứng của HĐBM anion, tuy nhiên bọt và hiệu quả tẩy rửa đều kém hơn dạng anion Trong khi đó, HĐBM lưỡng tính vừa có ưu điểm không kích ứng da, tạo bọt và làm sạch tốt với dãy pH rộng Tuy nhiên, hiệu quả tẩy rửa của HĐBM lưỡng tính vẫn kém hơn dạng anion Để đạt được nền sản phẩm rửa mặt chất lượng cả về bọt và hiệu quả tẩy rửa, công thức sản phẩm cần kết hợp nhiều loại HĐBM để có thể đảm bảo các yếu tố về ngoại quan, độ nhớt, độ tạo bọt, hiệu quả tẩy rửa, cảm quan,… Đề tài sử dụng HĐBM anion Diapon, dẫn xuất từ amino acid, tương thích với da, giảm khả năng kích ứng, dễ phân huỷ sinh học, thân thiện với môi trường Ngoài ra, HĐBM nonion (decyl glucoside) và dạng lưỡng tính (CAPB) cũng được lựa chọn
Hoạt chất thương mại Diapon K-SF (sodium methyl cocoyl taurate) là một chất hoạt động bề mặt anion dẫn xuất từ amino acid Sodium methyl cocoyl taurate được biết đến với nhiều ưu điểm như khả năng tạo bọt, ổn định bọt trong phạm vi pH rộng, dịu nhẹ, tương thích với da, giảm các kích ứng, đồng thời có nguồn gốc thực vật, dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường Diapon trong công thức nền cơ bản được khảo sát ở dãy nồng độ từ 6 đến 11% Các kết quả khảo sát thông số đặc tính nền cơ bản được thể hiện ở Bảng 3.5
Bảng 3.5 Công thức khảo sát ảnh hưởng của Diapon đến thông số nền
Lỏng, đồng nhất, trong suốt
Lỏng, đồng nhất, trong suốt
Lỏng, đồng nhất, trong suốt
Lỏng, đồng nhất, trong suốt
Lỏng, đồng nhất, trong suốt
Lỏng, đồng nhất, trong suốt pH (dung dịch 1%) 6,03 5,52 6,04 5,93 6,00 6,03 Độ nhớt (cSt) 1667 1510 1166 1009 927 788 Độ bền nhũ (s) 236 268 277 287 313 332
Hình 3.4 Ảnh hưởng của Diapon đến ngoại quan sản phẩm (mẫu D5)
Diapon gần như không ảnh hưởng đến pH chung của nền sản phẩm Hàm lượng Diapon tăng gần như gấp đôi (6 lên 11%), nhưng pH sản phẩm vẫn duy trì ở mức trung bình 5,9 Hình 3.6 cho thấy Diapon gần như không ảnh hưởng đến ngoại quan sản phẩm: các mẫu sản phẩm ở các mức nồng độ khác nhau đều ở dạng gel lỏng, trong suốt, mang lại cảm quan đẹp mắt, thu hút người tiêu dùng cho sản phẩm Diapon cũng được khảo sát ảnh hưởng đến độ nhớt, cũng như khả năng tạo bọt, các kết quả được thể hiện ở Hình 3.8
Hình 3.5 Độ tạo bọt khi thay đổi hàm lượng Diapon
Khi nồng độ các nguyên liệu khác được cố định, việc thay đổi hàm lượng Diapon ảnh hưởng đáng kể đến độ nhớt Độ nhớt giảm dần khi tăng hàm lượng Diapon và giảm hơn một nửa độ nhớt ban đầu khi hàm lượng tăng từ 6 lên 11% (Bảng 3.5) So với những chất HĐBM gốc sulfate thông thường, Diapon rất khó tạo đặc Để khắc phục hạn chế này, chất tạo đặc MGT và các chất tẩy rửa khác như CAPB, decyl glucoside, CDEA…được bổ sung vào hệ nền sản phẩm, đóng vai trò như những chất HĐBM phụ trợ, tăng kích thước micell và làm tăng độ đặc cho sản phẩm Khi tăng hàm lượng Diapon, nếu vẫn giữ nguyên hàm lượng các chất HĐBM phụ trợ, số lượng các chất này không đủ để xen kẻ, sắp xếp vào cấu trúc của micell, làm độ đặc của sản phẩm bị giảm đi Độ bền bọt sau 30 phút ở các mức nồng độ khác nhau duy trì ở mức trên 80% Độ bền bọt gần như không bị ảnh hưởng quá nhiều bởi việc tăng hay giảm hàm lượng HĐBM amino acid Tuy nhiên, thể tích bọt tạo thành lại bị ảnh hưởng khá nhiều khi tăng hàm lượng Diapon: tăng hàm lượng Diapon từ 6 lên 11%, thể tích bọt tăng hơn 37,3% từ 5,6 lên 7,7 mL (Hình 3.8) Việc tăng hàm lượng HĐBM anion này lên gần như gấp đôi, nhưng thể tích cột bọt chỉ tăng hơn 37,3% do Diapon chứa 30% hoạt chất nguyên liệu, khi tăng thêm 1% nguyên liệu, thực chất có 0,3% hoạt chất Diapon được thêm vào
Hình 3.6 Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng khi thay đổi hàm lượng Diapon Độ bền nhũ đại diện cho khả năng tẩy rửa vết bẩn dạng dầu Khi tăng hàm lượng Diapon, thời gian tách 2 mL nước từ hệ nhũ tương càng lâu (tăng hơn 40% từ 236 lên
332 s), chứng tỏ khả năng tẩy rửa vết bẩn dạng dầu càng tăng Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng có xu hướng tăng, nhưng không quá đáng kể: Khi tăng hàm lượng Diapon lên gần gấp đôi, khối lượng vết bẩn làm sạch được tăng hơn 5% (Hình 3.6)
Hình 3.7 Ảnh hưởng của Diapon đến hiệu quả tẩy rửa trên lam kính (mẫu D5)
Lượng vết bẩn làm sạch quan sát được trên lam kính không quá rõ rệt, cho thấy khả năng làm sạch dịu nhẹ, loại vết bẩn từ ngoài vào trong (Hình 3.7) Trên thực tế, quá trình rửa mặt cần có thêm tác động mát xa, chà xát để có thể dễ dàng làm sạch vết bẩn Sản phẩm gel rửa mặt có chức năng làm sạch bụi bẩn, dầu thừa trên da mặt, do đó việc sử dụng một hàm lượng lớn chất tẩy rửa dạng anion Diapon có ý nghĩa quan trọng Trên cơ sở phát triển một sản phẩm rửa mặt với HĐBM amino acid là chủ đạo, dựa vào các kết quả khảo sát được và cân nhắc yếu tố giá thành đề tài chọn 10% Diapon để tiếp tục phát triển công thức cho sản phẩm
Decyl glucoside là một chất hoạt động bề mặt dịu nhẹ dựa trên gốc đường glucose, dễ dàng tương thích với các chất hoạt động bề mặt khác, dễ phân huỷ sinh học, thân thiện với môi trường Decyl glucoside cũng giảm khả năng kích ứng so với chất tẩy rửa anion Vì vậy, chất tẩy rửa này được chọn để kết hợp cùng với sodium methyl cocoyl taurate nhằm mục đích tăng hiệu quả tẩy rửa, độ tạo bọt cho sản phẩm Bên cạnh decyl glucoside, cocamide diethanolamine (CDEA) cũng được bổ sung vào hệ nền sản phẩm CDEA được biết đến với vai trò tăng bọt, cũng như tăng độ đặc cho sản phẩm Sau khi chọn được hàm lượng 10% Diapon, đề tài tiếp tục tiến hành khảo sát ảnh hưởng của decyl glucoside Sau khi hàm lượng decyl glucoside được định hướng, tiếp tục tiến hành khảo sát CDEA từ 0 đến 3%
Bảng 3.6 Công thức khảo sát ảnh hưởng của HĐBM nonion đến thông số nền
CDEA (%) 2 2 2 2 2 0 1 2 3 Độ nhớt (cSt) 1223 1066 1026 927 868 476 483 999 1416 Độ bền nhũ (s) 236 250 248 241 256 159 189 208 241
Khi thay đổi hàm lượng sử dụng decyl glucoside và CDEA, các mẫu sản phẩm đều có dạng lỏng, trong suốt, phù hợp với mục tiêu đặt ra Các mẫu đều có pH hơi acid từ 6,29 đến 6,93, tương đồng với sản phẩm trên thị trường Trong đó, CDEA ảnh hưởng khá nhiều đến pH của hệ nền, pH tăng rõ rệt khi tăng hàm lượng sử dụng CDEA Những thông số về ảnh hưởng của chất tẩy rửa dạng nonion đến độ nhớt, cũng như hiệu quả tạo bọt cũng được xác định và thể hiện ở Hình 3.8
Hình 3.8 Độ tạo bọt khi thay đổi hàm lượng decyl glucoside
Decyl glucoside có ảnh hưởng đến độ nhớt sản phẩm, khi tăng hàm lượng sử dụng từ 3 lên 7%, độ nhớt giảm gần 30% từ 1223 về 868 cSt Tương tự Diapon, decyl glucoside cần kết hợp với các loại HĐBM khác (CAPB, Diapon, CDEA…) để tăng độ đặc cho sản phẩm Khi tăng hàm lượng decyl glucoside, nếu vẫn giữ nguyên hàm lượng các chất HĐBM khác, số lượng các chất này không đủ để bổ trợ, dẫn đến hệ nền sản phẩm bị loãng đi Decyl glucoside được biết đến là một HĐBM dịu nhẹ, dựa trên gốc đường glucose Nhưng kết quả về độ tạo bọt và độ bền bọt cho thấy hiệu quả tạo bọt khá ấn tượng Độ tạo bọt của các mẫu khảo sát tăng hơn 40% từ 6,3 lên 8,9 mL Độ bền bọt của các mẫu nồng độ khác nhau duy trì trên 85% Khi tăng dần hàm lượng sử dụng decyl glucoside, hiệu quả tạo bọt của sản phẩm cũng tăng lên
Hình 3.9 Độ tạo bọt khi thay đổi hàm lượng CDEA
CDEA nổi bật với công dụng tăng độ đặc, tạo bọt cho các sản phẩm tẩy rửa Với công thức nền đề xuất ban đầu, khi không sử dụng hoặc chỉ dùng 1% CDEA, độ nhớt chỉ ở mức 476 đến 483 cSt Khi tăng lên 2% CDEA, độ nhớt có tăng đáng kể lên 999 cSt và tăng vượt bật lên 1416 cSt ở 3% Nguyên liệu CDEA ảnh hưởng đáng kể đến độ nhớt, sử dụng hàm lượng càng lớn, độ nhớt càng tăng CDEA cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả tạo bọt: bọt tạo thành có xu hướng tăng, nhưng không đáng kể Cột bọt tạo thành dao động ở mức trung bình 7,4 mL, với hiệu quả tạo bọt duy trì gần 90% Riêng mức 3% CDEA, bọt chỉ duy trì ở mức 81,5% độ cao cột bọt so với ban đầu sau 30 phút Như vậy, mặc dù đều là chất HĐBM dạng nonion, nhưng decyl glucoside ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả tạo bọt, trong khi CDEA lại có ý nghĩa lớn với vai trò tăng độ đặc cho sản phẩm Bên cạnh đó, độ bền nhũ và hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng của chất tẩy rửa dạng nonion cũng được khảo sát, kết quả thể hiện ở Hình 3.10
Hình 3.10 Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng khi thay đổi hàm lượng decyl glucoside
Các kết quả này cho thấy decyl glucoside là một chất tẩy rửa dịu nhẹ cho da, khả năng tẩy rửa vết bẩn dạng dầu ở mức độ vừa phải: Thời gian tách 2 mL nước của hệ nhũ tương dao động ở mức trung bình 246 giây, cho thấy mức độ tẩy rửa vết bẩn dạng dầu không quá mạnh, có xu hướng tăng nhẹ, không đáng kể (Bảng 3.6) Khi tăng hàm lượng decyl glucoside, khối lượng vết bẩn tẩy rửa được tăng hơn 8% từ 26,1 lên 34,1% (Hình 3.10) Hiệu quả tẩy rửa rõ rệt hơn so với khi tăng nồng độ Diapon vì nguyên liệu plantacare 2000UP chứa tới 50% hoạt chất decyl glucoside, thay vì 30% HĐBM như Diapon Tuy nhiên, lượng vết bẩn tẩy rửa quan sát được trên lam kính lại không có sự khác biệt rõ rệt giữa các mức nồng độ khác nhau Như vậy, việc sử dụng hàm lượng decyl glucoside càng nhiều, tác dụng tạo bọt, tẩy rửa làm sạch càng tốt Cân nhắc yếu tố giá thành và mục tiêu của đề tài, chọn mức hàm lượng 5% decyl glucoside
Hình 3.11 Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng khi thay đổi hàm lượng CDEA
Hình 3.11 cho thấy đối với CDEA, hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng dao động quanh 30%, không có sự thay đổi rõ rệt giữa các mức nồng độ Kết quả thu được về ngoại quan trên bề mặt lam kính cũng cho thấy vết bẩn giữa các mức nồng độ không có khác biệt lớn Nhìn chung, CDEA ảnh hưởng nhiều nhất đến độ đặc của sản phẩm Từ các kết quả trên, có thể thấy hàm lượng decyl glucoside phù hợp trong khoảng từ 5 đến 7% và CDEA từ 2 đến 3% cho hiệu quả tạo bọt, làm sạch tốt ở mức chấp nhận, phù hợp với mục tiêu đề ra Đề tài lựa chọn sử dụng hàm lượng 5% decyl glucoside, 2% CDEA và tiếp tục khảo sát để đưa ra lựa chọn phù hợp cho các nguyên liệu thành phần khác
ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT SẢN PHẨM
Bảng 3.16 Thông số cơ bản của sản phẩm rửa mặt
Chỉ tiêu Gel rửa mặt Bọt rửa mặt Ảnh ngoại quan
Mô tả ngoại quan Dạng gel lỏng, đồng nhất, trong suốt
Dạng nước lỏng, đồng nhất, trong suốt pH 5,63 5,44
Hàm lượng chất khô (%) 17,92 16,68 Độ nhớt (cSt) 1381 26 Độ bền nhũ (s) 225 215
Sau 30p (mL) 8,5 8.5 Độ bền bọt (%) 88,7 87.9
Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng (%) 29,0 31,3
Các thông số cơ bản của sản phẩm rửa mặt như: ngoại quan, pH, độ nhớt, độ tạo bọt, độ bền bọt, được kiểm tra Các kết quả đánh giá này được thể hiện ở Bảng 3.16 Sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt đều cho ngoại quan không màu, nền trong suốt, hoàn toàn phù hợp với kì vọng Giá trị pH của sản phẩm phù hợp cho da, đồng thời có chứa hàm lượng chất khô tương đương với sản phẩm trên thị trường Độ nhớt của sản phẩm đạt mục tiêu đã đề ra: gel rửa mặt ở dạng lỏng, sệt với độ nhớt 1381 cSt, bọt rửa mặt ở dạng nước lỏng với độ nhớt 26 cSt Độ nhớt của các sản phẩm rửa mặt hoàn chỉnh được so sánh với các sản phẩm trên thị trường
Gel rửa mặt F1 có độ nhớt tương tự các sản phẩm dạng gel, chứa chất làm sạch dịu nhẹ trên thị trường (GB, GC, GD), có thể làm hài lòng đại đa số người tiêu dùng nhờ vào mức độ đặc sệt của sản phẩm Gel rửa mặt F1 và các sản phẩm rửa mặt có HĐBM amino acid đóng vai trò chủ đạo như GB, GC, GD có độ nhớt vừa phải Gel rửa mặt
GA có chứa chất làm sạch gốc amino acid, nhưng thành phần này chỉ đóng vai trò thứ yếu, SLES là thành phần chất tẩy rửa xuất hiện đầu tiên trong bảng thành phần, nên sản phẩm khá dễ dàng tạo đặc Độ nhớt của GA gấp 3 đến 5 lần các sản phẩm gel rửa mặt còn lại trên thị trường Sản phẩm rửa mặt hoàn chỉnh của đề tài có sự khác biệt với các sản phẩm thị trường về thành phần, cũng như tỉ lệ các hoạt chất Chính vì vậy, các thông số đặc tính cơ bản được so sánh với công thức đối chiếu chứa SLS, SLS, kết quả được thể hiện ở Bảng 3.17
Bảng 3.17 So sánh thông số đặc tính sản phẩm rửa mặt Diapon với SLES, SLS
Dạng sản phẩm Dạng gel Dạng bọt
Mã CT F1 SLES1 SLS1 F2 SLES2 SLS2
HĐBM anion (10%) Diapon SLES SLS Diapon SLES SLS
Ngoại quan Dạng gel, đồng nhất
Dạng nước lỏng, đồng nhất
Dạng gel, đồng nhất pH 5,63 6,28 6,11 5,44 6,12 6,16 Độ nhớt (cSt) 1381 6596 6216 26 5767 5659
Các mẫu sản phẩm rửa mặt chứa Diapon, cũng như SLES, SLS đều đạt ngoại quan trong suốt, đồng nhất như nhau, có pH phù hợp với da mặt Mặc dù có cùng thành phần, tỉ lệ các hoạt chất khác trong công thức, không sử dụng thêm polymer tạo đặc, nhưng mẫu sản phẩm đối chiếu chứa SLES, SLS đều có độ đặc cao, gấp 4 đến 5 lần dạng gel chứa Diapon Đối với bọt rửa mặt, mẫu chứa SLES, SLS (ở cùng tỉ lệ 10% hoạt chất) nền sản phẩm gel hoá, không còn ở dạng nước lỏng như mẫu bọt với Diapon, chính vì vậy mẫu sản phẩm này không thể bơm tạo bọt Có thể thấy, so với các chất tẩy rửa gốc sulfate như SLES, SLS, Diapon tương đối khó mang lại độ đặc cao cho sản phẩm, cần sử dụng thêm các polymer phụ trợ tạo đặc Bên cạnh đó, khả năng tạo bọt của mẫu sản phẩm cũng được đánh giá
Hình 3.21 Độ tạo bọt sản phẩm gel rửa mặt
Từ mẫu sản phẩm gel rửa mặt F1, nền gel được hiệu chỉnh, giảm thành phần tạo đặc để có thể bơm được bọt ra từ bao bì (bọt rửa mặt F2) Do đó, gần như độ tạo bọt và khả năng bền bọt của hai dạng sản phẩm là gần như nhau, đều đạt mục tiêu đề ra ban đầu So với các mẫu gel rửa mặt trên thị trường, độ tạo bọt của gel rửa mặt F1 khá tốt, gần bằng với GA và hơn hẳn các sản phẩm khảo sát còn lại trên thị trường, nhờ vào thành quả của việc khảo sát ảnh hưởng của các chất HĐBM, lựa chọn tỉ lệ hợp lí cho các nguyên liệu thành phần Độ bền bọt của mẫu F1 hơn hẳn GC và GD, nhưng lại thấp hơn GA và GB Tuy nhiên, mức 88,7% là có thể chấp nhận được, đảm bảo chất lượng sản phẩm so với mặt bằng chung (Hình 3.21)
So sánh với các sản phẩm đối chiếu có chứa SLES, SLS, có thể thấy độ tạo bọt của mẫu F1 thấp hơn Với cùng một tỉ lệ 10% nguyên liệu trong công thức, hàm lượng hoạt chất thực của Diapon, SLES, SLS lần lượt là 3; 7 và 9,3% Chính vì vậy, các mã công thức SLES1; SLS1 có chứa nhiều HĐBM hơn (lần lượt hơn gấp đôi và gấp ba HĐBM anion), dẫn đến bọt tạo thành nhiều hơn Tuy nhiên, bọt tạo thành từ HĐBM gốc sulfate này lại kém bền, bọt to và dễ vỡ hơn công thức sản phẩm chứa chất làm sạch gốc amino acid của đề tài
Hình 3.22 Độ tạo bọt sản phẩm bọt rửa mặt
Dựa trên kết quả thu được về độ tạo bọt của các mẫu sản phẩm ở Hình 3.22, có thể thấy: tương tự với sản phẩm bọt rửa mặt, mẫu bọt F2 có khả năng tạo bọt kém hơn mẫu đối chiếu chứa SLES, SLS, cũng như mẫu bọt BA với nền xà phòng hoá lauric acid Tuy nhiên, so sánh với mẫu chứa chất làm sạch dịu nhẹ như BB, mẫu bọt rửa mặt F2 vẫn tạo được bọt tương đối tốt, với cột bọt ban đầu cao 9,7 mL và duy trì 87,9% sau 30 phút Bên cạnh đó, các đặc tính về bọt này hơn hẳn mẫu sản phẩm BC trên thị trường Nhìn chung, mặc dù có độ tạo bọt, cũng như độ bền bọt kém hơn sản phẩm chứa chất tẩy rửa gốc sulfate hay nền tẩy rửa mạnh như xà phòng, nhưng các thông số về bọt này là có thể chấp nhận được, đạt mục tiêu đã đề ra và tiệm cận với sản phẩm chứa chất làm sạch dịu nhẹ trên thị trường
3.3.2 Đánh giá độ bền sản phẩm
Bảng 3.18 Độ bền sản phẩm gel và bọt rửa mặt
Sốc nhiệt 6 chu kì Ly tâm Lưu nhiệt 4 tuần
Sốc nhiệt 6 chu kì Ly tâm
Mùi hương Hương sen, thơm nhẹ
Hương sen, thơm nhẹ - Hương sen, thơm nhẹ
Cấu trúc hệ Nền gel, đồng nhất
Nền gel, đồng nhất, không bị tách, lắng
Không đổi Không đổi Nền nước lỏng, đồng nhất, không bị tách, lắng
Sau khi đánh giá các thông số đặc tính cơ bản, cũng như cảm quan sản phẩm, độ bền sản phẩm tiếp tục được đánh giá thông qua pH, độ nhớt ở điều kiện gia tốc lão hoá, sốc nhiệt, ly tâm Sản phẩm gel và bọt rửa mặt sau khi đánh giá độ bền lưu nhiệt, sốc nhiệt, ly tâm đều cho kết quả không đổi về ngoại quan, mùi hương, cũng như cấu trúc hệ, phù hợp với tiêu chí đã đặt ra, cũng như đạt mục tiêu về độ bền tương tự sản phẩm thị trường Mẫu gel và bọt sau khi li tâm vẫn duy trì cấu trúc ban đầu, không bị tách, lắng Có thể thấy MGT mang lại hiệu quả độ đặc và sự ổn định cho nền gel khá tốt, không bị tách, lắng như chất tạo đặc HEC, xanthan gum (Mục 3.2.2.2) Trong quá trình theo dõi độ ổn định ở điều kiện lưu nhiệt 45 o C trong 4 tuần và sốc nhiệt 6 chu kì, pH và độ nhớt của các mẫu sản phẩm rửa mặt được ghi nhận ở Bảng 3.19
Bảng 3.19 Độ ổn định sản phẩm ở các điều kiện theo dõi
Lưu nhiệt (ngày) Sốc nhiệt 6 chu kì
Ngoài việc ghi nhận các đặc điểm bên ngoài về ngoại quan, cấu trúc hệ, mùi hương, các thông số kĩ thuật như pH, độ nhớt giúp đánh giá sự ổn định của hệ nền tốt hơn Ở điều kiện lưu nhiệt và sốc nhiệt, pH của cả sản phẩm rửa mặt dạng gel và dạng bọt gần như duy trì ở mức cố định, không có sự thay đổi quá lớn Độ nhớt sản phẩm dạng gel có tăng nhẹ ngay sau tuần lưu trữ đầu tiên, có thể do sự tương tác, kết nối các phân tử micell nhờ MGT đã được ổn định, làm sản phẩm đặc hơn Nhưng sau một tuần, độ nhớt gel rửa mặt vẫn duy trì quanh 1550 cSt ở điều kiện lưu nhiệt và lân cận 1406 cSt ở điều kiện sốc nhiệt, thể hiện sự ổn định của hệ nền, và nằm ở mức thay đổi chấp nhận được, khó nhận định sự khác biệt về độ đặc bằng mắt thường Sự khác biệt về độ nhớt của mẫu gel rửa mặt ở hai điều kiện lưu trữ có thể do nguyên nhân lưu nhiệt trong thời gian dài khiến sản phẩm bị mất đi hơi nước, nhưng thực tế, sự khác biệt này là không quá lớn
Trong khi đó, mẫu bọt rửa mặt vẫn duy trì độ nhớt ở các điều kiện theo dõi quanh
26 cSt, đảm bảo khả năng bơm bọt ra từ bao bì Giá trị pH của gel rửa mặt ổn định ở 5,60 và 5,45 đối với bọt rửa mặt ở các điều kiện lưu trữ Dựa trên những đánh giá này, có thể thấy sản phẩm rửa mặt hoàn chỉnh có hệ nền ổn định, có thể lưu hành trên thị trường
3.3.3 Đánh giá hiệu quả tẩy rửa của sản phẩm
3.3.3.1 Vết bẩn giả lập trên lam kính
Khả năng làm sạch vết bẩn được đánh giá thông qua hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng, bằng phương pháp giả lập vết bẩn trên lam kính Các kết quả của mẫu gel và bọt rửa mặt với Diapon K-SF được so sánh với mẫu đối chiếu có chứa SLES, SLS và các mẫu sản phẩm rửa mặt trên thị trường (Bảng 3.20)
Bảng 3.20 Hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng của các mẫu sản phẩm rửa mặt
Mã sản phẩm GA GB GC GD F1 SLES1 SLS1
Mã sản phẩm BA BB BC F2 SLES2 SLS2
Mẫu gel rửa mặt F1 và mẫu bọt rửa mặt F2 với chất tẩy rửa dịu nhẹ Diapon có hiệu quả tẩy rửa lần lượt là 29,0 và 29,3%, đều đạt thông số mục tiêu đã đề ra So sánh với các sản phẩm dạng gel khác, có thể thấy mẫu F2 có khả năng làm sạch kém hơn mẫu
GA sử dụng SLES và mẫu đối chiếu SLES1, SLS1 từ 3,3 đến 4,7% Nhưng so sánh với các sản phẩm sử dụng chất tẩy rửa dịu nhẹ trên thị trường như GB, GD, mẫu gel rửa mặt F1 có hiệu quả tẩy rửa gần như ngang bằng, thấp chí cao hơn mẫu GC 2,4%
Tương tự với sản phẩm bọt rửa mặt, mẫu F2 có hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng kém hơn mẫu nền xà phòng như BA và mẫu đối chiếu SLES2, SLS2 từ 2 đến 5% Trong khi đó, mẫu F2 có hiệu quả tẩy rửa theo khối lượng gần như tương tự mẫu bọt rửa mặt dịu nhẹ như BB (chênh lệch 0,7%), cao hơn mẫu bọt rửa mặt BC đến 6,8% Như vậy, sản phẩm rửa mặt với hoạt chất thương mại Diapon K-SF có hiệu quả tẩy rửa theo theo khối lượng tương đương với các sản phẩm chứa hoạt đồng bề mặt dịu nhẹ trên thị trường, đảm bảo khả năng làm sạch hiệu quả
Ngoài phương pháp giả lập vết bẩn trên lam kính, khả năng làm sạch vết bẩn son thực tế trên da cũng được thể hiện ở Bảng 3.19 và Bảng 3.20 Son gồm các thành phần sáp, dầu, bột màu, phù hợp để đại diện cho vết bẩn dạng dầu và sáp như bã nhờn, dầu thừa trên da Việc đánh giá hiệu quả tẩy rửa vết bẩn trên da thay vì giả lập trên lam kính thể hiện khả năng làm sạch thực tế, có xét đến ảnh hưởng của độ bám bẩn trên da, cũng như mô phỏng tác động chà xát, làm sạch vết bẩn
Bảng 3.21 Khả năng tẩy rửa vết son trên da của các sản phẩm gel rửa mặt
Sản phẩm Nước GA GB GC GD F1