自然科学化妆品

自然科學-化妝品教師：趙慶勳博士研究室:04-8876660轉8314

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中華民國九十五年九月1化妝品(Cosmetics)定義為「可使人體清潔、美化、刺激嗅覺、增加魅力、修飾容貌、掩飾體臭，或使皮膚與毛髮保持健康美感之品。而探討產品組成成分、物理成分、化學性質及相關作用的科學叫做「化妝品化學」(CosmeticChemistry)。

在探討化妝品化學時，為什麼要先從界面開始講起，你一定滿腹疑問，其實化妝品和界面息息相關，也是製造化妝品必須具備的常識，並且是非加不可的成分。市面上的化妝品琳琅滿目，為什麼能創造那麼多不同的產品，就讓我們來一趟化妝品之旅吧！相信你一定不枉此行！化妝品2在日常生活當中，有許多不同的界面，例如空氣和水就是兩種不同的界面，而在化妝品化學最主要是研究哪兩種界面呢？你想到了嗎？就是油相和水相啊！而它們就好比咖啡和奶精，兩種不同的界面，所混合而成。界面現象3你知道水滴和氣泡是如何形成的嗎？

原來啊！水與空氣間兩個界面的分子，會受到不平衡的吸引力，水與水之間吸引力較大，結果造成水分子向內被拉的趨勢，水分子不願意待在最外圍之介面上，因此必須以最小表面積之形狀出現，也就是圓球狀，於是就形成氣泡及水滴了喔！難怪喔！有時水杯上的水快要滿出來時，也不會流下來，原來就是靠著水分子之間的吸引力。

和所有的物質一樣，水也是由許多稱為水分子的粒子所組成。水分子在表面時特別緊密，使得他可以抗拒輕微的壓力，就像我們的皮膚一樣。如觀察蓮葉上的水滴，因為水滴表面上具有張力，欲收縮表面積，故常呈球狀。液體表面及內部分子間吸引力4分子位於油和水的交界面時，其親水端會溶在水，另一端則會面相油，我們便可稱此物質具有界面活性的特性。也就好比一個隨和的人總是和任何人都能相處的很愉悅，不管是好相處的人或是不好相處的人。

上圖的界面活性劑就是由親水端和親油端所形成，親水端會吸附水，而親油端會吸附油，也可以說界面活性劑具有界面活性的特性。同學你看清楚了嗎？界面活性劑吸附油與水的界面5你知道平常所使用的的牙膏裡，也有添加界面活性劑喔！你知道是何種界面活性劑嗎？就是上圖的烷基硫酸鹽，它是屬於陰離子界面活性劑，由親水端的分子鍵及親油端的分子鍵兩部分所組成，常加入食鹽(NaCl)，以調整粘度。烷基硫酸鹽主要的功能為清潔。其洗淨力強、起泡性佳但具有刺激性，故常添加兩性界面活性劑以降低刺激性，如甜菜鹼類的兩性界面活性劑，也常添加於嬰兒的清潔用品。常使用於洗髮精和牙膏。天然的兩性界面活性劑如卵磷脂，溫和不刺激。

6市面上很多臉部清潔用品都強調，溫和不刺激的弱酸性的洗面乳，的確，它因為符合皮膚的PH值故不傷肌膚十分溫和。也可添加多元醇類當保濕劑。正值青春期時應加強在清潔化妝品，選購時應選擇適合自己的。下次購買清潔用品時，你知道如何選購了嗎？

氨基酸洗面乳的製造流程如下﹕

7香水的介紹﹕

香氣能夠帶給我們愉悅感、影響彼此之間的感覺。基普林(Kipling)說：香味比聲音和影像更能撥動你的心旋。香水的製造者以其不尋常的香料控制的能力，可以營造情緒、浪漫、魅力、眷戀的愉悅感。接下來我們將一一來探討香水的成分及研發過程！8香水的香味強度及持久性，是視精油、水、酒精之比例而定。以最強烈的香精為例，應含有15%~30%之精油，剩下的85%~70%的成分，其中有90%~95%的酒精，5%~10%的水。以下是香水種類的對照表。香水的種類精油的百分比(%)維持時間濃縮香水15~3012hr濃香水8~156hr香水4~84hr古龍水3~52hr香味持久度﹕

9香水有三步曲:初味、中味及基礎味。如果把香氣的轉變比喻成一首戀曲:

頭香:就好比是男女一見鍾情時一觸即發。通常是屬於揮發性最強的成分，它們會蒸發得最快，因此就是您最先聞到的香味。體香:就好像是男女間愛情的滋長。當初味逐見蒸發掉後的味道。基香:就好比是這段戀情天長地久。當中味逐見蒸發掉後的味道。香水三部曲

101、將花精油和酒精稱於錐形瓶中，充分搖盪，使其混合均勻成完全溶液。2、把稱好的水，少量少地逐漸加進溶液瓶中去．並且一面加水、一面搖盪，務必使其混合均勻。3、用橡皮塞將瓶口封好，將錐形瓶靜置一週的時間。4、加入2克碳酸鎂到錐形瓶內，搖混後，過濾至一只己稱至燒杯中。香水實驗

11一種香味的形成，是從數千種以上的香料中選出平均超過一百種以上的香料混合而成。古時候只能用天然香料製造香水，但因為天然的東西會受到季節及後天的影響，生產量也不高，才會漸漸轉為使用合成香料；也是托種類繁多的合成香料之福，才能創造出現蓬勃發展的芳香世界。香料

12你的洗面皂是合成清潔劑嗎?

保養的第一步驟就是清潔，假如清潔沒有做好，皮膚容易出現粉刺等等問題。所以清潔是不能怠慢喔！正值青春期的朋友，保養首重的更是清潔，因為青春期的油脂分泌量高，為了預防粉刺、面皰的產生，故早、晚的清潔工作要確實做好。而選擇化妝品時，主要是適合自己為主。

所謂清潔霜就是冷霜添加合成界面活性劑，至於洗面乳、卸妝乳都可視為同類的商品，因為大部分都是添加合成界面清潔劑。如下面合成界面活性劑

其實清潔的產品再如何的神通廣大，都無法不用界面活性劑來去除污垢，所以你知道清潔劑的重要性了吧13面霜製造

在家裡自行製造的面霜，非常有趣，找個假日讓我們一起來實驗吧！

製造方法1.將密蠟切成細塊後，放入鍋中再以水煎之，等他整個溶化後，再將其他三種配方加進去均勻攪拌。2.攪拌後，等鍋內溫度下降在攪拌一下。3.找一個乾淨容器，將他裝起來存用。

是不是很好玩呢？你也可以自行換配方，但由於這種面霜是天然素材，未添加任何人工物質，如防腐劑、抗氧化劑，故不能長久保存喔！14維他命C又叫做抗壞血酸，是藥用化妝品中最具代表性的黑色素抑制劑，從以前就沿用至今。

維他命C的安全性雖高，安定性卻不佳，為使成分的安全性足夠，各式各樣的維他命衍生物相繼被開發出來。維他命C磷酸酯(鎂鹽)便是為了滿足水溶液安定性的需求而開發出來的。維他命C

15維他命C

草酸16維他命C是一種水溶性物質，當單次高劑量服用時，很容易隨著尿液排出體外，而人體對於單次服用的左旋維他命C(L-ascorbicacid)，的最高吸收劑量只有90毫克，超過的部分則很快的會隨尿液排出，因此服用再高的劑量也是不能吸收的，不過將維他命C與鈣離子結合的CalciumAscorbate中性維他命C卻能夠讓維他命C的吸收率比左旋維他命C快1.6-1.8倍，停留在體內的時間則是左旋維他命C的4-5倍長。

維他命C

17果酸為提煉自水果的一種酸，果酸之化學結構是具有一個－OH基及一個－COOH基，兩者均為極性基，所以果酸為水溶性，是天然的最佳美容化妝品。果酸會干擾酵素形成氧-硫(O-S)和氧-磷(O-P)鍵。卻可有效的降低角質細胞互相吸引，進而軟化角質，使老化的角質溶解、剝落。由於它對老化、粗糙、日光傷害的皮膚及青春痘、老人角化斑，都有不錯的療效而備受重視。

果酸

18果酸的種類

甲羥基Alpha-Hydroxyl-Acid(AHA)AHA包括多種不同果酸，如甘醇酸(GlycolieAcid)取自甘蔗及酒石酸取自葡萄。乙羥基Beta-Hydroxyl-Acid(β-氫氧基酸)BHA唯一常用的是水楊酸(SalicylicAcid)水楊酸可當防腐劑用，也可做為皮膚角質分解劑，依照衛生署規定當做防腐劑使用時，其最高限量是0.2%。果酸的功能

1.有助去除皮膚表層的老死角質，加促皮膚的新陳代謝。2.促使真皮層內的骨膠原及彈性纖維增加。3.淡化黑色素。4.保持皮膚的濕潤。5.有抗氧化功能，幫助對抗有害的游離基。19果酸的應用1.在皮膚科醫生的門診用藥上，要超過20%甚至50%以上的製品濃度，才有減輕皺紋、淡化色斑、刺激膠原蛋白再生等等的作用。3.日常可購買回家的護膚品濃度大約在4～10%。4.果酸的酸鹼度在PH3對果酸換膚的效果較佳。5.衛生署規定果酸產品應標示pH值，且不低於PH3.5。20由磷脂質或卵磷脂聚集而成的空心球。當我們將磷脂質分散於水中時，磷脂質會自動形成小囊狀的結構體。而夾層則為疏水性的脂雙層結構。可裝填水溶性活性成分於內層，油溶性活性成分於夾層中。

有了微脂粒的傳送載體，可以傳送如醣醛酸、Ceramide、胎盤素等。由於微脂粒的稀釋作用，是由於滲入皮膚內層後，產生的溫度變化及生物體內的酵素作用，而漸漸改變結構，釋出所攜物質。

微脂粒本身與皮膚及其他組織都能相容，無過敏性，且會自動生物降解為磷脂質。磷脂質可與角質蛋白結合而被皮膚吸收，有加強皮膚保水力、細胞修復的作用。

微脂粒Liposome

21微脂粒Liposome

22Nanotopes的大小23Nanotopes使用原理24Nanotopes的測試（一）：維生素E醋酸鹽皮膚穿透測試。使用檢體含2%維生素E醋酸鹽的CibaTINODERM含2%維生素E醋酸鹽的微脂粒含2%維生素E醋酸鹽乳化液含2%維生素E醋酸鹽油溶液（辛基、癸酸甘油三酸脂、

Miglyol）25Nanotopes測試結果維生素E在皮膚層的分佈量26Nanotopes測試結果在皮膚內從維生素E醋酸鹽到游離存在的維生素E的轉換27Nanotopes的測試（二）：紫外線照射含D-pantenol的紅斑抑制試驗。使用檢體含5%、0.5%、0.05%D-pantenol的Nanotopes粒不含D-pantenol的Nanotopes粒5%D-pantenol的混合軟膏1%配合氫可體松混合軟膏28Nanotopes測試結果經紫外線照射而產生的D-pantenol對紅斑的效果29你知道嗎？家裏煮完的廢油，千萬不要浪費，因為我們可以將它製作成肥皂喔！很奇怪吧！其實只要植物性脂肪(油)或動物性脂肪(油)內，加入氫氧化鈉就可以製成肥皂。也可另外加入多元醇類如丙二醇、丙三醇、己六醇等，可以增加保濕。讓我們找一個週末假日開始做吧！【實驗1】

將約700毫升左右炸天婦羅廢油慢慢的倒入鍋內〈杯子1杯的量大約是200毫升，所以只要3杯半就好了〉。肥皂製造30放在瓦斯爐上，加熱到約90℃左右(形成肥皂的化學變化，再這個溫度下最易進行)。

【實驗2】肥皂製造31將竹筷前端放入油內看看，聽到揪一聲則代表其溫度已經達100℃以上，這時要將火關掉，讓廢油稍微冷卻。【實驗3】肥皂製造32在水桶內，倒入200ml的水(約1杯)，加入100公克的氫氧化鈉(苛性蘇打)，讓它溶解。【注意事項】：氫氧化納在溶解時會在產生劇熱的同時也發出刺激性的臭味，由於其水溶液會

弄傷皮膚，所以在操作時請帶上口罩即橡膠手套。肥皂製造【實驗4】33等到氫氧化鈉溶解完後，將廢油小心慢慢的到入水桶中

【實驗5】肥皂製造34【實驗6】肥皂製造放入棒子，小心攪動約20至30分鐘。攪拌棒木頭、竹子都可以使用。

35【實驗7】肥皂製造用棒子攪拌20-30分鐘後,倒入容器中放置在不會直接照射到陽光的地方。36【實驗8】肥皂製造

放在不會直接照射到陽光的地方約1個星期左右，當化學反應繼續進行凝固。只要將容器反過來即可取出，而取出來的肥皂會越來越硬，因此必須馬上切成方便使用的大小，放置六個月就可以使用了。37由於臉上的髒污，有來自外界空氣中的灰塵、廢氣、漂浮的細菌，以及人體自身的皮脂線、汗腺分泌而來的油脂、汗水，表皮剝落的老舊角質亦參雜在其中。欲清除每天累積在臉上的複雜污垢，必須使用流動性佳的油性清潔霜或專門的卸妝用油，輕輕按摩，再用面紙擦拭。

卸除彩