图1 表面活性剂示意图

在化妆品行业中，表面活性剂作为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆、护手霜等护肤产品中不可或缺的成分。在基于乳液的化妆品中，表面活性剂的选择对于实现最佳乳液稳定性和性能至关重要。应选择具有适当HLB（亲水-亲油平衡）值的表面活性剂以匹配油相的HLB值，这有助于实现稳定的乳液[8]。此外，应选择具有良好乳化和润湿性能的表面活性剂以确保油相的良好分散。乳液中使用的表面活性剂浓度也很重要。表面活性剂太少可能导致乳液稳定性差，而表面活性剂太多会导致产品不稳定甚至皮肤刺激。最佳表面活性剂浓度将取决于具体的乳液配方和产品的预期用途。G57型乳化剂是由聚丙烯酸钠、C18-21烷、十三烷醇聚醚-6等表面活性剂组成的乳化剂，具有高达57%活性含量、高负电荷、耐离子、耐酸碱、低使用量、增稠乳化效果好，易于使用等独特优点，在护肤领域中广泛使用。

2 防护原理

针对手部皮肤易干燥起皮、易形成细纹裂纹等问题，我们推荐使用保湿型护手霜。护手霜对手部皮肤的防护原理主要包括两方面。一是保护机制，当护手霜涂抹于皮肤表面时，护手霜中的油脂和手部皮肤贴合在一起形成一层保护膜，这层膜不仅可以防止皮肤表面水分的流失，同时还可以抵御外界的刺激和损伤。二是功能机制，护手霜中的多种保湿成分，如透明质酸、尿素、甘油等有效化学成分，具有极强的吸湿性能，能够从空气中吸收水分，并将其锁在皮肤内部，从而保持皮肤表面湿润。

此外，针对其他功能性的护手霜，如除角质型护手霜，其主要有效成分是果酸、聚乙烯颗粒、氧化铝等，具有去除角质层的作用，在保护皮肤表面滋润的同时，还可以软化并去除皮肤表面的角质层。常用的果酸有熊果酸和水杨酸等，其分子结构式如图2所示。果酸含有大量细小分子，具有超强渗透力，能够快速渗透皮肤，减少角质细胞间的桥粒连接，增进上皮细胞新陈代谢，加速老化角质细胞脱落，促使肌肤更新，也使上皮细胞排列更为整齐，角质层变得光滑细致，同时，果酸还能让毛孔周围的角化栓塞易于脱落，并畅通毛囊管，有效防止毛孔阻塞。

图2 熊果酸（a）和水杨酸（b）的分子结构式

修复型护手霜的主要有效成分有酵母、蜂王浆、桑白皮、抗氧化剂等，可以对抗自由基对皮肤的损害，在保护手部皮肤同时，还可以延缓皮肤老化，减轻皮肤表面的深纹。其中，酵母含有丰富的氨基酸、多肽和少量的维生素等营养物质。氨基酸是人体必需的成分，容易被皮肤吸收，帮助皮肤保湿锁水，改善修复不良的皮肤状态；多肽能促进表皮角质细胞的新陈代谢，使皮肤变得细腻有弹性，并且对黑色素有一定抑制作用；维生素具有很好的抗衰老、抗氧化、美白等作用。

护手霜的防护原理主要是保护和功能两种机制。通过使用护手霜，可以在皮肤表面形成连续性保护型油脂膜或高分子膜，进而降低肌肤表面水分散失的速度，形成油水保湿因子间的动态平衡，同时还能够隔离外界的有害物质，预防和减少手部皮肤问题，从而使局部皮肤得到深层滋润，保持水润状态。而果酸、酵母等功能性有效成分的添加可进一步丰富护手霜的功能，起到去角质、抗衰老等功效。

3 橘皮精油护手霜的制作工艺

护手霜中的精华成分是添加的各类型的精油，如橘皮精油、玫瑰精油等是常用的添加成分。精油的提取往往是最关键的一步，也是决定其价格的关键因素。橘皮通常被当作厨余垃圾被舍弃，然而橘皮中含有大量的类黄酮、维生素C、氨基酸、钙、铁、锌等微量元素，具有极高的营养价值和药用价值。特别是黄酮类化合物，具有提高动物机体抗氧化及清除自由基的能力，这是因为酚羟基上的氢原子可与过氧自由基结合生成黄酮自由基，进而与其他自由基反应，从而终止自由基链式反应。我们以索氏提取法为例，介绍橘皮精油的提取技术，并将其添加到护手霜中制备修复型抗衰老护手霜。此内容可以和有机化学知识结合起来，更好的理解有机物提纯的知识点。

图3是索氏提取器示意图。索氏提取法主要适用于从固体样品中萃取分离有效化学成分。索氏提取原理是利用溶剂的回流和虹吸原理，对固体混合物中所需成分进行连续提取。当溶剂加热沸腾后，蒸汽通过导气管上升，被冷凝为液体滴入提取器中。当液面超过虹吸管最高处时，即发生虹吸现象，使得溶液回流入烧瓶，因此可萃取出溶于溶剂的部分物质[9]。由于溶剂回流和虹吸原理，固体物质能多次被纯的溶剂所萃取，可溶物富集到烧瓶内。

图3 索氏提取器示意图

本次实验采取橘皮粉为原材料进行精油提纯，实现变废为宝。图4所示为橘皮粉的称量和包覆过程，先用天平称取5 g橘皮粉，再将其转移到滤纸中包覆。将滤纸边沿分别折起（注意不要让粉末洒出）使之呈现出类似信封的形状严密将粉末包裹于其中。此时再取一张等大干净的滤纸，将已经包好粉末的信封状滤纸正面朝下置于第二张滤纸中央，然后按照类似的方法将第二张滤纸沿着其内部滤纸边沿也折成类似信封状将其内部的滤纸严密包裹以防在后续过程中粉末漏出。最后将经过两次折叠完成的滤纸包放提取器内并用玻璃棒小心将其送至索氏提取器的提取器部位。

图4 将橙皮粉包覆于袋状滤纸中

图5所示为索氏提取过程和提纯后的橘皮精油。在圆底烧瓶中加入纯度为99.5%的无水乙醇200 mL作为浸提溶剂，分别探讨了不同浸提温度100℃、120℃、140℃对提纯量的影响，最终选取的最佳浸提温度为120℃；分别探讨了浸提时间3 h、6 h、9 h，最终选择的浸提时间为3 h。将浸提后的橘皮精油敞口放置，让其自然挥发至恒重，再收集起来待用。

图5 索氏提取过程（左图）、提纯后的橘皮精油（右图）

为了进一步确认提纯精油的有效化学成分，将橘皮精油进行傅里叶红外光谱测试，其结果如图6所示。位于1032 cm-1处的峰属于芳香醚的两个C-O伸缩振动吸收峰；位于1450 cm-1附近的强度不等的几个峰是芳香化合物的重要特征峰；位于1734 cm-1处的峰属于醛基C=O伸缩振动的特征吸收峰；位于2849 cm-1和2916 cm-1处的峰属于醛基C-H伸缩振动吸收峰[10]。图7是陈皮素的有效化学成分二氢黄酮类化合物的分子结构式，上述红外分析结果与二氢黄酮类化合物的分子结构相符。因此，所制备橘皮精油的有效化学成分是二氢黄酮类化合物。

图6 橘皮精油的红外谱图

图7 二氢黄酮类化合物的分子结构式

最后是护手霜的配置过程。先分别取两个400ml大烧杯分别用于承载油相与水相，并通过电子天平按配比称量好所需要使用的原料。油相烧杯中依次加入蜂蜡1.25g、乳木果油0.25g、椰子油6g、荷荷芭油2-3滴，并最后加入G57型乳化剂1.5g。水相烧杯中依次加入甘油4g、蒸馏水88g、芦荟水8-10滴。随后将油相烧杯和水相烧杯同时加热到65℃直至油相中所有成分都液化。再将65℃的水相全部加入油相中并快速搅拌均匀使混合物迅速乳化。待混合液完全乳化后，我们取出之前制取的橘皮精油，并向乳液中加入5mL，搅拌均匀即可制得橘皮精油护手霜，如图8所示。在此配置过程中，G57型表面活性剂非常关键，作为一种水包油型乳化剂，将水相和油相混合在一起形成稳定的均一液相。

图8 （a）分别制备油相和水相；（b）乳化过程；（c）橘皮精油护手霜成品

4 总结

通过对护手霜有效化学成分、防护原理及制作工艺的介绍，使大家了解并掌握护手霜中的化学知识。其中，橘皮精油护手霜的制作工艺实践深受北京市大峪中学学生的喜爱，全面提升了学生的动手能力、思维能力、团队协作能力。此外，本内容涉及到有机化学和表面活性剂的知识点，需要学生对索氏提取法的基本原理和表面活性剂的作用有一定的了解。因此，本课程适合对高中二年级以上学生开展，或作为大学生创新创业训练计划项目。

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参考文献

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[4] 王一非, 刘欣悦, 宋晓秋, 等. 食品级丁香酚微乳液的相行为及抑菌性研究[J]. 食品科学技术学报, https://link.cnki.net/urlid/10.1151.TS.20231225.1013.002

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[8] 余丹妮, 王一淑, 丛瑞, 等. 三组分体系相图教学实验——微乳的制备[J]. 化学教育（中英文）, 2021, 42(24): 59-66

[9] Hamad AlMohamadi, Majed Alamoudi, Muhammad Zubair Yameen, et al. An integrated approach for the extraction of lipids from marine macroalgae consortium using RSM optimization and thermo-kinetic analysis[J]. Chemosphere, 2023, 338: 139623

[10]Nicoleta G. Hădărugă, Gabriela Popescu, Dina Gligor (Pane), et al. Discrimination of β-cyclodextrin/hazelnut (Corylus avellana L.) oil/flavonoid glycoside and flavonolignan ternary complexes by Fourier-transform infrared spectroscopy coupled with principal component analysis[J]. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 2023, 19, 380-398

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