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皂化反應(yīng)和油脂酸敗的原理

2021-08-24 16:46 作者:啄木鳥(niǎo)工作室  | 我要投稿


想要做一塊好皂,要了解最基本的皂化反應(yīng),這樣對(duì)于油與堿的比例、水分的拿捏、入模的時(shí)機(jī)跟溫度的控制才能確實(shí)掌握,做皂就不容易失敗。

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首先皂化最基本的原理,就是油脂與堿水發(fā)生皂化反應(yīng),而形成脂肪酸鹽的結(jié)晶與甘油,脂肪酸鹽就是所謂的【皂】。在這反應(yīng)中,油脂是酯類,何謂酯類?酯類是由有機(jī)酸及醇類反應(yīng)而成:


比如說(shuō):有機(jī)酸+醇=酯+水(例如:乙酸+丙醇=乙酸丙酯+水)
而油脂是由脂肪酸(有機(jī)酸)+甘油(丙三醇)組成的酯類。
所謂的皂化反應(yīng),是指油脂和堿性溶液形成脂肪酸鹽及甘油
比如:油脂+NaOH=脂肪酸鈉+甘油,這是一個(gè)放熱反應(yīng)。以17碳的脂肪酸為例
結(jié)構(gòu)式:(令R=C17H35C00)
C17H35COONa即皂(也稱皂堿或皂鹽),C3H5(OH)3學(xué)名丙三醇,就是俗稱的甘油。

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酯類或者油脂的分子只帶有親油基,因此它不會(huì)溶于水,但與堿反應(yīng)后,形成R-Na的結(jié)構(gòu)。R-Na在水中會(huì)解離開(kāi),形成R-與Na+,R-中原先與Na+鍵結(jié)的官能基是親水性的,而長(zhǎng)鏈的烷是親油性的。因此,R-一端會(huì)親油一端會(huì)親水,形成一種天然的表面活性劑。遇到臟污時(shí),親油端會(huì)包覆油污,將大團(tuán)油污拆解成小團(tuán),再保覆小團(tuán)油污,接著水一沖,水分子拉著親水端一起跑,將皂分子連同親油端吸附著的小團(tuán)油污一起沖走。這就是皂能清潔皮膚的原理。

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油脂酸敗的原理
化妝品中常含有油脂、蠟等成分,特別是油脂中的不飽和脂肪酸的不飽和鍵容易被氧化而發(fā)生變質(zhì),這種氧化變質(zhì)成為酸敗。就外在因素而言,空氣中氧、水分、光、熱、微生物及金屬離子等均可促使氧化反應(yīng)進(jìn)行,而加速酸敗。就內(nèi)在因素而言,酸敗的化學(xué)本質(zhì)是由于油脂水解而產(chǎn)生有力的脂肪酸,其中不飽和脂肪酸的雙鍵部分受到空氣中氧的作用,發(fā)生加成反應(yīng)、而生成過(guò)氧化物,此過(guò)氧化物繼續(xù)分解或氧化,生成低級(jí)醛和羧酸。其過(guò)程如下:

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氧化反應(yīng)生成的過(guò)氧化物、醛和羧酸等會(huì)引起產(chǎn)品的顏色改變,釋放出酸敗的臭味,是產(chǎn)品的PH值降低等,而使產(chǎn)品質(zhì)量下降,也會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生刺激性,甚至引起炎癥。因此在化妝品的生產(chǎn)、使用和儲(chǔ)存過(guò)程中,應(yīng)盡量避免油脂酸敗現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)非常重要的。影響油脂酸敗因素很多,既有內(nèi)在因素也有外在因素。

1.內(nèi)在因素
主要是油脂中的不飽和脂肪酸和不飽和碳碳雙鍵,此部位是結(jié)構(gòu)中的【弱點(diǎn)】,極容易被氧化而斷鍵。分子結(jié)構(gòu)內(nèi)的不飽和鍵越多,就越容易被氧化。如果油脂中原來(lái)存在的不皂化物部分的天然抗氧化劑,如維生素E等,在精制過(guò)程中被除去,也會(huì)是氧化反應(yīng)容易發(fā)生。另外,油脂中常存在能促進(jìn)氧化作用的氧化物。
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2.外在因素
(1)氧(Oxide):是造成酸敗的主要因素,在生產(chǎn)過(guò)程、化妝品的使用和儲(chǔ)存過(guò)程中都可能接觸空氣中的氧。因此,氧化反應(yīng)的發(fā)生是不可避免的。
(2)熱(Heat):熱會(huì)加速脂肪酸的水解反應(yīng),提供了微生物的生長(zhǎng)條件,可以加速酸敗。因此,在低溫條件下有利于減緩氧化酸敗。
(3)光(Light):可見(jiàn)光雖然并不能直接引起氧化作用,但其中某些波長(zhǎng)的光對(duì)氧化有促進(jìn)作用。所以,避免直接光照或用有顏色的包裝容器可以消除不利波長(zhǎng)光線的影響。
(4)水分(Water):在油脂中存在水分,為微生物成長(zhǎng)提供了必要條件,而它們產(chǎn)生的會(huì)引起油脂的水解,加速自動(dòng)氧化反應(yīng),也會(huì)降低抗氧化劑如酚、胺等的活性。
(5)金屬離子(Metal ion):某些金屬離子能使原有的或加入的抗氧化劑作用大大降低,還有的金屬離子可能成為自動(dòng)氧化反應(yīng)的催化劑,加速氧化酸敗。這些金屬離子主要有銅、鉛、鋅、鋁、鐵、鎳等。所以,制造化妝品的原料、設(shè)備和包裝容器等盡量避免使用金屬制品或含有金屬離子。
(6)微生物(Microorganism):微菌、油脂分解為脂肪酸和甘油,然后再進(jìn)一步分解,加速油脂的酸敗。這也是化妝品的原料、生產(chǎn)過(guò)程、使用和儲(chǔ)存等要保持無(wú)菌條件的重要原因。

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摘自公眾號(hào):愛(ài)做手工皂。

皂化反應(yīng)和油脂酸敗的原理的評(píng)論 (共 條)

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