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美护化妆品配方师资格证及技术培训课-剖析护发素配方及工艺

今天和大家分享护发素的配方（主要是液晶型）及工艺解析。按照惯例，我还是从配方设计到生产工艺进行解析，并结合常见问题给出解决方案，帮助大家更好地理解和开发液晶型护发素产品。

一、 配方设计逻辑：解决目标人群的头发问题

要解决头发问题，首先你得了解头发的结构。这对于开发有效的护发产品至关重要。让我们从宏观到微观逐层剖析头发的结构吧。

1.头发的基本组成

头发主要由蛋白质（约80-90%）、水分（约10-15%）、脂质（约3-5%）和微量元素组成。其中，蛋白质主要是角蛋白（keratin），这是一种含硫的纤维状蛋白。

2. 头发的主要结构层

从外到内，头发主要分为三层：

a) 毛鳞片 (Cuticle)

b) 毛皮质（Cortex）

c) 毛髓质 (Medulla)

让我们详细了解每一层：

2.1.毛鳞片（Cuticle）

• 功能：保护内部结构，控制水分进出

• 结构：由5-10层扁平的、重叠的角质细胞组成，像鱼鳞一样排列

• 特点：

1. 每个鳞片厚度约0.5-1.0微米

2. 含有18-甲基二十烷酸（18-MEA），这是一种重要的脂质，赋予头发疏水性

健康的表皮层鳞片紧密贴合，使头发光滑有光泽

2.2. 毛皮质（Cortex）

• 功能：决定头发的强度、弹性和颜色

• 结构：由长纺锤形的皮质细胞组成，占头发直径的约90%

• 特点：

1. 含有大量的角蛋白微纤维，这些微纤维被称为大纤维（Macrofibrils）

2. 大纤维由更小的微纤维（Microfibrils）和基质蛋白（Matrix proteins）组成

3. 微纤维主要由α-角蛋白组成，呈螺旋结构

4. 基质蛋白富含含硫氨基酸，形成二硫键，赋予头发强度和弹性

黑色素颗粒分布在皮质层中，决定头发颜色

2.3. 毛髓质（Medulla）

• 功能：不完全清楚，可能与保温和光学特性有关

• 结构：位于头发的中心，不是所有头发都有髓质层

• 特点：

1. 由松散排列的细胞和气泡空间组成

2. 在细发中可能完全缺失

3. 对头发的整体性能影响较小

3. 头发的微观结构

在分子水平上，头发主要由以下成分构成：

a) α-角蛋白 (α-Keratin):

1. 构成头发纤维的主要蛋白质，占比高达90%。

2. 形成右手α-螺旋结构，多个α-螺旋相互缠绕形成原纤维 (Protofibril)。

3. 原纤维进一步聚集成更大的纤维束，最终构成毛皮质的主体结构。

4. α-角蛋白的螺旋结构赋予头发弹性和韧性。

b) β-角蛋白 (β-Keratin):

1. 含量较少，主要存在于毛发、指甲和羽毛等组织中。

2. 形成折叠片层结构 (β-sheet)，而非螺旋结构。

3. 在头发中主要存在于细胞膜复合物 中，起到连接和稳定细胞的作用。

c) 高硫蛋白 (High-Sulfur Proteins, HSPs):

1. 富含半胱氨酸 (Cysteine)，半胱氨酸残基之间可以形成二硫键 (Disulfide bond)。

2. 二硫键是连接角蛋白纤维之间的重要化学键，决定着头发的强度和硬度。

3. 高硫蛋白含量越高，头发越硬，卷曲度也越高。

d) 高甘氨酸-酪氨酸蛋白 (High-Glycine-Tyrosine Proteins, HGTs):

1. 富含甘氨酸 (Glycine) 和酪氨酸 (Tyrosine)。

2. 主要存在于毛鳞片和毛皮质的细胞膜复合物 (CMC) 中。

3. 可能参与黑色素的合成和转运，并影响头发的颜色。

4. 头发的化学键

头发的强度和特性主要由以下化学键决定：

4.1. 二硫键 (-S-S-):

1. 最强的化学键，属于共价键。

2. 由两个半胱氨酸残基之间氧化形成，主要存在于高硫蛋白中。

3. 决定着头发的强度、硬度和卷曲程度。

4. 烫发、拉直等化学处理方法就是通过断裂和重组二硫键来改变头发形状的。

4.2. 氢键 (Hydrogen Bond):

1. 比二硫键弱，属于分子间作用力。

2. 由氢原子和电负性较大的原子（如氧、氮）之间形成。

3. 在头发中数量众多，对头发的弹性、吸水性和可塑性起着重要作用。

4. 吹风造型、湿发定型等利用的都是氢键的特性。

4.3. 盐键 (Ionic Bond):

1. 由带相反电荷的基团之间形成，属于静电作用。

2. 在头发中含量较少，但对头发的等电点和对化学处理的敏感性有一定影响。

3. 例如，染发剂中的碱性成分可以打开毛鳞片，就是利用了盐键的特性。

4.4. 范德华力 (Van der Waals Force):

1. 最弱的分子间作用力，但由于数量众多，对头发的整体结构也有一定贡献。

2. 影响头发的柔软度和触感。

5. 头发的PH值

了解了头发结构，还要知道不同发质的头皮环境和毛发状况，根据实际需要设计产品pH值来维持最佳状态。

5.1. 头发的pH值与毛鳞片

• 健康的头发呈弱酸性 (pH 4.5-5.5)，这层酸性保护膜由头皮分泌的皮脂和汗液形成，它可以使毛鳞片（头发最外层的保护结构）紧密贴合，保持头发光滑、健康。

• 当头发pH值过高（偏碱性）时，毛鳞片就会打开，导致头发粗糙、毛躁、易断裂，也更容易受到外界环境的损伤。

5.2. 不同发质的pH值需求

• 油性发质: 头皮油脂分泌旺盛，pH值本身偏低。使用弱酸性护发素可以帮助调节头皮油脂分泌，避免过度清洁，同时保持头发的自然光泽。

• 干性发质: 头皮油脂分泌不足，pH值偏高，毛鳞片容易受损。使用弱酸性护发素可以帮助闭合毛鳞片，减少水分流失，并补充适量油脂，使头发更加柔顺。

• 受损发质 (如染烫后): 由于化学物质的破坏，受损发质的毛鳞片往往张开，pH值也偏高。使用弱酸性护发素可以帮助修复受损的毛鳞片，恢复头发的酸碱平衡，减少断裂和毛躁。

5.3. 护发素pH值设计

• 大多数情况下，选择pH值在4.5-5.5之间的弱酸性护发素是适合所有发质的。

通过以上深入理解头发结构是开发高效护发产品的基础，能帮助我们针对不同的头发问题提供更精确的解决方案。

回到护发素的配方设计逻辑上，首先我们要明确目标人群和他们的核心需求，即他们面临的头发问题是什么？

不同发质，问题各异：

• 干枯发质：缺乏油脂和水分，毛鳞片受损，头发干枯毛躁，缺乏光泽，易打结断裂。

• 油性发质：头皮油脂分泌旺盛，头发容易扁塌，显得不蓬松。

• 受损发质：经过烫染或环境损伤，头发毛鳞片严重受损，发芯结构受损，头发干枯分叉，缺乏弹性和韧性。

精准定位，对症下药：

• 针对干枯发质：需要补充油脂和水分，修复毛鳞片，提升头发光泽度和柔顺度。

• 针对油性发质：需要调节头皮油脂分泌，保持头发清爽蓬松。

• 针对受损发质：需要深度修复毛鳞片和发芯结构，提升头发强韧度和弹性。

• 定型和造型需求：为某些类型的护发素提供轻微定型效果。

• 其他特殊功效需求：如防脱、控油等。

二、 配方结构解析：四大核心模块构建完美配方

• 使用后需要冲洗
• 一般在洗发后使用，停留1-3分钟

• 使用后无需冲洗
• 通常质地较轻，可以随时使用

• 需要冲洗，但停留时间较长（5-30分钟）
• 提供更强力的修复和滋养效果

• 富含保湿和滋养成分
• 如透明质酸、甘油、各种植物油

• 轻盈配方，不会增加头皮负担
• 可能含有调节油脂的成分，如水杨酸

• 含有修复成分，如角蛋白、胶原蛋白
• 可能添加硅油以改善发质外观

• 含有固色成分
• pH值偏酸性，有助于闭合发鳞片

• 富含保湿成分，帮助定义卷度
• 可能含有抗蓬松成分

• 轻盈配方，提供蓬松感
• 可能含有增厚发丝的聚合物

• 最常见的类型  O/W 乳化系统

• 透明或半透明，这个可以做高颜值的外观。
• 适合油性发质

• 纯化水：通常占配方的主要部分（60-80%）
• 保湿剂：如甘油、丙二醇、丁二醇（3-7%）
• 水溶性调理剂：如泛醇、水解蛋白（0.5-2%）

• 脂肪醇：如十六醇、十八醇（3-8%）
• 油脂：如乳木果油、霍霍巴油（1-3%）

• 1631/1831 : 这是最常见的阳离子调理剂，价格低廉，具有良好的抗静电和调理效果，但可能会使头发干燥。
• S18、BT80、BT85:  这类型的比1631/1831更温和，适用于受损发质,能提供更好的柔软度和湿梳理性。
• 二硬脂基二甲基氯化铵、二鲸蜡基二甲基氯化铵：这种成分具有非常优秀的调理性能，特别适合干燥和受损的头发。它能形成一层保护膜，增加头发的光泽度。

• PQ-10: 应用广泛，能提供良好的湿梳理性和抗静电效果。
• PQ-7 : 具有良好的成膜性，能增强头发的韧性和弹性。
• PQ-37 : 通常用于透明护发素中。
• PQ-47 : 提供优异的湿梳理性和干梳理性，并能增强头发的光泽度。

1. 在水锅加入纯化水，升温至80-85℃。
2. 加入EDTA-2Na，搅拌至完全溶解。

1. 在油锅中混合16/18醇、山嵛基三甲基氯化铵和双硬脂基二甲基氯化铵。
2. 加热至75-85℃，搅拌至完全融化均匀。

1. 将80%水锅物料抽入乳化锅，温度范围75℃-85℃，
2. 将油锅物料抽入乳化锅，
3. 再将剩余20%水锅物料全部抽入乳化锅；
4. 温度保持80-85℃，抽真空高速均质乳化10-15分钟，确保充分乳化；
5. 适当降低搅拌转速，降温（消泡）；
   

1. 温度降至55-65℃，如果要加色素的，这个阶段就可以加了（配方设计时就需要考虑用耐高温的色素），色素需要预先溶解好再加入，然后搅拌5-10min，
2. 再加入预先混合均匀的DM50万和DM1000。（如果你反过来了那很可能色素被硅油包裹，这一锅料只能回温处理，会很麻烦。）
3. 中速搅拌下高速均质均质10-15分钟，确保硅油均匀分散，
   这一步很关键，需要控制搅拌转速、时间，以及降温速度。

1. 继续降温至40-45℃，加入防腐剂和香精
2. 搅拌10-20min，出料前可以适当均质个3-5min。

• 色素预先稀释溶解好后，在加硅油之前先加入料体中搅拌均匀。

• 低粘硅油加入高粘硅油中，手工或者搅拌机搅拌分散均匀后再投料，或者从乳化锅里取出几kg基料去搅拌混合后再加入。

• 可以重新回温至60-65℃左右进行重结晶，
• 适当控制搅拌转速和时间；
• 液晶护发素的工艺过程中温度控制极为关键，尤其是在乳化和冷却阶段，不同设备需要摸索合适的搅拌速度和时间，以形成理想的液晶结构。
• 检测是否做好液晶的简单方法（个人经验不一定正确啊）：取出一点料体，加入0.1%的氯化钠，看是否变稀，变稀就是失败了，如果还是乳白色，就是OK的。
  

• 主要原因料体pH值过低与封口膜材料不兼容，可以选择耐化学腐蚀的封口膜材料，或考虑在封口处增加隔离层