शैम्पू सर्फेक्टेंट पर अनुसंधान की प्रगति

शैम्पू एक ऐसा उत्पाद है जिसका उपयोग लोग अपने दैनिक जीवन में सिर की त्वचा और बालों से गंदगी हटाने और उन्हें साफ रखने के लिए करते हैं। शैम्पू के मुख्य तत्व सर्फेक्टेंट (जिन्हें सर्फेक्टेंट कहा जाता है), थिकनर, कंडीशनर, प्रिजर्वेटिव आदि हैं। इनमें सबसे महत्वपूर्ण तत्व सर्फेक्टेंट है। सर्फेक्टेंट के कार्यों में न केवल सफाई, झाग बनाना, रियोलॉजिकल व्यवहार को नियंत्रित करना और त्वचा को कोमल बनाए रखना शामिल है, बल्कि कैटायनिक फ्लोक्यूलेशन में भी इसकी महत्वपूर्ण भूमिका होती है। चूंकि कैटायनिक पॉलीमर बालों पर जमा हो सकता है, इसलिए यह प्रक्रिया सतही सक्रियता से निकटता से संबंधित है, और सतही सक्रियता अन्य लाभकारी घटकों (जैसे सिलिकॉन इमल्शन, रूसी रोधी सक्रिय तत्व) के जमाव में भी मदद करती है। सर्फेक्टेंट प्रणाली में परिवर्तन या इलेक्ट्रोलाइट स्तरों में परिवर्तन हमेशा शैम्पू में कंडीशनिंग पॉलीमर प्रभावों की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को जन्म देता है।

1. एसएलईएस तालिका गतिविधि

SLS में अच्छा मॉइस्चराइजिंग प्रभाव होता है, यह भरपूर झाग पैदा कर सकता है और झटपट झाग बनाने की प्रवृत्ति रखता है। हालांकि, यह प्रोटीन के साथ मजबूत प्रतिक्रिया करता है और त्वचा के लिए अत्यधिक जलन पैदा करने वाला होता है, इसलिए इसका उपयोग मुख्य सक्रिय घटक के रूप में कम ही किया जाता है। शैंपू का वर्तमान मुख्य सक्रिय घटक SLES है। त्वचा और बालों पर SLES का सोखने का प्रभाव संबंधित SLS की तुलना में स्पष्ट रूप से कम होता है। उच्च स्तर के एथोक्सिलेशन वाले SLES उत्पादों का सोखने का प्रभाव लगभग न के बराबर होता है। इसके अलावा, SLES का झाग अच्छी स्थिरता और कठोर जल के प्रति मजबूत प्रतिरोध क्षमता रखता है। त्वचा, विशेष रूप से श्लेष्म झिल्ली, SLS की तुलना में SLES के प्रति कहीं अधिक सहनशील होती है। सोडियम लॉरेथ सल्फेट और अमोनियम लॉरेथ सल्फेट बाजार में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले दो SLES सर्फेक्टेंट हैं। लॉन्ग ज़िके और अन्य शोधकर्ताओं के शोध में पाया गया कि लॉरेथ सल्फेट एमीन में झाग की चिपचिपाहट अधिक होती है, झाग की स्थिरता अच्छी होती है, झाग की मात्रा मध्यम होती है, सफाई करने की क्षमता अच्छी होती है और धोने के बाद बाल मुलायम रहते हैं। हालांकि, लॉरेथ सल्फेट अमोनियम लवण क्षारीय परिस्थितियों में अमोनिया गैस उत्पन्न करता है, इसलिए सोडियम लॉरेथ सल्फेट, जिसे व्यापक पीएच रेंज की आवश्यकता होती है, का अधिक उपयोग किया जाता है, लेकिन यह अमोनियम लवणों की तुलना में अधिक जलन पैदा करता है। एसएलईएस में एथॉक्सी इकाइयों की संख्या आमतौर पर 1 से 5 के बीच होती है। एथॉक्सी समूहों को जोड़ने से सल्फेट सर्फेक्टेंट की क्रिटिकल माइसेल सांद्रता (सीएमसी) कम हो जाती है। सीएमसी में सबसे अधिक कमी केवल एक एथॉक्सी समूह जोड़ने के बाद होती है, जबकि 2 से 4 एथॉक्सी समूह जोड़ने के बाद कमी काफी कम हो जाती है। जैसे-जैसे एथॉक्सी इकाइयों की संख्या बढ़ती है, एईएस की त्वचा के साथ अनुकूलता में सुधार होता है, और लगभग 10 एथॉक्सी इकाइयों वाले एसएलईएस में त्वचा में जलन लगभग न के बराबर देखी जाती है। हालांकि, एथॉक्सी समूहों के समावेश से सर्फेक्टेंट की घुलनशीलता बढ़ जाती है, जिससे चिपचिपाहट का निर्माण बाधित होता है, इसलिए एक संतुलन बनाना आवश्यक है। कई व्यावसायिक शैंपू में एसएलईएस का उपयोग किया जाता है जिसमें औसतन 1 से 3 एथॉक्सी इकाइयाँ होती हैं।

संक्षेप में, शैम्पू बनाने में SLES किफायती है। इसमें भरपूर झाग, कठोर जल के प्रति मजबूत प्रतिरोध, आसानी से गाढ़ा होने की क्षमता और तेजी से कैटायनिक फ्लोक्यूलेशन जैसी विशेषताएं हैं, इसलिए यह आज भी शैम्पू में मुख्य सर्फेक्टेंट बना हुआ है। 

2. अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट

हाल के वर्षों में, चूंकि एसएलईएस में डाइऑक्सेन होता है, इसलिए उपभोक्ताओं ने अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट सिस्टम, एल्काइल ग्लाइकोसाइड सर्फेक्टेंट सिस्टम आदि जैसे हल्के सर्फेक्टेंट सिस्टम की ओर रुख किया है।

अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट को मुख्य रूप से एसिल ग्लूटामेट, एन-एसिल सारकोसिनेट, एन-मिथाइलएसिल टॉरेट आदि में विभाजित किया गया है।

2.1 एसिल ग्लूटामेट

एसिल ग्लूटामेट को मोनोसोडियम लवण और डाइसोडियम लवण में विभाजित किया जाता है। मोनोसोडियम लवण का जलीय विलयन अम्लीय होता है, जबकि डाइसोडियम लवण का जलीय विलयन क्षारीय होता है। एसिल ग्लूटामेट सर्फेक्टेंट प्रणाली में उपयुक्त झाग बनाने की क्षमता, नमी प्रदान करने और धोने के गुण होते हैं, और कठोर जल प्रतिरोध क्षमता एसएलईएस से बेहतर या उसके समान होती है। यह अत्यधिक सुरक्षित है, त्वचा में तीव्र जलन या संवेदनशीलता पैदा नहीं करता है, और इसकी प्रकाश विषाक्तता कम होती है। आंखों की श्लेष्मा में एक बार होने वाली जलन हल्की होती है, और क्षतिग्रस्त त्वचा (द्रव्यमान अंश 5% विलयन) में जलन पानी के समान होती है। सबसे अधिक प्रतिनिधि एसिल ग्लूटामेट डाइसोडियम कोकोइल ग्लूटामेट है। डाइसोडियम कोकोइल ग्लूटामेट को एसिल क्लोराइड के बाद अत्यंत सुरक्षित प्राकृतिक नारियल अम्ल और ग्लूटामिक अम्ल से बनाया जाता है। ली कियांग एट अल. “सिलिकॉन-मुक्त शैंपू में डिसोडियम कोकोइल ग्लूटामेट के अनुप्रयोग पर शोध” नामक शोध में पाया गया कि एसएलईएस प्रणाली में डिसोडियम कोकोइल ग्लूटामेट मिलाने से इसकी झाग बनाने की क्षमता में सुधार होता है और एसएलईएस जैसे लक्षणों, जैसे शैंपू से होने वाली जलन, में कमी आती है। जब तनुकरण कारक 10 गुना, 20 गुना, 30 गुना और 50 गुना था, तब डिसोडियम कोकोइल ग्लूटामेट ने प्रणाली की फ्लोकुलेशन गति और तीव्रता को प्रभावित नहीं किया। जब तनुकरण कारक 70 गुना या 100 गुना था, तब फ्लोकुलेशन प्रभाव बेहतर था, लेकिन गाढ़ापन अधिक कठिन हो गया। इसका कारण यह है कि डिसोडियम कोकोइल ग्लूटामेट अणु में दो कार्बोक्सिल समूह होते हैं, और हाइड्रोफिलिक हेड समूह इंटरफ़ेस पर अवरुद्ध हो जाता है। बड़ा क्षेत्रफल होने के कारण क्रिटिकल पैकिंग पैरामीटर छोटा हो जाता है, और सर्फेक्टेंट आसानी से गोलाकार आकार में एकत्रित हो जाता है, जिससे कृमि-जैसे माइसेल्स का निर्माण कठिन हो जाता है, और गाढ़ापन मुश्किल हो जाता है।

2.2 एन-एसिल सारकोसिनेट

एन-एसिल सारकोसिनेट में उदासीन से दुर्बल अम्लीय श्रेणी में गीलापन प्रभाव होता है, इसमें मजबूत झाग बनाने और स्थिरीकरण प्रभाव होते हैं, और कठोर जल और इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रति उच्च सहनशीलता होती है। इसका सबसे प्रतिनिधि उदाहरण सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट है। सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट में उत्कृष्ट सफाई प्रभाव होता है। यह लॉरिक एसिड और सोडियम सारकोसिनेट के प्राकृतिक स्रोतों से थैलाइज़ेशन, संघनन, अम्लीकरण और लवण निर्माण की चार-चरणीय अभिक्रिया द्वारा तैयार किया गया एक अमीनो एसिड-प्रकार का आयनिक सर्फेक्टेंट है। झाग बनाने की क्षमता, झाग की मात्रा और झाग हटाने की क्षमता के मामले में सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट का प्रदर्शन सोडियम लॉरेथ सल्फेट के लगभग समान है। हालांकि, समान धनायनिक बहुलक वाले शैम्पू सिस्टम में, दोनों के फ्लोक्यूलेशन वक्रों में स्पष्ट अंतर होता है। झाग बनाने और रगड़ने के चरण में, अमीनो एसिड सिस्टम शैम्पू की रगड़ने की चिकनाई सल्फेट सिस्टम की तुलना में कम होती है। फ्लशिंग चरण में, न केवल फ्लशिंग की चिकनाई थोड़ी कम होती है, बल्कि अमीनो एसिड शैम्पू की फ्लशिंग गति भी सल्फेट शैम्पू की तुलना में कम होती है। वांग कुआन एट अल. ने सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट और नॉनआयनिक, एनायनिक और ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट के यौगिक सिस्टम का अध्ययन किया। सर्फेक्टेंट की मात्रा और अनुपात जैसे मापदंडों को बदलकर यह पाया गया कि द्विआधारी यौगिक सिस्टम में, एल्काइल ग्लाइकोसाइड की थोड़ी मात्रा भी सहक्रियात्मक गाढ़ापन प्राप्त कर सकती है; जबकि त्रिआधारी यौगिक सिस्टम में, अनुपात सिस्टम की चिपचिपाहट पर बहुत अधिक प्रभाव डालता है, जिनमें से सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट, कोकैमिडोप्रोपाइल बीटाइन और एल्काइल ग्लाइकोसाइड का संयोजन बेहतर स्व-गाढ़ापन प्रभाव प्राप्त कर सकता है। अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट सिस्टम इस प्रकार की गाढ़ापन योजना से सीख सकते हैं।

2.3 एन-मिथाइलएसिल्टॉरिन

एन-मिथाइलएसिल टॉरेट के भौतिक और रासायनिक गुण समान श्रृंखला लंबाई वाले सोडियम एल्काइल सल्फेट के समान होते हैं। इसमें झाग बनाने की अच्छी क्षमता होती है और यह पीएच और जल की कठोरता से आसानी से प्रभावित नहीं होता है। यह कम अम्लीय श्रेणी में, यहां तक ​​कि कठोर जल में भी, अच्छा झाग बनाता है, इसलिए एल्काइल सल्फेट की तुलना में इसका उपयोग अधिक व्यापक है, और यह एन-सोडियम लॉरॉयल ग्लूटामेट और सोडियम लॉरिल फॉस्फेट की तुलना में त्वचा के लिए कम जलन पैदा करता है। एसएलईएस के लगभग बराबर, बल्कि उससे काफी कम, यह कम जलन पैदा करने वाला, सौम्य सर्फेक्टेंट है। अधिक प्रतिनिधि उदाहरण सोडियम मिथाइल कोकोइल टॉरेट है। सोडियम मिथाइल कोकोइल टॉरेट प्राकृतिक रूप से प्राप्त वसा अम्लों और सोडियम मिथाइल टॉरेट के संघनन से बनता है। यह एक सामान्यीकृत अमीनो अम्ल सर्फेक्टेंट है जिसमें भरपूर झाग और अच्छी झाग स्थिरता होती है। यह मूल रूप से पीएच और जल की कठोरता से अप्रभावित रहता है। सोडियम मिथाइल कोकोइल टॉरेट, एम्फोटेरिक सर्फेक्टेंट, विशेष रूप से बीटाइन-प्रकार के एम्फोटेरिक सर्फेक्टेंट के साथ मिलकर गाढ़ापन बढ़ाने का सहक्रियात्मक प्रभाव दिखाता है। झेंग शियाओमेई और अन्य ने "शैंपू में चार अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट के अनुप्रयोग प्रदर्शन पर शोध" में सोडियम कोकोइल ग्लूटामेट, सोडियम कोकोइल एलानाट, सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट और सोडियम लॉरॉयल एस्पार्टेट पर ध्यान केंद्रित किया। शैम्पू में इनके अनुप्रयोग प्रदर्शन का तुलनात्मक अध्ययन किया गया। सोडियम लॉरेथ सल्फेट (SLES) को संदर्भ मानकर, झाग बनाने की क्षमता, सफाई क्षमता, गाढ़ापन बढ़ाने की क्षमता और फ्लोक्यूलेशन क्षमता पर चर्चा की गई। प्रयोगों से यह निष्कर्ष निकाला गया कि सोडियम कोकोइल एलानाट और सोडियम लॉरॉयल सारकोसिनेट का झाग बनाने का प्रदर्शन SLES से थोड़ा बेहतर है; चारों अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट की सफाई क्षमता में बहुत कम अंतर है, और ये सभी SLES से थोड़ी बेहतर हैं; गाढ़ापन बढ़ाने का प्रदर्शन आमतौर पर SLES से कम है। सिस्टम की चिपचिपाहट को समायोजित करने के लिए थिकनर मिलाकर, सोडियम कोकोइल एलेनिन सिस्टम की चिपचिपाहट को 1500 Pa·s तक बढ़ाया जा सकता है, जबकि अन्य तीन अमीनो एसिड सिस्टम की चिपचिपाहट अभी भी 1000 Pa·s से कम है। चारों अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट के फ्लोक्यूलेशन कर्व SLES की तुलना में अधिक सौम्य हैं, जो दर्शाता है कि अमीनो एसिड शैम्पू धीरे-धीरे बहता है, जबकि सल्फेट सिस्टम थोड़ा तेज़ी से बहता है। संक्षेप में, अमीनो एसिड शैम्पू फॉर्मूला को गाढ़ा करते समय, गाढ़ापन बढ़ाने के उद्देश्य से माइसेल सांद्रता बढ़ाने के लिए नॉनआयनिक सर्फेक्टेंट मिलाने पर विचार किया जा सकता है। आप PEG-120 मिथाइलग्लूकोज डायोलिएट जैसे पॉलीमर थिकनर भी मिला सकते हैं। इसके अलावा, कंघी करने की क्षमता में सुधार के लिए उपयुक्त कैटायनिक कंडीशनर का मिश्रण इस प्रकार के फॉर्मूलेशन में एक चुनौती है।

3. नॉनआयनिक एल्काइल ग्लाइकोसाइड सर्फेक्टेंट

अमीनो एसिड सर्फेक्टेंट के अलावा, नॉनआयनिक एल्काइल ग्लाइकोसाइड सर्फेक्टेंट (एपीजी) ने हाल के वर्षों में अपनी कम जलन, पर्यावरण-अनुकूलता और त्वचा के साथ अच्छी अनुकूलता के कारण व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। फैटी अल्कोहल पॉलीथर सल्फेट (एसएलईएस) जैसे सर्फेक्टेंट के साथ संयोजन में, नॉनआयनिक एपीजी एसएलईएस के एनायनिक समूहों के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण को कम करते हैं, जिससे छड़ जैसी संरचना वाले बड़े माइसेल बनते हैं। ऐसे माइसेल त्वचा में कम प्रवेश करते हैं। इससे त्वचा प्रोटीन के साथ परस्पर क्रिया कम होती है और परिणामस्वरूप जलन कम होती है। फू यानलिंग एट अल. ने पाया कि एसएलईएस को एनायनिक सर्फेक्टेंट के रूप में, कोकैमिडोप्रोपाइल बीटाइन और सोडियम लॉरोएम्फोएसीटेट को ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट के रूप में, और डेसिल ग्लूकोसाइड और कोकोइल ग्लूकोसाइड को नॉनआयनिक सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग किया गया था। परीक्षण के बाद, सक्रिय एजेंटों में, एनायनिक सर्फेक्टेंट में सबसे अच्छे झाग बनाने के गुण पाए गए, उसके बाद ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट का स्थान रहा, और एपीजी में सबसे खराब झाग बनाने के गुण पाए गए; एनायनिक सर्फेक्टेंट को मुख्य सतह सक्रिय एजेंट के रूप में उपयोग करने वाले शैंपू में स्पष्ट रूप से झाग बनता है, जबकि ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट और एपीजी में झाग बनने की प्रक्रिया सबसे खराब रही। धोने और गीले बालों में कंघी करने के गुणों के संदर्भ में, सबसे अच्छे से सबसे खराब का क्रम है: एपीजी > एनायनिक > ज़्विटरियोनिक। वहीं सूखे बालों में, एनायनिक और ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट को मुख्य सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग करने वाले शैंपू के कंघी करने के गुण लगभग समान हैं, जबकि एपीजी को मुख्य सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग करने वाले शैंपू में सबसे खराब गुण पाए गए। चिकन भ्रूण कोरियोएलेंटोइक झिल्ली परीक्षण से पता चलता है कि एपीजी को मुख्य सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग करने वाला शैंपू सबसे हल्का है, जबकि एनायनिक और ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट को मुख्य सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग करने वाले शैंपू भी लगभग समान हैं। एपीजी में सीएमसी कम होता है और ये त्वचा और सीबम लिपिड के लिए बहुत प्रभावी डिटर्जेंट होते हैं। इसलिए, एपीजी मुख्य सर्फेक्टेंट के रूप में कार्य करते हैं और बालों को रूखा और बेजान बना सकते हैं। हालांकि ये त्वचा पर कोमल होते हैं, फिर भी ये लिपिड को निकाल सकते हैं और त्वचा की रूखेपन को बढ़ा सकते हैं। इसलिए, एपीजी को मुख्य सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग करते समय, आपको इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि ये त्वचा के लिपिड को किस हद तक निकालते हैं। रूसी से बचाव के लिए, फॉर्मूले में उपयुक्त मॉइस्चराइजर मिलाए जा सकते हैं। रूखेपन के लिए, लेखक का सुझाव है कि इसे ऑयल-कंट्रोल शैम्पू के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है (केवल संदर्भ के लिए)।

संक्षेप में, शैम्पू फॉर्मूले में सतही सक्रियता का वर्तमान मुख्य ढांचा अभी भी आयनिक सतही सक्रियता (SLES) द्वारा नियंत्रित है, जिसे मूल रूप से दो प्रमुख प्रणालियों में विभाजित किया गया है। पहला, SLES को ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट या गैर-आयनिक सर्फेक्टेंट के साथ मिलाकर जलन को कम किया जाता है। इस फॉर्मूला प्रणाली में भरपूर झाग होता है, यह आसानी से गाढ़ा हो जाता है, और कैटायनिक और सिलिकॉन ऑयल कंडीशनर का तेजी से जमाव होता है, साथ ही यह कम लागत वाला भी है, इसलिए यह अभी भी बाजार में मुख्यधारा की सर्फेक्टेंट प्रणाली है। दूसरा, आयनिक अमीनो एसिड लवणों को ज़्विटरियोनिक सर्फेक्टेंट के साथ मिलाकर झाग बढ़ाने की क्षमता विकसित की जाती है, जो बाजार विकास में एक चर्चित क्षेत्र है। इस प्रकार का फॉर्मूला उत्पाद कोमल होता है और भरपूर झाग बनाता है। हालांकि, अमीनो एसिड लवण प्रणाली के फॉर्मूले में जमाव और बहाव धीमा होने के कारण, इस प्रकार के उत्पाद से बाल अपेक्षाकृत रूखे हो जाते हैं। गैर-आयनिक APGs त्वचा के साथ अच्छी अनुकूलता के कारण शैम्पू विकास में एक नई दिशा बन गए हैं। इस प्रकार के फॉर्मूले को विकसित करने में कठिनाई यह है कि इसके झाग की मात्रा बढ़ाने के लिए अधिक कुशल सर्फेक्टेंट ढूंढना और खोपड़ी पर एपीजी के प्रभाव को कम करने के लिए उपयुक्त मॉइस्चराइजर मिलाना। शुष्क परिस्थितियाँ।