Дело в химии. Как все устроено? - Джузеппе Алончи
Очевидно, что не все поверхностно-активные вещества можно использовать в качестве туалетного мыла, однако в целом их базовое химическое строение примерно одинаково.
Раньше мыло делали путем обработки животных или растительных жиров каустической содой (едкий натр, или гидроксид натрия, NaOH). В щелочной среде, которая создается при использовании каустической соды, триглицериды «расщепляются» на основные составляющие, то есть глицерин и жирные кислоты (в щелочной среде они преобразуются в соли натрия). Как видно на картинке ниже, жирные кислоты тоже состоят из гидрофобного хвоста и заряженной головки, богатой кислородом, а значит, гидрофильной, поэтому тоже являются отличными поверхностно-активными веществами.
В Сети можно найти множество рецептов, как самостоятельно приготовить мыло, но я все-таки настоятельно не рекомендую это делать: использование таких активных веществ, как каустическая сода, без соответствующих навыков и защиты весьма опасно – это очень едкое соединение. Брызг кипящего раствора каустической соды вполне достаточно, чтобы, склонившись над емкостью, навсегда потерять зрение. Кроме того, конечный результат может получиться намного более агрессивным для кожи, чем мыло от коммерческих производителей, – их рецепты годами разрабатываются целой командой ученых и исследователей.
Амфифильные молекулы, встречающиеся в природе повсюду, годятся не только для отбеливания простыней, но и служат одной из основных составляющих наших клеточных мембран. Возможно, кто-то из вас еще помнит из курса школьной биологии про бислой – двойной слой фосфолипидных молекул. На самом деле ничего особо сложного в этом нет – речь идет о все тех же амфифильных молекулах, в данном случае особом классе соединений, так называемых фосфолипидах, – они умеют соединяться самым энергетически выгодным образом. В отличие от классических мицелл они образуют двойной слой: головки обращены в сторону водной фазы, а хвосты образуют гидрофобную область внутри бислоя. Таким образом они формируют структуры с заполненным водой пространством внутри, отделенным от внешней среды (тоже водной) гидрофобной перегородкой. Это везикулы, или липосомы, и их структура очень напоминает клеточную мембрану. Настоящая мембрана в реальности намного сложнее – в этом двойном слое «плавают» многочисленные молекулы, важные для нашей жизни, такие как холестерин или мембранные белки, обеспечивающие клетке связь с внешним миром или регулирующие поступление питательных веществ.
Однако давайте поговорим об эмульсиях, которые составляют основу многих средств для красоты, таких как кремы и лосьоны. Косметические кремы состоят из водной основы, масляной основы, эмульгаторов, стабилизирующих эмульсию, консервантов, препятствующих преждевременной порче, разбавителей, поддерживающих кремовую текстуру и, наконец, ароматизаторов и других веществ, делающих процесс использования косметики приятным.
Состав крема может показаться относительно простым, однако его производство является достаточно сложным процессом и требует комбинирования десятков разных веществ для получения желаемых свойств.
Как потребитель – подумайте, сколько разных свойств вы хотели бы видеть даже у простого крема для лица.
• Как крем выглядит? Какой у него цвет? А запах? Приятно ли он выглядит и пахнет? Достаточно ли он нежен, чтобы нанести его на мое лицо?
• А насколько он однородный? Легко ли его наносить на кожу? Быстро ли впитывается?
• Какие ощущения я испытываю, когда наношу его на кожу? А что я чувствую после нанесения?
• Жирный он или маслянистый на ощупь? А впитывается быстро? Липкий или нет?
• А какой становится кожа после применения? Она мягче? Краснота уходит? Кожа блестит?
• Есть ли у него какие-то особые свойства (против морщин, против старения и т. д.)?
• Каков срок хранения открытой упаковки?
Каждое из этих свойств – результат сознательного сочетания разных веществ. В случае с мылом я настоятельно рекомендую воздержаться от доморощенных рецептов, но экспериментировать с кремами намного веселее и безопаснее.
Отправной точкой для создания крема должно служить решение, насколько «жирным» мы хотим его сделать, то есть каков будет процент воды в эмульсии, а какой – липидов. Большинство кремов содержат от 5 до 25 % жирной фазы, в зависимости от его предназначения и типа кожи потребителя: кремы для лица обычно более легкие, чем кремы для тела, и гидрофобная фаза в них не превышает 15 %. А ночные кремы, как правило, более маслянистые, чем дневные. Когда решение о содержании жирной фазы принято, надо разработать состав смеси, поскольку именно от этого зависят многие характеристики крема – его вязкость, густота или нежность консистенции. Использование исключительно оливкового масла или масла из семян сделает крем довольно жидким, а добавление кокосового или пальмового масла – твердых при комнатной температуре – придаст ему более плотную консистенцию. К масляной фазе можно добавить еще капельку пчелиного воска или другого растительного масла, например какао.
Тут наступает самый сложный этап: выбрать эмульгатор. Это самая сложная задача еще и потому, что подобные соединения не продаются в соседнем супермаркете, только в специальных магазинах (или онлайн). Эмульгаторы для косметики немного отличаются от тех, что используют для мыла, но принцип их действия такой же. Среди самых известных можно назвать эмульгаторы семейств Span (эти подходят для эмульсий с высоким содержанием масла, более 30 %) и Tween (а эти называются еще полисорбатами и используются для легких кремов): они безопасны – их используют даже в пищевой промышленности – и в сочетании друг с другом позволяют получить хорошие результаты. Другим популярным эмульгатором служит соевый лецитин, белок, который относительно легко найти в продаже, – но он дает не такие хорошие результаты, как упомянутые выше соединения. На эмульгаторы похожи и стабилизаторы, среди которых самым известным можно назвать цетиловый спирт (его молекула представляет собой цепочку из шестнадцати атомов углерода с группой – ОН на конце). Он входит в состав самых разных косметических средств и не только стабилизирует эмульсию, но и делает ее более кремовой, менее маслянистой на ощупь и создает приятный смягчающий эффект. Смягчители являются особой категорией веществ – они делают кожу более нежной. Самый известный смягчитель – конечно, глицерин (его структуру мы рассматривали выше); он входит в состав водной фазы и помогает увлажнить и смягчить кожу.
