Полярність олій та емолентів: що це означає і як вона впливає на формулу

У світі косметики і догляду за шкірою існує чимало термінів, які можуть здатися складними. Один з них - полярність олій та емолентів. Давайте розглянемо це поняття та його вплив на створення косметичних формул. Але приготуйтеся, доведеться читати повільно і поринати в термінологію косметичної хімії.

Що таке полярність

Полярність - це характеристика молекул, яка визначається розподілом зарядів у молекулах, їхніх фрагментах чи окремих зв'язках та зумовлює їхній дипольний момент.

Полярність є результатом нерівномірного часткового розподілу заряду між різними атомами в сполуці. Атоми, такі як: азот, кисень і галогени (фтор, хлор, бром), є більш електронегативними, мають частково негативні заряди. Атоми, такі як: вуглець і водень, мають тенденцію бути більш нейтральними або мати часткові позитивні заряди. 

Полярні молекули повинні містити полярні зв’язки через різницю електронегативності між пов'язаними атомами. Простіше кажучи, молекули в яких присутні один або декілька зв'язків з електронегативними атомами (тобто полярних зв'язків), вважаються полярними. Молекули, у яких таких зв'язків немає, або ці зв'язки розташовані симетрично і компенсують один одного, є неполярними.

Як визначається полярність олій та емолентів

Полярність олій

Хімічно олії класифікуються як тригліцериди, тобто ефіри жирних кислот. Ці складні ефіри утворюються в результаті реакції конденсації жирних кислот з спиртами, що містять кілька ОН-груп. У результаті цього, в кожній молекулі олії присутній естерний (COO) зв’язок, який є помірно полярним, оскільки існує висока різниця електронегативності зв’язків атомів вуглецю та кисню.

Однак довгі вуглеводневі ланцюги, присутні в молекулі спирту, містять неполярні C-C і дуже слабко полярні (майже неполярні) C-H зв’язки, що мають різницю електронегативності від нуля до незначної.

У присутності цих довгих неполярних вуглеводневих ланцюгів незначний ефект полярності групи COO ігнорується. Отже, в більшості випадків молекула олії вважається неполярною.

До найбільш поширених неполярних олій відносять:

• кокосова олія;
• оливковий сквалан;
• мінеральна олія;
• олія какао;
• пальмова олія;
• вазелін.

Однак багато рослинних олій є складними сумішами, що містять неполярні і полярні компоненти. Розглянемо на прикладі оливкової олії. До неполярних компонентів оливкової олії належать тригліцериди та стерини, а до численних полярних компонентів належать вільні жирні кислоти, аліфатичні спирти, токофероли (що містять полярну головку та неполярні хвости), фенольні сполуки тощо. 

 

Функціональні групи COOH і OH, присутні в цих полярних компонентах, мають значні значення дипольного моменту, тим самим роблячи молекулу оливкової олії полярною.

Нижче наведемо приклади інших полярних олій:

• олія авокадо;
• олія джоджоба;
• ши баттер;
• лляна олія;
• рицинова олія;
• олія виноградних кісточок;
• арганова олія, тощо.

Полярність емолентів

Емоленти - це жиророзчинні молекули синтетичного походження, які різняться один від одного своєю формулою та структурою, проте подібно до олій, молекули емолентів також мають естерний зв'язок (COO). Однак, на відміну від олій, вуглеводневі ланцюги неполярних зв'язків молекул емолентів не такі довгі, щоб компенсувати полярність зв'язку СОО, що робить емоленти полярними речовинами. 

В залежності від структурної формули та кількості полярних зв'язків, полярність емолентів варіюється від низької до високої. Нижче наведено табличку найуживаніших емолентів та їх значень полярності.

Торгова назва	INCI Name	Polarity
Cetiol® B	Dibutyl Adipate	Висока
Cetiol® AB	C12-C15 Alkyl Benzoate	Висока
Eutanol® G	Octyldodecanol	Висока
Cetiol® PGL	Hexyldecanol (and) Hexyldecyl Laurate	Середня
Myritol® 312	Capric/Caprylic Triglyceride	Середня
Cetiol® J 600	Oleyl Erucate	Середня
Cetiol® LC	Coco-Caprylate/ Caprate	Середня
Cetiol® A	Hexyl Laurate	Середня
Cetiol® C 5	Coco-Caprylate	Середня
Cetiol® RLF	Caprylyl–Caprylate/Caprate	Середня
Cetiol® CC	Dicaprylyl Carbonate	Середня
Plantasens Olive LD	Hydrogenated Ethylhexyl Olivate, Hydrogenated Olive Oil Unsaponifiables	Середня
Cetiol® OE	Dicaprylyl Ether	Низька
Cetiol® S	Diethylhexyl Cyclohexane	Низька
Gosulin IL	Isoamyl Laurate, Isoamyl Cocoate	Низька
Luvitol® Lite	Hydrogenated Polyisobutene	Низька

Як впливає полярність на структуру емульсії

З усіх властивостей полярність є, ймовірно, однією з найважливіших для стабільності емульсії. Індекс полярності олії може впливати на все: від в’язкості, текстури та зовнішнього вигляду до відчуття на шкірі, терміну придатності. 

Виділяють два ключові моменти, на які впливає полярність жирної фази в емульсії: стабільність і розчинність ліпофільних кристалічних матеріалів. Полярність має великий вплив на стабільність емульсій як «олія-у-воді», так і «вода-в-олії». Загальновідомо, що легше отримати стабільні емульсії з неполярними емолентами та оліями, ніж з полярними синтетичного або природного походження. Таким чином, чим більше значення полярності композитної масляної фази, тим складніше її емульгувати. 

Дуже полярні олії також можуть призвести до дозрівання Оствальда, яке пов’язане з дифузією молекул олії через водну фазу від менших крапель олії до сприятливих більших крапель олії (для емульсій О/В). Цей процес може призвести до поділу фаз. Дозрівання Оствальда можна зменшити шляхом додавання олій дуже низької полярності до полярних олій. Це врівноважує полярність, що полегшує стабілізацію емульсії. 

Як створити стабільну формулу з урахуванням полярності та ГЛБ емульгаторів

Стабільність емульсій з полярними оліями та емолентами досягається двома шляхами:

1. Комбінування емолентів різної полярності: для того щоб зменшити загальну полярність жирової фази необхідно до високополярних емолентів додавати неполярні або низькополярні олії (дивіться вище наведену таблицю)
2. Підбір коректного емульгатора: для полярних олій потрібні емульгатори з вищим значенням ГЛБ. Гідрофільний ліпофільний баланс (ГЛБ) - це відношення полярної частини (гідрофільних груп) до неполярної частини (ліпофільних груп) поверхнево-активної речовини (емульгатора). Значення ГЛБ різних емульгаторів коливаються від 0 до 40 одиниць. Щоб досягти необхідної стабільності можна комбінувати декілька емульгаторів з різними значеннями ГЛБ та їх відсоток додавання, враховуючи тип емульсії.

Сьогодні ми розглянули одну з важливих властивостей, що впливає на стабільність емульсій - полярність олій та емолентів. Вияснили навіщо комбінувати олії різної полярності та визначили закономірність між полярністю жирної фази та індексом ГЛБ емульгатора. А як підібрати правильний емульгатор для конкретної емульсії, відштовхуючись від його значення ГЛБ, ми розкажемо в наступній статті. Підписуйтесь на наш телегам канал BEURRE, через який ви зможете отримувати актуальні новини про публікації нових статей, вихід нових відеоуроків та смачні знижки на обраний асортимент магазину BEURRE.