胺基酸表面活性劑

胺基酸型表面活性劑是一類可再生生物質來源的新型綠色環保表面活性劑，是傳統表面活性劑的升級換代產品。胺基酸型表面活性劑不僅生物質原料來源廣泛，毒副作用小，性能溫和，刺激性小且生物降解性好，生產工藝綠色化，而且其良好的乳化、潤濕、增溶、分散、起泡等性能在當下備受人們的關注，被逐漸套用於洗滌、個人護理和食品工業等諸多領域。

胺基酸表面活性劑是具有發泡去污能力的椰子油（或者月桂油或者棕櫚油）的胺基酸（比如谷氨酸、甘氨酸等）鹽（鈉鹽、鉀鹽、三乙醇胺鹽）。弱酸性的胺基酸類表面活性劑，PH值與人體肌膚接近，加上胺基酸是構成蛋白質的基本物質，所以溫和親膚，敏感肌膚也可以放心使用的清潔產品。

基本介紹

• 中文名：胺基酸表面活性劑
• 外文名：Laucal Bio-chem LUJ-11
• 用途：乳化、潤濕、增溶、分散、起泡
• 特點：新型綠色環保溫和表面活性劑

胺基酸表面活性劑的組成

　　

離子性 lonicity	親水基 Hydrophilic group		親油基 Lipophilic group	無機鹽 lnorganic salt
陰離子 Anion	谷氨酸 Glutamicacid	RCONHCHCOOM1 CH2CH2COO-M2+	月桂基Lauryl 椰油基Cocoyl	鈉鹽sodium salt(較硬hard):膏體產品paste product
	甘氨酸 Glycine	RCONHCH2COOM	---C8、C10、C12、C14(水溶性好Good water solubilty)	鉀鹽sylvite(較軟soft)液體產品liquid product
	肌氨酸 Sarcosine	RCONCH2COOMCH3	--C12、C14、C16、C18（水溶性差Poor Water solubility）	三乙醇胺鹽TEA salt
	丙氨酸 Alanine	RCONHCHCOOMCH3		鹽又可分為氯化物、硫酸化物 lnorganic salt mayincluding chloride,sulfate

分類

1.通常可以按照氨基和羧基的數目：分為酸性（如N-醯基肌氨酸）、中性（如N-醯基谷氨酸）或鹼性（如N-醯基-L-賴氨酸）。

2.按照親水基荷電性不同：分為陰離子型（如N-醯基谷氨酸）、陽離子型（如N-椰子醯精氨酸乙酯）、兩性型（如N-烷基天冬氨酸-b-烷基酯）及非離子型（如 N-醯基谷氨酸二酯）。

3.按合成反應方式分類：

（1）N-醯基胺基酸表面活性劑：此類表面活性劑一般由中性胺基酸或酸性胺基酸的 α-氨基與脂肪醯基經過縮合而反應得到的。

市場上常見的月桂醯肌氨酸鈉為淡黃色含量30 %的液體和白色含量95 %的固體粉末，有特殊氣味。其對皮膚刺激性較小，脫脂作用較弱。對酸、對熱、對鹼都比較穩定，優越的發泡性，適用於牙膏和香波的起泡劑。

市場上常見的谷氨酸鹽為含量30 %的月桂醯谷氨酸鈉、月桂醯谷氨酸鉀、椰油醯谷氨酸鈉液體，含量95%的月桂醯谷氨酸鈉、椰油醯谷氨酸鈉、肉豆蔻醯谷氨酸鈉固體粉末。

市場上常見的椰油醯氨基丙酸鈉為含量為30 %的液體，它以天然原料為基礎，性能極其溫和，抗硬水能力強，極易生物降解，對環境無影響，泡沫豐富，穩定且有彈性，是潔面產品、沐浴產品、嬰兒清潔產品良好的清潔劑。

市場上常見的甲基牛磺酸為含量30 %的椰油醯甲基牛磺酸鈉、椰油醯甲基牛磺酸牛磺酸鈉液體，它在大 pH 值範圍擁有更為優異的起泡性與泡沫穩定性，是對皮膚刺激極低的溫和潔淨成分，為頭髮與頭皮帶來潤澤感。

市場上常見的甘氨酸鹽為含量30 %的椰油醯甘氨酸鈉、椰油醯甘氨酸鉀液體，含量 95 %的椰油醯甘氨酸鈉、椰油醯甘氨酸鉀固體粉末。椰油醯甘氨酸鈉是泡沫最豐富的胺基酸表活，泡沫豐富程度和月桂酸鉀類似，類似皂基的過水感，不緊繃，可以方便的加入含 AES 表活體系，增強過水感的同時降低刺激性。

（2）N-烷基胺基酸表面活性劑：一般指脂肪胺與胺基酸的羧基縮合。如N－烷基－β－丙氨酸。

（3）胺基酸酯：一般指脂肪醇 與羧基縮合得到O-烷基酯類胺基酸衍生物。

胺基酸表活與其他表活相比較

種類	理化性質	產品特性	存在風險（案例）
胺基酸表活	PH：5.5—6.5、有效含量：95%、氯化鈉：<5、生物降解度：100% 。	表面活性優良，天然來源，非常溫和，無過敏性，與皮膚一樣呈弱酸性；生物降解性較好；安全性高；抗菌能力強。	溫和，無刺激性，極佳去污力，各類胺基酸能夠滲透進皮膚 。
十二烷基聚氧乙烯醚硫酸酯鈉/銨（簡稱AES/AESA）	PH：7.5—10.5、乙氧基化烷基酸鈉：70%、未硫化物：2%、硫酸鈉：1.5%、生物降解度：90%、無毒。	在鹼性介質中試穩定的，但在酸性和中性介質中容易水解 。	洗滌劑溶解脂質層組織產生局部刺激和損傷。含有二惡烷（致癌物）。2010年霸王洗髮水事件。
十二烷基硫酸鈉銨（簡稱K12/LSA）	PH：6.5—7.5、生物降解度：90%、對黒鼠的經口急性毒理性LD50為1.3—2.5g/Kg，屬微毒性製品。	主要表現活性作用為起泡能力強，去污力高，易與各種助劑復配，兼容性好，且成本低 。	過強的清潔能力和高刺激性會降低皮膚防禦能力，導致表皮細胞發育不成熟，結構鬆散，令表皮層變薄易受外界刺激且角質異化，引發脆弱敏感、毛孔粗大、膚色暗沉、痘痘滋生、衰老等一系列問題。
脂肪酸鈉/鉀（皂基，包括月桂酸鈉/鉀、肉豆蔻酸鈉/鉀、棕櫚酸鈉/鉀、硬脂酸鈉/鉀）	PH:8.0—10.0、微毒、危險環境的物品、刺激性物品、對水生生物有毒，可能對水體環境產生長期不良影響。	由油脂和氫氧化鈉反應得到，耐硬水、起泡性不錯。	鹼性較強，刺激性大，易形成皂垢，易造成皮膚乾裂，致痘性。
椰油醯單乙醇醯胺	PH：5.0—8.0、活性物含量：98%、總胺值：≤40%。	具有較強的脫脂性，具有出色的穩泡性能，具有使水溶液增稠的特性，對纖維的吸附性強，洗後手感好，具有一定的抗靜電作用。	對皮膚、眼睛有刺激性。對環境可能有危害，對水體應給予特別注意。
椰油醯二乙醇醯胺	PH：8.5—10.5、活性物含量：95%、總胺值：125--155。	具有較強的脫脂性，具有出色的穩泡性能，具有使水溶液增稠的特性，對纖維的吸附性強，洗後手感好，具有一定的抗靜電作用。	對皮膚、眼睛有刺激性，殘留的二乙醇胺是致癌物。

合成方式

1.單鏈胺基酸型表面活性劑的合成：

其合成原料來自各種酸性、鹼性或中性胺基酸如天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、脯氨酸、絲氨酸和蛋白質水解產物。像脂肪酸或烷基氯化物等疏水端可以連線在胺基酸的氨基、a-COOH或側鏈基團上，若脂肪酸或烷基鹵化物與氨基反應，分別產生相應的N-醯基或N-烷基胺基酸衍生物；若脂肪胺或脂肪醇與羧基縮合，分別得到N-烷基或O-烷基酯類胺基酸衍生物；不同反應方式得到不同品種的產物，因此胺基酸表面活性劑具有化學結構多樣性及其物理化學和生物學性質的多樣性。化學法、酶合成法或化學-酶合成法等均被用於合成胺基酸型表面活性劑，由於化學法的工藝流程和設備相對簡單，原料易得，自1909年Bondi用於合成N-醯基谷氨酸後，在20世紀70年代逐漸活躍起來，是國內外採用的主要方法。

1.1N-醯基胺基酸表面活性劑

N-醯基胺基酸型表面活性劑仍然是最主要的胺基酸型表面活性劑。

N-醯基胺基酸表面活性劑的化學通式：

如上圖所示，R=月桂基、椰油基，可判斷其為N-醯基類胺基酸表面活性劑；如果R₁=H，R₂=-CH₂-CH₂-COOH則為谷氨酸系列，R₂=H則為甘氨酸系列；R₂=CH₃則為丙氨酸系列；如果R₁=CH₃，R₂=H則為肌氨酸系列。

N-醯基胺基酸型表面活性劑的合成方式：

（1）直接法：脂肪酸原料直接合成法又包括括酶催化合成和脫水縮合，其中酶催化合成受制於轉化率低、反應時間長及酶製劑價格昂貴等因素；而脫水縮合受制於反應條件苛刻、設備要求高及能耗大等因素而有待提高。

（2）間接合成法：有脂肪腈水解醯、脂肪酸酐醯化、醯胺羰基化反應等。

①脂肪醯氯醯化法：由脂肪醯氯替代脂肪酸與胺基酸在鹼性溶液中反應的肖頓－鮑曼縮合法是實驗室或工業中套用最廣泛的合成方法，具有設備要求相對較低、原料價格低廉易得、反應條件溫和及副產物容易處理等優勢，並正在深入研究如何減少醯氯水解和簡化產品後處理。該法主要通過如下所示的醯氯化、縮合、酸化及成鹽四個步驟完成：

醯化：R₁COOH + PCl₃→ R₁COCl

縮合：HOOCCHR₂NH₂+ R₁COCl →NaOOCCHR₂NHCOR₁

酸化：NaOOCCHR₂NHCOR₁+ HCl →HOOCCHR₂NHCOR₁

成鹽：HOOCCHR₂NHCOR₁+ NaOH →NaOOCCHR₂NHCOR₁

②脂肪腈水解醯法：脂肪腈水解醯化反應工藝在1955年提出，反應產率和選擇性大於95%，但由於該法設備要求高，且反應過程中有劇毒物質HCN和NaCN產生也未能實現工業化，反應方程式如下：

CH₃NH₂+CH₂O+HCN→CH₃NHCH₂CN+RCOCl→RCON(CH₃)CH₂COOH

③脂肪酸酐醯化法：脂肪酸酐和胺基酸鹽的醯化反應工藝由Thomnas等在20世紀60年代提出，酸酐在熔點之上（不超過100℃）與胺基酸鹽在水中反應，無需催化劑也無需控制水量但脂肪酸酐耗量大，導致成本高和分離困難，因此並未用於大規模工業生產。反應方程式如下：

　

④醯胺羰基化反應工藝是Beller等提出的，該法原料成本低、不使用醯氯又無副產物因而避免環境污染、原子經濟效益高且產率可達90%以上，但此反應需在高壓CO存在下反應因而對設備要求高，且催化劑羰基鈷絡合物[Co2(CO)8]活性不高，較難實現工業化。反應方程式如下：

近期Bougueroua等人以丙氨酸與烷基磺醯氯合成得到一系列的胺基酸型表面活性劑，方法簡單而且產品收率良好，對其理化性質的研究表明，隨著表面活性劑疏水長度的增加和表面活性劑濃度的增加，表面張力值逐漸減小。同時還發現向親水部分添加甲基對CMC，飽和吸附量Gmax等表面參數具有重要影響，對正構烷烴磺醯氨基-2-丙酸鈉鹽良好的泡沫性能也有一定的影響。

1.2 N-烷基胺基酸型表面活性劑

合成方式主要通過脂肪胺與丙烯酸類化合物構建胺基酸結構，可以採用丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸或b-丙內酯等為原料。

①例如將月桂胺C₁₂H₂₅NH₂先在60～70℃下加熱熔融，邊攪拌邊緩慢滴加入1.0～2.0mol的丙烯酸甲酯，反應方程式如下：

CH₂=CHCOOCH₃+ C₁₂H₂₅NH₂ → C₁₂H₂₅NH(CH₂CH₂COOCH₃)n

②丙烯腈法比丙烯酸甲酯法的經濟性更高，但反應要求更高因而研究不多，據報導，該法的產品質量較差且不穩定。

③丙烯酸與脂肪胺在110-120℃及無溶劑條件下直接混合加熱合成N-烷基-b-氨基丙酸，操作簡單快捷，但體系黏度較大，還可能發生聚合反應或生成亞胺化合物導致分離困難。

④b-丙內酯與脂肪胺反應則得到兩種產物，N-烷基胺基酸和N-醯基胺基酸型表面活性劑的混合物。

1.3胺基酸酯

脂肪醇與胺基酸發生催化酯化反應製得胺基酸酯表面活性劑，胺基酸酯與N-醯基與N-烷基胺基酸表面活性劑不同的是合成反應形成酯鍵，從而有效地保護羧基，因此其有兩個特殊作用：①在接肽反應中 ,可防止當反應羧基用某些方法活化時 ,不需要反應的羧基也會被活化而帶來的副反應；②能使氨基組分的氨基不能同羧基形成內鹽而完全游離出來, 從而便於同羧基組分反應形成肽鍵。

1906年, Fischer最早研究出胺基酸酯化的方法。大多數研究方向在於其反應的催化劑，催化劑由最初的無機酸催化劑到路易斯酸的催化，再到相轉移催化、固體酸催化、分子篩催化、離子交換樹脂催化等，而酯化劑由最初的醇發展到鹵代烴、烯烴等。催化劑和酯化劑的不斷更新，大大地提高了酯化的轉化率和選擇性，使得酯化反應的範圍越廣泛，條件越來越完善。但因胺基酸的基團特殊性、有機溶劑的溶解性，產物的分離和提純都對反應條件有著更嚴格的要求，使得普通酯化反應的套用受到限制。

胺基酸的酯化大體上有兩個途徑，①游離胺基酸的直接酯化；②將氨基保護後酯化，再除去保護基團。前者步驟單純，而產率較低，且不適於對酸、熱敏感的胺基酸；後者步驟繁雜，但產率較高，且因條件溫和而適用於所有胺基酸。催化劑的種類有氣體催化劑如氯化氫，液體催化劑如二氯亞碸、氯磺酸以及離子液體催化劑，固體催化劑如對甲苯磺酸、三光氣、樹脂、沸石。此外，還有酶催化法和微波協助催化法。

2.胺基酸型雙子表面活性劑

合成方法：先合成單鏈再連線為雙子、先合成雙疏水鏈再接入親水基、先合成雙親水基再接入疏水鏈。

2.1單長鏈結構偶聯法

先合成單鏈胺基酸表面活性劑再用連線基將其連線為胺基酸型雙子表面活性劑。

2.2雙長鏈結構官能團化法

先將兩個疏水鏈通過連線基連線，再通過羧基化合成胺基酸型雙子表面活性劑，連線基常常採用二元胺。

2.3雙親水結構雙長鏈化法

兩個親水的胺基酸頭基通過連線基連線後再引入兩個疏水基合成胺基酸型雙子表面活性劑，也常用二元胺作為連線基。

特點

1.表面活性良好：與其他傳統表面活性劑類似，胺基酸型表面活性劑具有良好的乳化、潤濕、增溶、分散、發泡等性能， 據錢慧超等人研究0.05%質量分數的椰油醯基甲基牛磺酸鈉的抗硬水性能，在 1500 mg/Kg 硬水條件下的泡沫與純水條件下的泡沫高度幾乎一致，都在 1700 mm 左右。

2.環保、健康、安全：胺基酸型表面活性劑表現出的優秀生物降解性和生物相容性、高安全性等優良特性，其能被人體內的酶分解為脂肪酸和胺基酸。研究人員對白鼠、家兔進行了亞急性試驗、慢性毒性試驗、黏膜刺激性等試驗，結果表明 N-醯基胺基酸鈉比十二烷基硫酸鈉刺激性更很小，安全性更高。

3.抗菌能力強：由於醯基鏈中存在羥基或者不飽和鍵，胺基酸表面活性劑具有殺菌功效，並且抗菌性會隨著羥基和不飽和度的增加而增加。研究表明N-醯基胺基酸型表面活性劑對金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌以及大腸桿菌的抗菌性，並考察了 pH 對抗菌性的影響，結果表明：N-醯基胺基酸型表面活性劑對這三種菌都有很好的抗菌性，當pH>6 時，抗菌活性下降。

套用價值

1.在日化產品中的套用

胺基酸表面活性劑具有良好的潤濕性、起泡性、抗菌、抗蝕、抗靜電能力等特點，無毒無害，對皮膚溫和，降解產物為胺基酸和脂肪酸，對環境基本無影響，而且與其他表面活性劑相容性良好、可廣泛用於化妝品產品洗面乳、沐浴露、香波中，現已經形成了以胺基酸作為主清潔劑的胺基酸綠色日化產品。如口腔護理領域中的牙膏，其中起泡劑脂肪醯基胺基酸類表面活性劑具有能抑制使葡萄糖變為乳酸的乳酸菌的作用，並能起到很好的清潔效果以及使口氣清新。另有文獻報導，將月桂醯基谷氨酸鉀、椰油醯基谷氨酸鈉等表面活性劑添加入洗漆劑配方中，該洗漆劑配方不但不剌激皮膚，還可保持洗滌劑中酶的活性。

日常選購時，可通過全成分表來判斷是否屬於胺基酸性的清潔劑。例如，市面上有兩種常見洗面乳：皂基型和胺基酸表活型。最為典型的區別在於皂基洗面乳pH偏高，呈鹼性，脫脂感強，洗後可能有緊繃感，其常見成分是脂肪酸和鹼劑，例如月桂酸+氫氧化鉀。而胺基酸型洗面乳則可能是月桂醯基甘氨酸鹽。

2.在生物醫藥中的套用

胺基酸型表面活性劑近年來也被套用於生物和醫藥領域並取得了快速的發展，例如N-醯基胺基酸型表面活性劑可以用於改善維生素E在水中的溶解性，提高人體的吸收能力且溫和不刺激；還可以從人血液、動植物細胞、微生物中快速安全地提取RNA，定量提取DNA等；還在免疫學中有一定的套用。醯基胺基酸/肽的囊泡還可以用作藥物載體以及脂肽配體的功能性脂質體的製備；陰離子類胺基酸型表面活性劑可以用於積累皮膚中的親水物質和提高皮膚的滲透通量，有望成為皮膚的局部治療劑。胺基酸型雙子表面活性劑作為運輸生物活性分子的潛在載體顯示出特別的前景，對聚陽離子雙子表面活性劑和精胺基雙子表面活性劑作為基因遞送中的有效試劑也有一定的研究。Nagasaka等人最近研究了由親水性胺基酸（組氨酸）和疏水性醛（辛醛）組成的自推進系統：一個油滴系統自發地生產胺基酸基表面活性劑，然後導致液滴的自我推進。該系統是一種能夠自行產生推進燃料的主動系統，可以用作細胞代謝的概念模型，此類胺基酸型表面活性劑自驅動體系也有望套用於更多領域。

3.在食品中的套用

胺基酸型表面活性劑的安全性和生物相容性正好符合了食品領域的安全需求。例如，胺基酸酯代替胺基酸作為食品添加劑，可以改變食品的口味和風味，增加食品的保鮮期，提高食品的營養成分。少量的N-醯基胺基酸型表面活性劑作為食品添加劑可以保持糖果、植物油脂和可可粉等食品的香味不溢出，防止異味的滋生，同時還有防腐的作用；還可以抑制酸性物質發酵並殘留在齲齒上，防止了對齲齒的酸蝕。此外，胺基酸型表面活性劑還有防霧和抗靜電的作用，可用於食品包裝的塑膠薄膜中。

未來發展趨勢

由於我國的精細化工產業在國民經濟中發揮著舉足輕重的作用，表面活性劑又是精細化工產業的支柱，因此具有優秀性能的胺基酸型表面活性劑正作為一類重要的新型精細化學品備受關注，但還存在合成技術和工藝存在許多不足，價格貴，套用上不夠了解等問題，因此，如何更高效更綠色環保地生產和套用成為最主要的發展方向。胺基酸型特別是醯基胺基酸型表面活性劑是日用化學工業的重要原料，許多已開發國家已經具有完整的研究開發體系，能夠系列化、多樣性地實現產品的研究與開發，我國的胺基酸型表面活性劑領域還有很大的發展空間，因此，合成性能優良的胺基酸型表面活性劑也是我國的一個重大科研項目。

技術指標

外觀(25℃)半透明或透明液體

PH(10%水溶液)7-9

活性物含量%32-36

粘度(20℃)5400mpas

包裝:LUJ-11以50KG或明或200KG包裝出售.

貯存:乾燥陰涼室內貯存