一种测试油脂能否渗透进入头发及渗透能力大小的方法
技术领域
本公开涉及一种测试方法，具体涉及一种测试油脂能否渗透进入头发及渗透能力大小的方法。
背景技术
油脂特别是植物油因其温和性以及独有的功效，已广泛应用于头发护理产品中。据研究报道，植物油不仅可以附着于头发表面，还能渗透进入头发内部，起到双效护理作用。虽然，目前对于能够渗透进入头发内部的植物油的分子量和结构等尚无定论，但是如椰子油等主要成分为C8-C18脂肪酸甘油三脂的植物油，已经从理论或实践上证实其能够渗透进入头发内部。
然而，要表征分析植物油是否已渗透进入头发内部仍存在较大的技术困难，因为头发表面附着的植物油会对分析造成巨大的干扰。目前常用的有效表征分析手段是飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)，该方法采用带正电荷的镓离子束轰击头发截面获得二次离子质谱图。通过识别谱图中植物油的特征峰，便可以判定是否有植物油渗入头发内部。(J.Cosmet.Sci 52,169-184,2001)。
考虑到TOF-SIMS成本高，操作繁琐，因此仍有必要探寻一种简便、廉价、有效的测试植物油能否渗透进入头发的方法。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本公开提供了一种测试油脂能否渗透进入头发的新方法，其相较于TOF-SIMS具有操作简便、成本低廉的优势，相较于发明人尝试的其它方法，例如通过显微镜测试头发直径变化来判断油脂能否渗透进入头发的方法，测试结果更为可靠有效；进一步，该新方法还可显示油脂渗透进入头发的能力大小，用以筛选渗透能力强、速度快的油脂。
本公开中，术语“空白发束”指未经油脂特别是植物油处理过的发束，其可以是任意发束，只要未经油脂处理过即可，例如，其可以是取自任一年龄段、任一国别、任一区域的男性或女性的发束，可以是健康发束也可以是损伤发束如机械损伤的发束、热损伤的发束、化学损伤的发束、环境损伤的发束、老化的发束。术语“处理”包括但不限于涂覆、浸泡等方式。用油脂累计处理不超过10min尤其是不超过5min然后经表面活性剂溶液清洗的发束也在本公开的空白发束范围内。
本公开中，“能够溶解油脂”是指20℃时油脂在溶剂中的溶解度大于1g，优选大于5g，特别是大于10g。术语“溶解度”指在一定温度下，某物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。
本公开提供的一种测试方法，包括如下步骤：
S1、用油脂a或b处理空白发束1不超过10min；
S2、用表面活性剂溶液揉搓经处理的发束，再用水冲洗，晾干，待测；
S3、取浸泡过待测发束1的有机溶剂进行核磁氢谱测试，观察所得核磁氢谱是否在比较位置出峰，所述比较位置位于浸泡过空白发束1的测试溶剂的核磁氢谱未出峰区域且位于所述油脂a或b的核磁氢谱出峰区域；浸泡待测发束1的有机溶剂和核磁氢谱的测试溶剂为能够溶解油脂的溶剂；
S4、若待测发束1在比较位置不出峰，则进行步骤S5；若出峰，则重复步骤S2，直至步骤S3中测得的核磁氢谱在比较位置不出峰，然后进行步骤S5；
S5、用油脂a或b处理空白发束2至少10min，采用步骤S2同样的方法搓洗发束2，重复搓洗次数和步骤S4中的重复次数相同，然后用步骤S3同样的方法进行待测发束2的核磁氢谱测试；若待测发束2在比较位置出峰，则判定油脂a或b能渗透进入头发，反之则判定油脂a或b不能渗透进入头发。
本公开中，所述油脂包括天然油和合成油，优选天然油。所述天然油包括动物油和植物油，优选植物油。术语“植物油”指从植物的根、茎、叶、花、果实或种子中提取的油脂，包括但不限于棕榈油、棕榈仁油、椰子油、橄榄油、霍霍巴油、阿甘油、黑种草油、熊果油、海棠果油、乳木果油、杏仁油、杏桃核仁油、鳄梨油、胡桃油、蓖麻油、玉米油、燕麦油、棉籽油、菜子油、亚麻子油、葡萄籽油、石榴籽油、柑橘种子油、小麦胚芽油、腰果油、松子油、澳州坚果油、花生油、大豆油、芝麻油、向日葵油、红花油、茶树油。
本公开中，油脂a和油脂b为不同的油脂，其中字母a和b并无实质含义，只是为了指代方便。
本公开中，空白发束1和空白发束2为相同来源的空白发束，其中数字1和2并无实质含义，只是为了指代方便。为了排除发束重量对测试结果的干扰，空白发束1和空白发束2的重量宜相同。空白发束1和2使用前优选用表面活性剂溶液进行清洗，主要用于清洁头发毛表皮的污垢如尘埃、皮屑、烟灰、油脂、矿物油、脂肪酸、脂肪醇等，合适的表面活性剂如下文所描述。
本公开中，待测发束1和待测发束2为经油脂处理不同时间得到的待测发束，两者的搓洗、晾干等操作完全相同，其中数字1和2并无实质含义，只是为了指代方便。用不同油脂处理相同时间得到的待测发束标注的指代数字相同，例如均标为待测发束1，应当理解此时的待测发束因处理的油脂种类不同而不同，只是其油脂的处理时间、搓洗、晾干等操作完全相同。
本公开中，能渗透进入头发通常指能渗透进入头发毛表皮靠近毛皮质的区域、毛皮质和毛髓质，尤其是毛皮质和毛髓质。
本公开中，所述方法可用于测试油脂能否渗透进入头发，进一步还可判断油脂渗透进入头发的能力大小，具体方法如下：步骤S5中若油脂a和b均能渗透进入头发，比较经油脂a处理的待测发束2和经油脂b处理的待测发束2在比较位置的出峰信号强度，若油脂a的峰信号强度比油脂b强，则判定油脂a渗透进入头发的能力比油脂b强，反之则判定油脂b的渗透能力强。
步骤S1中，处理空白发束1的时间不超过10min，例如不超过9min、8min、7min、6min，优选不超过5min，甚至不超过3min、1min。
步骤S2中，所述表面活性剂可以是日化用品中常规使用的各种表面活性剂，包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂和阳离子表面活性剂。所述表面活性剂优选HLB值在9以上，例如9-13、14-18、19-25、26-40的表面活性剂。
合适的表面活性剂的非限制性实例包括脂肪醇硫酸盐如十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸三乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐如月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺，磺基琥珀酸盐如十二烷基磺基琥珀酸二钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、椰子油单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，烯基磺酸盐，N-酰基谷氨酸盐，烷基磷酸酯(盐)，脂肪醇聚氧乙烯膦酸酯盐，烷基醇酰胺，脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，环氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸单酯，甜菜碱如十二烷基二甲基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、羟碘基甜菜碱，氧化铵如C12-18烷基二甲基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺，N-烷基氨基丙酸盐。
所述表面活性剂溶液一般指表面活性剂的水溶液，溶液浓度不作特殊限定。
步骤S2中，为了更好地清洁发束表面的油脂，在用表面活性剂溶液揉搓发束前，优选先用吸油纸擦拭发束表面。
步骤S2中，用于冲洗的水不作特殊要求，一般可以是自来水、去离子水、纯净水、蒸馏水。晾干操作也没有特殊要求，自然晾干即可。
步骤S3中，用有机溶剂浸泡待测发束的时间优选至少10min，例如至少15min、至少30min、至少45min、至少1h、至少1.5h、至少2h、至少2.5h、至少3h，以使头发内部的油脂尽可能地溶出到有机溶剂中。
合适的有机溶剂为极性参数小于6的有机溶剂，包括但不限于丙酮、甲基异丁酮、吡啶、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、正戊烷、异戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、异辛烷、三甲基戊烷、石油醚、乙醚、丙醚、四氢呋喃。
所述有机溶剂的用量没有特殊限制，只要能使待测发束完全浸没在有机溶剂中即可。虽然如此，但为使溶出到有机溶剂中的油脂含量不至于太低导致后续测试样品的核磁氢谱信号弱，宜将尽可能较多的待测发束浸于有机溶剂中。
步骤S3中，用于核磁氢谱的测试溶剂的选择宜满足如下条件：①能够溶解所述油脂，②与所述油脂不反应，③其共振峰对所述油脂的信号没有干扰。所述油脂为植物油时，所述测试溶剂优选地未在植物油如式(I)所示的1号碳的A氢和B氢、2号碳的氢、以及3号碳的A氢和B氢中的至少一个氢的核磁出峰位置出峰，更优选地未在植物油如式(I)所示1号碳的B氢或3号碳的B氢的核磁氢谱出峰位置出峰：
其中，1号碳的A氢与3号碳的A氢很多情况下核磁出峰位置相同，1号碳的B氢与3号碳的B氢很多情况下核磁出峰位置也相同，2号碳的氢核磁出峰位置则与上述氢的出峰位置不同。
为了减小检测时测试溶剂中的氢对油脂中氢的干扰，所述测试溶剂优选为氘代有机溶剂，合适地为极性参数小于6的氘代有机溶剂，优选氘代苯、氘代甲苯、氘代氯仿。
步骤S3中，用于浸泡待测发束的有机溶剂可与用于核磁氢谱的测试溶剂相同也可不相同。在某一实施方式中，所述有机溶剂与所述测试溶剂相同，浸泡过待测发束的有机溶剂样品未经处理，直接进行核磁氢谱测试。在另一实施方式中，所述有机溶剂与所述测试溶剂不同，浸泡过待测发束的有机溶剂样品先经烘干处理除去有机溶剂，然后再将所得物质溶解于测试溶剂中，进行核磁氢谱测试。
步骤S3中，浸泡过空白发束的测试溶剂和浸泡过待测发束的有机溶剂的核磁氢谱测试条件，如磁场强度、扫描次数、测试溶剂浸泡样品的时间、测试溶剂种类、测试样品体积等可以相同也可以不相同，优选相同，以便在判定油脂能否渗透进入头发特别是头发毛皮质和/或毛髓质时，可不受空白发束自身信号及其他信息的干扰。
步骤S4中，重复步骤S2，直至步骤S3中测得的核磁氢谱在比较位置不出峰，可以步骤S2和S3为一个单元进行重复，直至核磁氢谱在比较位置不出峰；也可以步骤S2为一个单元进行重复，多次重复步骤S2如重复3次以上，再进行步骤S3，至核磁氢谱在比较位置不出峰。
步骤S5中，处理空白发束2的时间至少10min，例如至少20min、至少30min、至少1h、至少2h，优选至少3h，如至少5h、至少8h、至少12h。
步骤S5中，发束2重复搓洗次数和步骤S4中的重复次数相同指，若步骤S4中未进行重复步骤S2则发束2按照步骤S2搓洗1次，若步骤S4中重复步骤S2 n次则发束2按照步骤S2搓洗n+1次。
附图说明
图1a是空白发束在氘代苯中的核磁氢谱图，图1b是椰子油在氘代苯中的核磁氢谱图，图1c是实施例1待测发束1在氘代苯中的核磁氢谱图，图1d是实施例1待测发束2在氘代苯中的核磁氢谱图。
图2a是阿甘油在氘代苯中的核磁氢谱图，图2b是实施例2待测发束1在氘代苯中的核磁氢谱图，图2c是实施例2待测发束2在氘代苯中的核磁氢谱图。
图3是经椰子油(上)和阿甘油(下)用相同方法处理后的待测发束在氘代苯中浸泡3h后相同条件下测试得到的核磁氢谱图。
图4a是对比例1待测发束1在氘代苯中的核磁氢谱图，图4b是对比例1待测发束2在氘代苯中的核磁氢谱图。
图5是用显微镜测试经椰子油处理0h(a)、1h(b)、2h(c)、16h(d)后的头发同一位置的直径示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
核磁氢谱测试
采用Bruker的AscendTM 400核磁共振仪，BBO 400MHz S1 5mm with Z-gradientSP的探头进行。
显微镜测试
采用Carl Zeiss的Axio Scope A1偏光显微镜进行。
下述实施例和对比例涉及的物质均市售可得。
空白发束1和2：均为未经植物油处理过的发束，两者来源相同。
实施例1
核磁氢谱测试椰子油能否渗透进入头发的方法，包括如下步骤：
S1、取2g空白发束1，将0.5mL椰子油均匀涂在其上，静置1min；
S2、用吸油纸擦拭吸收发束表面的椰子油，然后向发束均匀滴加0.25mL浓度为16wt％的月桂醇聚醚硫酸钠(2-3EO，HLB＝30～40)的水溶液，揉搓30s，用水冲洗30s；重复上述月桂醇聚醚硫酸钠水溶液的搓洗步骤，将发束自然晾干；
S3、从步骤S2晾干的待测发束1中称取90mg头发，并浸入装有3.6mL氘代苯的样品瓶里，浸泡1min、10min、1h、3h后分别从样品瓶中取0.6mL样品进行核磁氢谱测试；该步骤中待测发束始终完全浸没在氘代苯中；
称取90mg空白发束1，并浸入装有3.6mL氘代苯的样品瓶里，浸泡3h后从样品瓶中取0.6mL样品进行核磁氢谱测试，该步骤中空白发束始终完全浸没在氘代苯中；
取60mg椰子油加入装有3.6mL氘代苯的样品瓶里，待椰子油完全溶解后从样品瓶中取0.6mL样品进行核磁氢谱测试；
S4、观察到空白发束1的核磁氢谱(图1a)在4.2-4.3ppm附近未出峰，而椰子油的核磁氢谱(图1b)在4.2-4.3ppm附近出峰，因此将4.2-4.3ppm附近位置定为比较位置；
观察到待测发束1的核磁氢谱(图1c)在比较位置不出峰，进行步骤S5；
S5、取2g空白发束2，将0.5mL椰子油均匀涂在其上，静置12h；用吸油纸擦拭吸收发束表面的椰子油，采用步骤S2同样的方法搓洗发束2两次，自然晾干，然后用步骤S3同样的方法进行待测发束2的核磁氢谱测试；
观察到待测发束2的核磁氢谱(图1d)在比较位置出峰，则判定椰子油能渗透进入头发。
该实施例中待测发束1和2都经过椰子油处理，但是待测发束1未检测到椰子油的信号，待测发束2检测到了椰子油的信号。这是因为待测发束1椰子油处理时间短，椰子油仅附着到头发表面，尚未渗透进入头发内部，而步骤S2中月桂醇聚醚硫酸钠将头发表面的椰子油清洗干净了，所以后续未检到椰子油的信号。而待测发束2椰子油处理时间长，椰子油不仅附着到头发表面，还渗透进入头发内部，虽然步骤S5中月桂醇聚醚硫酸钠将头发表面的椰子油清洗干净了，但是未能清洗头发内部的椰子油，后续头发内部的椰子油溶出到氘代苯中，因此检测到了椰子油的信号。
实施例2
核磁氢谱测试阿甘油能否渗透进入头发的方法。
该实施例的方法步骤同实施例1，只是将椰子油替换成了阿甘油。
观察到阿甘油的核磁氢谱(图2a)在4.2-4.3ppm附近出峰，而空白发束1的核磁氢谱(图1a)在4.2-4.3ppm附近未出峰，因此将4.2-4.3ppm附近位置定为比较位置；待测发束1的核磁氢谱(图2b)在比较位置不出峰，待测发束2的核磁氢谱(图2c)在比较位置出峰，则判定阿甘油能渗透进入头发。
实施例3
核磁氢谱测试椰子油和阿甘油渗透进入头发能力大小的方法。
实施例1中椰子油和实施例2中阿甘油均测定出能渗透进入头发，而且待测发束2是经椰子油和阿甘油用相同方法处理得到的且两者的核磁氢谱测试条件相同，比较实施例1待测发束2和实施例2待测发束2在氘代苯中浸泡3h后测得的比较位置出峰信号强度(图3)，可知椰子油渗透进入头发的能力比阿甘油强。
对比例1
同实施例1，只是步骤S2和S5中的如下操作不同：用吸油纸擦拭吸收发束1和2表面的椰子油后，将发束1和2分别浸没入10mL甲苯中，浸泡1min，用吸油纸吸干头发表面的甲苯，然后分别放入10mL甲苯中，洗30s，取出发束，在通风橱内自然晾干。
观察到步骤S3测得的待测发束1(图4a)和待测发束2(图4b)的核磁氢谱均在比较位置出峰，这是因为步骤S2甲苯未能将头发表面的椰子油清洗干净，后续待测发束1头发表面的椰子油以及待测发束2头发表面和内部的椰子油均溶出到氘代苯中，因此均检测到了椰子油的信号。
对比例2
显微镜测试椰子油能否渗透进入头发的方法，包括如下步骤：
S1、取三根同样来源的空白头发，分别将其固定在载玻片上，在显微镜透射模式下测量三根空白头发的初始直径；
S2、将三根空白头发分别用椰子油浸泡1h、2h及16h，在同样模式下观察并测量头发同一位置的直径；
S3、比较步骤S2测得的头发直径和步骤S1的初始直径，若观察到经不同时间椰子油处理后的头发直径大于初始直径，则判定椰子油能渗透进入头发，反之则判定椰子油不能渗透进入头发。
具体测试结果如图5所示，未观察到经不同时间椰子油处理后的头发直径明显大于初始直径。理论上椰子油不仅可以附着到头发表面，还可以渗透进入头发内部，经不同时间椰子油处理后的头发会因溶胀导致头发直径变大，然而实践上用显微镜测试头发直径变化来判断椰子油能否渗透进入头发并不可行。
