ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÀI TẬP LỚN HÓA LÝ 2 CHAPTER 4 HOẠT TÍNH BỀ MẶT CỦA “CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT” TRONG KEM ĐÁNH RĂNG Giáo viên Nguyễn Quang Long Lớp Nhóm SINH VIÊN THỰC HIỆN STT MSSV Họ và tên 1 2 3 4 5 TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 1 Thị trường kem đánh răng trên thế giới và Việt Nam 3 2 Thành phần hóa học của kem đánh răng và vai trò của từng chất 4 3 Vai trò đặc biệt của chất hoạt động bề mặt trong kem đánh răng 5 4 Cấu trúc chất.
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BÀI TẬP LỚN HÓA LÝ 2
CHAPTER 4: HOẠT TÍNH BỀ MẶT CỦA “CHẤT HOẠT
ĐỘNG BỀ MẶT” TRONG KEM ĐÁNH RĂNG
Giáo viên: Nguyễn Quang Long
Lớp: - Nhóm:
SINH VIÊN THỰC HIỆN
1
2
3
4
5
TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021
MỤC LỤC
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Trong việc nghiên cứu và đưa các ứng dụng của những thành tựu khoa học ky thuật công nghệ vào trong sản xuất giúp cho nền kinh tế nước ta có những bước nhảy đáng kể Việc áp dụng các công trình nghiên cứu của ngành hóa học ứng dụng đã góp phần không nhỏ vào điều đó Và hôm nay chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu một trong những ứng dụng của hóa học vào đời sống đó là việc sản xuất ra được kem đánh răng Một sản phẩm rất thông dụng trong cuộc sống hằng ngày của chúng
ta
1/ Thị trường kem đánh răng trên thế giới và Việt Nam
Nhu cầu về kem đánh răng đang tăng lên nhanh chóng Quy mô thị trường chăm sóc răng miệng toàn cầu được định giá 31,7 tỷ USD vào năm 2020 và dự kiến sẽ
mở rộng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 5,9% từ năm 2021 đến năm 2028 Trên các khu vực, thị trường kem đánh răng được chia thành Bắc My, Châu Âu, Châu Á Thái Bình Dương, Châu My La-tinh, Trung Đông và Châu Phi Thị trường kem đánh răng là một thị trường tập trung, phần lớn thị phần do Colgate-Palmolive, Procter & Gamble, Unilever và Glaxo-Smith-Kline PLC nắm giữ
Ở Việt Nam, thị trường kem đánh răng ngày một phát triển, sản lượng và chất lượng ngày một gia tang Nghiên cứu thị trường (Triton) đã kết luận rằng thị trường chăm sóc răng miệng Việt Nam dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR là 4,19% dự báo trong giai đoạn 2019-2025
Tuy nhiên, thị phần kem đánh răng ở Việt Nam lại bị thâu tóm bởi các tập đoàn quốc tế và các nhãn hiệu thuần Việt Nam hầu như biến mất khỏi thị trường Nếu như thị phần kem đánh răng của Colgate Palmolive (Colgate) trên toàn thế giới chiếm 45%, Unilever 9%, P&G 15% Tại Việt Nam, Unilever và Colgate chiếm gần 90% thị phần, nhưng Unilever dẫn đầu với thị phần trên 65%, bỏ xa con số 25% của Colgate Như vậy, trong một thị trường đã gần như hoàn toàn vào tay Unilever và Colgate
Trang 3Kể từ khi có sự xuất hiện của chất hoạt động bề mặt, ngành công nghiệp sản xuất my phẩm nói chung và kem đánh răng nói riêng không ngừng phát triển kéo theo nhu cầu vệ sinh cá nhân, đặc biệt là sức khoẻ răng miệng ngày một gia tăng của con người Điển hình là sự nổi lên của các tập đoàn my phẩm lớn như Unilever, Colgate Palmolive, P&G,…
2/ Thành phần hóa học của kem đánh răng và vai trò của từng chất
Thành phần cơ bản của kem đánh răng:
- Chất mài mòn (RDA): Những chất thường dùng là: Calcium carbonate, dicalcium phosphates, hydrated alumina, silica hydrat hóa, dinatri pyrophosphate Vai trò: tạo ma sát, loại bỏ mảng bám khi đánh răng
- Chất hoạt động bề mặt (SLS): thường được dùng là natri lauryl sulfat, natri laureth phosphate, natri đoecyl benzen sulfonat, natri lauroyl sarcosinate, Giúp làm sạch thông qua cơ chế giảm sức căng bề mặt để hòa tan các chất, cho phép xâm nhập và làm lỏng lẻo cấu trúc mảng bám trên bề mặt, góp phần làm trắng răng
- Chất làm đặc: Các chất thường được sử dụng là các polyme dẫn chất cellulose: Na CMC, HEC; Natri alginat; gôm: gôm xathan, carageenan, carbomer; các polyacrylate Vai trò: duy trì sự ổn định cho kem, giúp kem dễ nặn, khi nặn xong không “kéo sợi” cũng như kem nằm gọn trên bề mặt lông bàn chải
- Hệ thống giữ ẩm gồm các chất bảo quản kết hợp với chất giữ ẩm Các chất thường giữ ẩm thường được sử dụng là glycerin, dung dịch sorbitol 70%, propylene glycol Chất bảo quản thường dùng các chất như parabens (nipagin, nipasol), natri benzoat, kali sorbat, phenoxyethanol Hệ thống giữ ẩm tạo điều kiện cho sự kết nối giữa các thành phần, giữ ẩm tốt cho kem đánh răng trong suốt quá trình sử dụng, ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn hoặc vi nấm, duy trì được chất lượng của kem sau khi mở nắp
- Chất làm ngọt: thường được sử dụng là natri saccharin, acesulfame, aspartme và sorbitol, giúp tạo vị ngọt khi đánh răng
Trang 4- Hương liệu: tùy thuộc vào từng loại sản phẩm sẽ dùng các hương liệu khác nhau Các chất tạo mùi thường dùng là tinh dầu Mục đích là để che đi mùi của chất thành phần khác, giúp người dùng thoải mái hơn khi đánh răng
- Chất tạo màu: Các chất màu hay được sử dụng là các chất màu vô cơ như TiO2, mica và các chất màu hữu cơ Giúp sản phẩm thu hút hơn, đặc biệt là với trẻ
em Các màu được sử dụng tương thích với mùi hương liệu, tạo nét đặc trưng riêng
- Các chất hoạt tính: Tùy vào mục đích kem đánh răng sẽ có thêm các chất hoạt tính khác nhau
+ Hạn chế sâu răng: Florua dưới nhiều hình thức là thành phần hoạt chất phổ biến nhất trong kem đánh răng để ngăn ngừa sâu răng Phổ biến nhất là Natri florua (NaF) NaF giúp làm chậm quá trình hòa tan các khoáng chất trong giai đoạn khử khoáng và tăng cường bảo vệ răng khỏi vi khuẩn trong miệng
+ Giảm mẫn cảm cho răng: Các chất có chứa ion K+ như kali nitrat (dưới 5%), kali clorid, kali citrat Các ion K+ có khả năng giảm mẫn cảm ngọn thần kinh của răng
+ Hạn chế cao răng: Các chất hay được sử dụng như: tetranatri pyrophosphat, tetrakali pyrophosphate, … Các chất này có khả năng ngăn sự hình thành các mảng vôi hóa trên bề mặt răng thông qua quá trình kiểm soát khoáng hóa và vi khuẩn
+ Làm trắng răng: các peroxide như hydrogen peroxide, carbamid peroxid Các chất này có thể gây ê buốt nhẹ nhưng vẫn an toàn có thể sử dụng hàng ngày
3/ Vai trò đặc biệt của chất hoạt động bề mặt trong kem đánh răng
Chất hoạt động bề mặt là các hợp chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt giữa hai chất lỏng, chất khí và chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn Chúng hoạt động như chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt và chất phân tán Có rất nhiều kem đánh răng chứa natri lauryl sunfat (SLS) hoặc chất hoạt động bề mặt có liên quan (chất tẩy rửa):
Trang 5- SLS là một chất hoạt động bề mặt, giúp tạo bọt, giúp dễ dàng tán đều kem đánh răng quanh miệng Nó cũng giúp kéo các mảnh vụn và vết bẩn ra khỏi bề mặt răng
- SLS là một chất tẩy rửa, giúp nới lỏng và tẩy sạch các mảnh vụn thức ăn Ngoài ra SLS cũng được biết đến là chất chống vi khuẩn, giúp làm chậm sự phát triển của mảng bám trong miệng
Tuy nhiên, việc tiếp xúc với SLS trực tiếp và lâu dài có thể dẫn đến một số tác dụng phụ như kích ứng da Mức độ kích ứng tuỳ thuộc vào thời gian tiếp xúc, độ tinh khiết, cũng như nồng độ của SLS trong các sản phẩm
4/ Cấu trúc chất hoạt động bề mặt trong kem đánh răng và cách chúng được sản xuất
4.1/ Cấu trúc:
Chất hoạt động bề mặt trong kem đánh răng là Sodium Lauryl Sulfate (SLS) hoặc chất hoạt động bề mặt có liên quan (sodium laureth sulfate SLES)
SLS là một hợp chất hữu cơ tổng hợp có công thức CH3(CH2)11SO4Na, là muối natri của một alcol 12-carbon đã được este hóa thành axit sulfuric Nó có đuôi kỵ nước là mạch 12 carbon và đầu ưa nước là nhóm sulfate
4.2/ Điều chế
SLS được điều chế bằng cách chuyển dodecanol (alcol 12-carbon) thành hợp chất cơ sulfate (este một lần với axit sulfuric), sau đó trung hòa để tạo thành muối natri
5/ Triển vọng của các chất hoạt động bề mặt nguồn gốc tự nhiên trong kem đánh răng.
Các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng trong kem đánh răng là sodium lauryl sulphate, cocamidopropyl betaine và sodium methyl cocoyl taurat Thế nhưng, một số chất lại tác động tiêu cực do nguồn gốc tổng hợp từ các dẫn xuất dầu mỏ, kéo theo khả năng phân hủy và các vấn đề sinh học đối với môi trường và con người
Vì bảo vệ môi trường, sức khoẻ người tiêu dùng các công ty đã chuyển sang các loại kem đánh răng được dán nhãn “không chứa sulphat” bằng cách thay thế các
Trang 6chất hóa học hoạt động bề mặt bằng các chất tạo bề mặt sinh học có nguồn gốc tự nhiên
Một số chất hoạt động bề mặt nguồn gốc tự nhiên có thể kể đến như:
- Natri lauroyl sarcosinate (C15H28NNaO3) (sarkosyl) là một chất hoạt động bề mặt anion có nguồn gốc từ sarcosine được sử dụng như một chất tạo bọt và làm sạch trong kem đánh răng Là một axit amin tự nhiên được tìm thấy trong cơ thể con người và hầu hết các loại vật liệu sinh học
- Lauryl glucoside (C18H36O6) là chất phân tán hay chất hoạt động bề mặt làm từ dừa hoặc dầu cọ và glucose từ ngô Chất này có đặc tính tạo bọt rất quan trọng
- Sodium cocoyl glutamate là một chất hoạt động bề mặt nhẹ có nguồn gốc
thực vật như dừa hoặc dầu hạt cọ và glucose từ ngô Nó cũng có thể hoạt động như một chất nhũ hóa, giúp các thành phần gốc dầu và nước được trộn lẫn
- Rhamnolipid (C32H58O13) là một loại glycolipid được sản xuất bởi trực khuẩn mủ xanh Pseudomonas aeruginosa, được coi là chất hoạt động bề mặt của vi khuẩn Rhamnolipid còn được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp my phẩm cho các sản phẩm như chất giữ ẩm, chất bôi trơn bao cao su và dầu gội đầu
- Sophorolipid được tạo ra bởi Candida bomicola và Candina apicola có các
enzym cần thiết để tổng hợp chúng khi phát triển trên các chất nền kỵ nước như ankan, tạo ra các axit béo được chuyển hoá thông qua quá trình oxi hoá β Là một trong những chất hoạt động bề mặt sinh học hứa hẹn nhất nhờ năng suất sản xuất
cao và được tổng hợp bởi các loài không gây bệnh Sự kết hợp của Sophorolipid và
Fluoride làm giảm vị đắng của thực phẩm và đồ uống sau khi đánh răng
- Mannosylerythritol lipid (MELs) là chất sinh học bề mặt glycolipid được sản
xuất nhiều bởi các loại nấm men basidiomycetous khác nhau như Pseudozyma Không chỉ cho thấy các đặc tính bề mặt tuyệt vời mà còn cho thấy các hoạt động sinh hóa linh hoạt Các đặc tính tuyệt vời đặc biệt là kem đánh răng (giúp phục hồi, bảo vệ răng lợi), đã được chứng minh trên các chất sinh học bề mặt glycolipid của nấm men
Trong các chất kể trên, rhamnolipid và sophorolipid là nhóm chất hoạt động bề
mặt sinh học quan trọng nhất được thương mại hóa vào thời điểm hiện tại
Trang 7Không chỉ trong ngành công nghiệp kem đánh răng, các chất hoạt động bề mặt sinh học này đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp my phẩm ngày một phát triển và một số ngành công nghiệp khác Không gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và môi trường sinh thái Hứa hẹn trong một tương lai gần những chất này sẽ được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới
6/ Kết luận
Qua những thông tin trên, chúng ta đã hiểu rõ hơn về cấu tạo, các thành phần của kem đánh răng cũng như các vai trò của chúng Đặc biệt hơn cả đó là biết và hiểu thêm về những vai trò, tác dụng và tầm quan trọng, triển vọng của các chất hoạt động bề mặt nguồn gốc tự nhiên có trong kem đánh răng
Tài liệu tham khảo
Tom’s of Maine, Thư Viện Y khoa Quốc gia- Viện Y tế quốc gia Hoa Kỳ
Kem đánh răng Truy cập từ: https://h2hglobal.org/kem-danh-rang/
Hóa học kem đánh răng Truy cập từ: https://hhlcs.com/2020/05/hoa-hoc-dang-sau-kem-danh-rang
Hóa học my phẩm Truy cập từ: http://hoahocmypham.com/san-xuat-kem-danh-rang/
Natri dodecyl sulfat Truy cập từ: https://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_dodecyl_sulfat
Các thành phần trong kem đánh răng Truy cập từ: https://ecare.vn/blogs/bai-blog-moi/cac-thanh-phan-co-trong-kem-danh-rang?
Hoạt động của nhóm:
Hình 1: Nhóm trao đổi về bài tập lớn trên hangout
Hình 2,3: Nhóm cùng trao đổi nội dung, phân công