牙膏的作用原理与生产工艺

************牙膏的作用原理与生产工艺牙膏的定义与性能牙膏的配方设计牙膏的生产工艺与制膏设备常见质量问题分析牙膏的定义与性能牙膏的定义：牙膏是和牙刷配合，通过刷牙达到清洁、健美、保护牙齿之目的的一种口腔卫生用品。美国牙科协会给牙膏的简明定义是“牙膏是和牙刷一起用于洗净牙齿表面的物质。”牙膏的性能：具有适宜的摩擦力在刷牙过程能产生适度的泡沫含有抑菌的有效成分提高牙齿和牙周组织的抗病能力有舒适的香气和口感具有一定的稠度，良好的外观和使用性能具有物理和化学稳定性无毒性，对口腔黏膜无刺激性牙膏的作用物理作用：磨擦剂在牙刷的配合下，机械地刷除牙齿表面的附着物化学作用：发泡剂在刷牙过程中发泡、乳化、吸附口腔和牙齿内的污垢，对牙菌斑和牙垢产生溶解、分解、中和等作用。生物作用：口腔中的细菌和食物残渣，通过牙膏各种成分（如杀菌剂）的综合作用，可有效地抑制、杀灭或去除这些有害物。组成成分摩擦剂保湿剂发泡剂黏结剂香料甜味剂药效成分缓蚀剂牙膏的基本原料防腐剂一、摩擦剂：主要功能：除去附着于牙齿表面的污垢和有色物质牙釉质的莫氏硬度为5~6，要求摩擦剂的莫氏硬度应小于5（小于4较适宜）在市面上的大多数牙膏中，摩擦剂约占膏体的20%~50%常用的摩擦剂：①碳酸钙有轻质、重质及天然碳酸钙（即方解石）3种，粒度大部分在15微米以下，由于价格便宜，来源广泛，常用于中低档牙膏中。②磷酸氢钙莫氏硬度为3.5，经常使用的是二水合磷酸氢钙（莫氏硬度为2.0~2.5）。它是一种比较温和的优良摩擦剂，几乎不溶于水，与牙釉质有亲和性，对牙釉质的摩擦适中。③水不溶性偏磷酸钠莫氏硬度为2~2.5，摩擦适当，常与碳酸钙和磷酸钙合用。与磷酸钙混合使用时，与氟化物配伍性好，对清洁性有增效作用。④焦磷酸钙溶解度极小，不会降低氧化物的活性，因此和氟化物有良好的相容性。⑤水合氧化铝理想的摩擦剂之一，莫氏硬度为3.0~3.5，与氟化物的相容性好（“芳草”牙膏就是以水合氧化铝为摩擦剂）⑥铝硅酸钠新开发的水不溶性摩擦剂，其中二氧化硅和三氧化二铝的摩尔比例至少为45:1，它与氟化物和抑菌剂的相容性均好。⑦沉淀二氧化硅硅酸盐经缓慢脱水生成的干凝胶，摩擦力适中，与氟化物和其他药物的相容性好，并具有吸收口腔黏液质的功能（二氧化硅还是透明牙膏的独特原料哦）二、保湿剂也称赋形剂，普通牙膏中的用量为20%~30%，透明牙膏中的用量高达75%作用：防止膏体水分蒸发，甚至能吸收空气中的水分，以防止膏体干燥变硬，不易挤出，并能降低牙膏的冻点，使牙膏在寒冷地区也能使用。常用的保湿剂有甘油、山梨糖醇（有适当的甜度，能赋予牙膏清凉感）、丙二醇（吸湿性很大，在美国主要用做防腐剂）、木糖醇（有蔗糖甜味，有保湿和防龋效果）作用：使牙膏产生泡沫，在口腔中迅速扩散，并使香气易于诱发。用量一般约2%~3%一般都从表面活性剂中选用，要求无毒、无刺激、无味。常用的发泡剂有月桂醇硫酸钠、N-月桂酰基肌氨酸钠、N-月桂酰基谷氨酸钠、月桂酰基磺基乙酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠等。①月桂醇硫酸钠（K12）泡沫丰富且稳定，去污力强，且碱性较低，对口腔黏膜刺激小，是普通采用的牙膏发泡剂。②N-月桂酰基肌氨酸钠（S12）除具有发泡作用外，还能防止口腔内糖类的发酵，减少酸的产生，有一定的防龋齿作用。另外S12水溶性好，用它制成的膏体稳定细腻，泡沫比较丰富，且容易漱洗，在酸、碱介质中都很稳定，是一种较为理想的发泡剂。三、发泡剂四、黏结剂也称胶黏剂，一般用量为1%~2%作用：防止牙膏的粉末成分与液体成分分离，赋予牙膏以适当的黏弹性和形状。常用的黏结剂：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、角叉胶、黄蓍胶、膨润土、海藻酸钠、胶性二氧化硅等。①羧甲基纤维素（CMC）在水中不是溶解而是解聚，其黏度与取代度有关。其取代度在0.8~1.2之间。注意要点:①无机盐会阻止CMC的解聚而使黏度减小，使用时应使CMC先解聚再加无机盐；②CMC易被纤维素酶降解，因此加酶牙膏中不能用CMC作黏结剂；③含有CMC的牙膏应加入防腐剂，以阻止细菌或真菌产生的酶对CMC的降解作用。②羟乙基纤维素（HEC）其结构中的羟乙基为非离子型，其水溶液具有增稠、黏合、成膜等性能，通常用含量为1%~2%的水溶液作为胶黏剂。HEC与细菌或真菌产生的酶作用生成水溶性糖类而失去黏性，所以在使用时也应加入防腐剂。③海藻酸钠白色或淡黄色粉末，有吸湿性，溶于水呈黏状胶态溶液，黏度在pH=6~9时较为稳定。以海藻酸钠制成的膏体具有适宜的黏度，口感好，是理想的胶合剂。但其水溶液与钙等多价离子接触时会形成海藻酸钙而沉淀，需添加草酸盐、氟化物、磷酸盐等来抑制其凝固。④胶性二氧化硅由硅酸快速脱水生成，具有极细的粒度、极大的比表面积和良好的黏结性等特点。五、香料功能：1、遮蔽发泡剂等原料带来的异味，赋予膏体以清新、爽口的感觉；2、利用香料的抗菌活性来强化牙膏的生理活性功能。用量约为1%~2%常用的香料有：留兰香油、薄荷油、冬青油、丁香油、橙油、黄木油、茴香油、肉桂油等。六、甜味剂功能：加入甜味剂矫正香料的苦味糖精钠（甜味是蔗糖的500倍，性质稳定，无发酸弊病）用量约为0.05%~0.5%七、防腐剂功能：防止牙膏配方中的甘油、山梨酸、胶合剂等长时间在水溶液中发霉。常用防腐剂：苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙脂用量约为0.05%~0.5%八、缓蚀剂功能：抑制碱性膏体对铝管的腐蚀作用常用缓蚀剂：硅酸钠、胶体二氧化硅九、牙膏的药效成分1、防龋齿的药物龋齿三大因素食物（糖分）、龋齿原型病菌、牙齿的感受性龋齿菌的体表局部存在葡萄糖转移酶蔗糖葡牢固附着于牙齿间聚糖能量代谢产生乳酸溶解牙齿无机质牙釉质脱落1、防龋齿的药物⑴增强牙齿耐酸性的药物添加氟化物(常见的有氟化钠、氟化亚锡、单氟磷酸钠）这些氟化物可与牙釉质的主要成分羟基磷灰石相互作用，羟基被氟离子取代，形成氟基磷灰石，反应式如下：Ca10(PO4)6(OH)2+2F-=Ca10(PO4)6F2+2OH-牙釉质的主要成分羟基磷灰石中的一部分羟基置换上了氟离子，形成氟磷灰石。氟磷灰石化的羟基磷灰石难溶于酸，这样可以增强牙齿对酸的抵抗力，促进再石灰化（即脱灰的部分再次结晶形成牙质）1、防龋齿的药物⑵杀灭龋齿病原体的药物广泛使用的是：洗必泰乙酸盐（又称氯己定或乙酸双氯苯双胍己烷）洗必泰性质：白色结晶性粉末，无嗅、味苦，溶于乙酸，微溶于水，熔点为150~154℃洗必泰作用：较强的杀菌作用，抑制牙斑，防治龋齿其他的还有：异丙基甲基苯酚、双联胍类等⑶分解或阻止葡聚糖合成的药物有链球菌突变体产生的不溶性黏着物葡聚酶，主要有两种。一般地，将分解α-1,6结合式的酶称为葡聚糖酶分解α-1,3结合式的酶称为歧化酶将葡聚糖酶用于牙膏中，以抑制葡聚糖的分解将葡聚糖酶与单氟磷酸钠配合使用，其抑制龋齿的效果可提高40%左右2、预防牙周炎的药物牙周炎症发位置：牙周组织周围症状：牙内红肿、出血，严重时化脓产生原因：由牙垢引起预防措施：在牙膏配方中加入可抑制牙垢的杀菌剂和广义的消炎剂广义的消炎剂：收敛剂、抗菌剂、血液循环促进剂等。⑴收敛剂能使组织表面的蛋白质稳定地收缩，从而隔绝来自外部的刺激，起到消炎作用。常用的收敛剂：尿囊素铝（应用于牙膏中还具有止血作用）、乳酸铝等铝化物，单宁酸及其衍生物，以及氯化镁等。2、预防牙周炎的药物⑵抗菌剂牙膏中的抗菌剂主要是玉洁新，化学名称为2,4,4‐三氯‐2‐羟基二苯醚，俗称三氯生。玉洁新：新型的高效广谱抗微生物剂，毒性极低，并无异味、无刺激感，对多种革兰阳性菌和阴性菌、真菌及病菌均具有抑制和杀，灭作用，具有良好的皮肤相容性，对人类及环境高度安全。用于牙膏和漱口水中，能有效地控制菌斑和缓解牙龈炎症状。主要作用部位是细菌的胞浆膜。抑菌浓度时能阻止细菌对必需氨基酸的摄取杀菌浓度时可使细菌胞浆膜破坏，细菌内容物外溢。抑制细菌生长的质量浓度是10~30g/L杀死细菌的质量浓度是50~100g/L三氯生是否对人体致癌？美国弗吉尼亚理工大学教师比德的一项实验表明，含有三氯生的产品与含氯的自来水发生反应后，可形成一种被称为“哥罗芳”的物质，也就是氯仿。而氯仿曾被用作麻醉剂。动物试验发现，这种物质会对心脏和肝脏造成损伤，具有轻度致畸性，可诱导小白鼠发生肝癌，但至今尚无使人体致癌的研究资料。中国口腔清洁护理用品工业协会科学技术委员会副主任、国家轻工业牙膏蜡制品质量监督检测中心常务副主任孙东方介绍，目前还没有科学研究可以证明牙膏中的三氯生会致癌。牙膏中添加三氯生在我国和世界很多国家都是允许的。“三氯生40多年前开始被应用于医疗器械消毒，作为防腐剂添加到牙膏中也已有超过20年的历史。我们目前认为，只要严格执行了国家标准，牙膏中的三氯生并不会危害人体健康。⑶血液循环促进剂这类药物主要是维生素类维生素E及其衍生物（如维生素E与烟酸相结合的烟酸酯）具有促进血液循环的作用，将其用于牙膏，可预防牙床淤血和改善淤血状况。维生素A能参与口腔上皮组织的生长和代谢，用于牙膏中，可进入牙周组织，防治牙周炎。维生素C有助于恢复口腔上皮组织的功能，促进胶原再生，增强抗炎和吞噬细菌的抗菌力。维生素B6与盐酸化吡哆素配合，可促进口腔的卫生保健。3、清除烟斑的药物经常吸烟者的牙齿表面往往牢固地吸附着一层黑褐色的污垢，这主要是由烟碱的作用而产生的。烟碱又称吡啶氢化吡咯，其分子内含有吡啶和吡咯环，吡咯环极易氧化，甚至在空气中氧化变成褐色，清除极为困难。研究表明，植酸（肌环己六醇-6-磷酸酯）及其钠盐，作用于牙面上可使烟斑膨松，即坚固的烟斑崩解和漂起，从而达到去烟渍的效果。另外，植酸在极低的浓度下，易被羟基磷灰石迅速吸收而降低牙釉质在酸中的溶解度，从而抑制磷酸钙与牙齿珐琅的溶解，兼具有防龋的作用。在牙膏配方中添加特效的能溶解烟斑的保湿剂，如聚乙二醇400和聚乙二醇低聚醚（PDGE），可提高去烟斑的效果。4、防治口臭的药物引起口臭的原因：口腔不洁、口腔炎症、慢性肠胃炎等从口腔疾病的病因分析主要是厌氧菌感染。作用机理：口腔中的厌氧菌会使蛋白质和肽分解、代谢，产生硫化氢和甲硫醇、甲硫醚等挥发性硫化物。因此，抑制厌氧菌的生长可防治口臭。常用的抑制厌氧菌生长的药物有甲硝唑、替硝唑等。另外，还有一些作用机理有待研究但效果已得到确认的药物，如铜叶绿酸钠、β-环糊精以及中药黄芩、黄连等。牙膏的配方设计在普通牙膏中，按其配方结构中磨料不同，分为碳酸钙型牙膏、磷酸钙型牙膏、氢氧化铝型牙膏；在药物牙膏中，按其功能不同，分为防龋齿牙膏、加酶牙膏、脱敏牙膏、消炎牙膏、抗牙结石牙膏等。在特殊类牙膏中，按其特殊性不同，分为透明牙膏、半透明牙膏、彩条牙膏、彩粒牙膏、珠光牙膏、旅游牙膏、儿童牙膏、防烟渍牙膏、健胃牙膏、含盐牙膏、防感冒牙膏、安神牙膏、补牙牙膏、心脑血管保健牙膏、SOD抗衰老牙膏、变色牙膏等。篇幅有限，这里主要介绍普通牙膏中的碳酸钙型牙膏、药物牙膏中的防龋齿型牙膏、特殊类牙膏中的透明牙膏，其他仅作简单介绍。一、普通牙膏碳酸钙型牙膏别名普通牙膏、卫生牙膏性状白色膏体，以碳酸钙为主摩擦剂，PH值为7~10，易从软管挤出，呈稀稠适度的条状，能发泡，具有摩擦牙齿、清洁口腔的性能。主要成分摩擦剂、增稠剂、发泡剂、润湿剂、防腐剂、香精和水。碳酸钙型牙膏以碳酸钙为主摩擦剂；配方中润湿剂的用量相对其他牙膏少，水量多，并添加水玻璃和磷酸氢钙等缓蚀剂；常用增稠剂为羧甲基纤维素钠（CMC）和羟乙基纤维素钠；常用发泡剂为十二烷基硫酸钠；常用润湿剂为甘油、山梨酸、丙二醇等；常用防腐剂有苯甲酸钠、尼泊金酯类。碳酸钙型牙膏参考配方/%（质量）碳酸钙（摩擦剂）50羧甲基维生素钠（CMC）1.2甘油（润湿剂）15香精1.2十二烷基硫酸钠（发泡剂）2.0糖精（调味剂）0.25尼泊金乙酯（防腐剂）0.02中性泡花碱（30%）（缓蚀剂）1磷酸氢钙（缓蚀剂）0.25去离子水加至100制法⑴预发胶水