2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)對化妝品配方的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述表面活性劑在化妝品配方中的作用機(jī)理，并解釋其HLB值與配方類型（如油包水、水包油）的關(guān)系。二、化妝品配方中的pH值為何重要？請結(jié)合至少三種不同類型的化妝品成分（如保濕劑、活性物、防腐劑），說明pH值變化對其化學(xué)性質(zhì)、配方穩(wěn)定性和功效可能產(chǎn)生的影響。三、解釋乳液（Emulsion）在化妝品中為何如此普遍。簡述影響乳液穩(wěn)定性的主要因素，并說明破壞乳液穩(wěn)定性的常見化學(xué)或物理原因。四、選擇一種你熟悉的化妝品活性成分（例如：維生素C、煙酰胺、視黃醇、玻尿酸等），請?jiān)敿?xì)闡述其化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并說明其主要的化學(xué)作用機(jī)理以及如何在配方設(shè)計(jì)中利用這些化學(xué)特性來實(shí)現(xiàn)其預(yù)期功效。五、在化妝品生產(chǎn)過程中，例如乳化或滅菌環(huán)節(jié)，可能會發(fā)生哪些重要的化學(xué)變化？請選擇其中一個(gè)環(huán)節(jié)，詳細(xì)說明可能涉及的化學(xué)原理以及控制這些化學(xué)變化對保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。六、簡述化學(xué)分析技術(shù)（如滴定法、光譜法、色譜法等）在化妝品原料質(zhì)量控制、配方組分分析以及產(chǎn)品功效和安全性評價(jià)中的應(yīng)用。請舉例說明至少兩種不同的分析技術(shù)及其在化妝品檢測中的具體用途。七、防腐劑在化妝品配方中扮演著至關(guān)重要的角色。請選擇兩種常見的化妝品防腐劑（可以是合成防腐劑和天然防腐劑各一種），比較它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)類型、作用機(jī)理、使用限制以及在實(shí)際配方中可能需要考慮的化學(xué)配伍問題（如與pH、螯合劑等的相互作用）。八、假設(shè)你正在設(shè)計(jì)一款需要長期儲存（例如12個(gè)月）的透明爽膚水配方，其中主要活性成分是一種易氧化的有機(jī)化合物。請從化學(xué)穩(wěn)定性的角度，列舉至少三種關(guān)鍵成分的選擇原則，并簡述選擇這些成分背后的化學(xué)原理，以延緩活性成分的降解，確保產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的有效性。九、討論化學(xué)原理在解釋和改善化妝品使用感（膚感）方面的作用。請結(jié)合實(shí)例，說明如何通過調(diào)整配方中化學(xué)成分的種類、粒徑、相互作用等來優(yōu)化產(chǎn)品的觸感、吸收性或分布均勻性。十、化妝品的安全性評價(jià)離不開化學(xué)分析。請闡述化學(xué)分析方法（如元素分析、重金屬檢測、殘留溶劑測定等）在化妝品安全性評價(jià)中的具體作用。并討論在解讀這些化學(xué)檢測數(shù)據(jù)時(shí)，需要關(guān)注哪些關(guān)鍵的化學(xué)指標(biāo)及其可能存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。試卷答案一、表面活性劑分子具有雙親性，一端是親水基團(tuán)，另一端是疏水基團(tuán)。在化妝品配方中，它們能降低水的表面張力，使水與其他不相溶的油性成分混合形成乳液或懸浮液；或在界面處吸附，形成保護(hù)膜防止水相成分流失或油相成分氧化；還可以通過改變粒子表面電荷或親疏水性來影響分散體系的穩(wěn)定性。HLB值（親水親油平衡值）是衡量表面活性劑親水性和疏油性相對大小的指標(biāo)。低HLB值（<8）的表面活性劑更親油，適合用于油包水（O/W）型乳化體系或作為油溶性添加劑的分散劑；高HLB值（>8）的表面活性劑更親水，適合用于水包油（W/O）型乳化體系或作為水溶性成分的潤濕劑或清潔劑。二、pH值對化妝品配方至關(guān)重要，因?yàn)樗苯佑绊懚喾N成分的化學(xué)性質(zhì)、溶解度、電離狀態(tài)以及配方的整體穩(wěn)定性。例如：對于酸類保濕劑（如透明質(zhì)酸），較低pH值可能增強(qiáng)其吸水能力，但也可能降低其化學(xué)穩(wěn)定性或引起刺激；對于堿類成分（如某些防腐劑或香精），過高pH值可能導(dǎo)致其分解失效或增加皮膚刺激性；對于金屬離子螯合劑（如EDTA），pH值影響其與金屬離子的結(jié)合能力，過高或過低pH值都可能導(dǎo)致螯合效果下降，從而影響防腐效果或催化活性物降解；對于活性物（如維生素C、煙酰胺、視黃醇），特定的pH范圍才能維持其最佳活性和穩(wěn)定性，偏離此范圍可能導(dǎo)致其快速降解而失去功效，甚至產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。因此，精確控制pH值是保證化妝品配方效果、安全性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。三、乳液在化妝品中普遍，因?yàn)樗鼈兡軌驅(qū)⒂秃退@兩種不互溶的液體混合，創(chuàng)造出如乳液、霜、凝膠等多種膏狀或液態(tài)產(chǎn)品形態(tài)，滿足不同的膚感和使用需求。乳液的穩(wěn)定性取決于界面膜的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)。主要影響因素包括：表面活性劑的種類與數(shù)量（形成穩(wěn)定界面膜）、HLB值（影響膜結(jié)構(gòu)）、電解質(zhì)（影響雙電層厚度和界面膜電荷，過高濃度可能破壞膜）、高分子增稠劑/穩(wěn)定劑（增加粘度，減緩液滴聚集和沉降）、親水親油性粒子（如二氧化硅，提供架橋作用）、溫度（影響粘度和界面膜強(qiáng)度）、以及配方中其他成分的相互作用。破壞乳液穩(wěn)定性的常見化學(xué)原因包括：pH值劇烈變化導(dǎo)致表面活性劑性質(zhì)改變或水解；高價(jià)陽離子（如鈣、鎂離子）與膠體粒子或表面活性劑發(fā)生作用，破壞雙電層或形成不溶性沉淀；某些成分（如醇類、酶）破壞界面膜結(jié)構(gòu)；氧化或光解導(dǎo)致表面活性劑或其他穩(wěn)定劑分解失效。物理原因則包括：長時(shí)間靜置導(dǎo)致的重力沉降、劇烈搖晃或剪切破壞界面膜結(jié)構(gòu)。四、以維生素C（抗壞血酸）為例：其化學(xué)結(jié)構(gòu)為具有烯二醇結(jié)構(gòu)的有機(jī)酸，包含一個(gè)羥基和一個(gè)二烯醇基。其核心化學(xué)作用機(jī)理在于其還原性。還原型維生素C能夠有效清除皮膚中的自由基（如超氧陰離子、羥自由基），中斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而起到抗氧化、抗衰老作用。同時(shí)，它也能作為電子供體，參與酪氨酸酶催化黑色素生成的過程，從而抑制黑色素形成，達(dá)到美白效果。在配方設(shè)計(jì)中，利用其化學(xué)特性需要考慮：其極易被氧化，因此配方需采用無色、無氧、避光的環(huán)境和容器進(jìn)行配制；常與抗氧劑（如EDTA、抗壞血酸棕櫚酸酯）和金屬離子螯合劑（如EDTA）聯(lián)用，以穩(wěn)定其還原性；其水溶性較差，常以鈉鹽（L-抗壞血酸鈉）或螯合形式存在以提高溶解度和穩(wěn)定性；其pH值敏感性較高，最佳pH范圍在酸性（pH3.5-6.5），在此范圍內(nèi)活性最強(qiáng)且穩(wěn)定，過高pH易分解。因此，配方設(shè)計(jì)需將pH值、光照、氧氣、金屬離子等因素綜合考慮，以最大化其美白和抗氧功效。五、在化妝品生產(chǎn)過程中，乳化環(huán)節(jié)可能發(fā)生的化學(xué)變化主要包括：高溫或長時(shí)間攪拌可能導(dǎo)致某些熱敏性成分（如維生素、酶、部分香精）分解或失活；乳化劑在高溫或特定pH下可能發(fā)生水解或結(jié)構(gòu)變化，影響其乳化能力和穩(wěn)定性；油脂在高溫下可能發(fā)生氧化、水解或聚合等變質(zhì)反應(yīng)；pH值在乳化過程中的波動可能影響配方中其他成分的化學(xué)狀態(tài)。滅菌環(huán)節(jié)（如高溫高壓滅菌、紫外線照射）可能導(dǎo)致的化學(xué)變化包括：高溫高壓可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、維生素破壞、油脂氧化酸敗、色素降解或褪色；紫外線可能引起光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致某些成分（如香精、防腐劑、色素）發(fā)生光解、聚合或異構(gòu)化，產(chǎn)生不良?xì)馕痘蚪档凸πА？刂七@些化學(xué)變化的重要性在于：確保產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的化學(xué)成分安全、有效；保證產(chǎn)品的感官品質(zhì)（色澤、氣味、膚感）穩(wěn)定；防止因化學(xué)變化產(chǎn)生有害物質(zhì)，確保產(chǎn)品的最終使用安全。六、化學(xué)分析技術(shù)在化妝品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。滴定法常用于測定酸堿滴定值（如總酸度、總堿度）、表面活性劑的含量或pH值。例如，用氫氧化鈉滴定測定化妝品中檸檬酸的含量，或用酚酞指示劑測定某些化妝品的pH值。光譜法（如UV-Vis、紅外IR、熒光光譜）可用于定性或定量分析：UV-Vis光譜可檢測活性物（如維生素C、煙酰胺）或某些助劑（如防腐劑、抗氧化劑）的存在與含量；紅外IR光譜可用于鑒別原料（如油脂、醇類、酯類）或檢測水分；熒光光譜可用于檢測某些天然活性物（如姜黃素）或進(jìn)行成分追蹤。色譜法（如GC、HPLC）是分離和分析復(fù)雜混合物的重要手段：GC可用于分析香精成分、殘留溶劑或某些小分子有機(jī)物；HPLC則常用于分析水溶性維生素、氨基酸、防腐劑、美白成分（如熊果苷、曲酸）等。這些技術(shù)為原料質(zhì)量控制（確保成分符合標(biāo)準(zhǔn)）、配方組分分析（了解配方構(gòu)成）、產(chǎn)品有效性評價(jià)（檢測活性物含量）以及安全性檢測（篩查有害物質(zhì)如重金屬、微生物代謝產(chǎn)物）提供了可靠依據(jù)。七、選擇防腐劑：1.合成防腐劑：咪唑烷基脲（DiazolidinylUrea）。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為五元環(huán)含氮化合物。作用機(jī)理是釋放甲醛或其衍生物，與蛋白質(zhì)反應(yīng)使微生物蛋白質(zhì)變性失活。使用限制包括：甲醛釋放量有限制，可能引起皮膚過敏或刺激；不適用于眼部或黏膜產(chǎn)品；與其他還原性物質(zhì)共存時(shí)可能失效?；瘜W(xué)配伍問題：pH值升高會降低其防腐效率；與螯合劑（如EDTA）共存時(shí)，會螯合掉金屬離子，削弱其與蛋白質(zhì)的結(jié)合能力，需提高用量；與某些陽離子表面活性劑或多價(jià)醇類可能發(fā)生反應(yīng)而降低活性。2.天然防腐劑：迷迭香提取物（RosmarinicAcid或其衍生物，主要活性成分為丁香酚、香芹酚等萜烯類化合物）。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為酚酸類化合物。作用機(jī)理主要是通過其含有的酚羥基，與微生物細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)或脂質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能；同時(shí)其含有的萜烯類成分具有抗菌、抗真菌作用。使用限制包括：抑菌譜相對較窄，對某些革蘭氏陰性菌和酵母效果較差；穩(wěn)定性可能受pH、光照、氧氣影響；成本相對較高。化學(xué)配伍問題：pH值對其活性有影響，酸性環(huán)境通常更有效；可能與某些光敏性成分發(fā)生相互作用；對某些金屬離子敏感。在選擇和使用時(shí)，需根據(jù)產(chǎn)品特性、環(huán)境條件、法規(guī)要求綜合考慮。八、設(shè)計(jì)長期儲存的透明爽膚水配方，需優(yōu)先考慮活性成分的化學(xué)穩(wěn)定性。關(guān)鍵成分選擇原則及化學(xué)原理如下：1.選擇高穩(wěn)定性的活性成分：選用化學(xué)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定、不易氧化或水解的活性物，例如某些植物提取物（如綠茶提取物，富含穩(wěn)定酚類物質(zhì)）或螯合型活性物（如甘草提取物中的甘草酸，含有鄰位羥基和羧基，能螯合金屬離子，自身穩(wěn)定性較好）?；瘜W(xué)原理：避免選用易分解的化合物，從源頭上減少降解風(fēng)險(xiǎn)。2.添加高效且穩(wěn)定的抗氧劑：選擇對活性成分有針對性且自身穩(wěn)定性高的抗氧劑，如維生素E（生育酚）或其衍生物、茶多酚等。化學(xué)原理：通過提供氫原子或電子，捕獲活性成分周圍的自由基，中斷氧化鏈反應(yīng)，保護(hù)活性成分。3.選擇惰性且穩(wěn)定的防腐體系：選用不易與配方中其他成分發(fā)生反應(yīng)、在寬pH范圍內(nèi)穩(wěn)定且抑菌效果可靠的防腐劑，如苯氧乙醇（本身穩(wěn)定，分解產(chǎn)物無害）或與其他成分（如季銨鹽）復(fù)配的體系?；瘜W(xué)原理：確保在長期儲存過程中，防腐劑能持續(xù)有效抑制微生物生長，同時(shí)自身不發(fā)生分解或與活性成分反應(yīng)，從而保護(hù)整個(gè)配方體系的穩(wěn)定。此外，選擇低遷移性、化學(xué)惰性的包裝材料（如高密度聚乙烯瓶）也能有效隔絕氧氣和光線，進(jìn)一步保護(hù)配方。九、化學(xué)原理在改善化妝品使用感（膚感）方面作用顯著。例如：通過調(diào)整表面活性劑的類型和濃度來優(yōu)化產(chǎn)品的清潔力、溫和度和鋪展性。疏水性的表面活性劑提供清潔力但可能干燥，親水性或兩性表面活性劑則提供更溫和的清潔感和濕潤膚感?；瘜W(xué)原理：表面活性劑分子在皮膚表面形成的膜結(jié)構(gòu)和相互作用決定了產(chǎn)品的潤濕、鋪展和清潔感受。通過加入高分子聚合物（如聚丙烯酸酯、透明質(zhì)酸鈉）作為成膜劑或增稠劑，可以增加產(chǎn)品的粘度、觸感和附著力，使其感覺更豐潤、柔滑或形成持久膜?；瘜W(xué)原理：高分子鏈通過范德華力、氫鍵等相互作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，影響流變特性和皮膚觸感。通過選擇不同粒徑和表面改性的納米粒子（如二氧化硅、二氧化鈦），可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品的遮蓋力、透明度、光滑度和吸附能力?；瘜W(xué)原理：納米粒子的尺寸效應(yīng)、表面電荷和親疏水性影響其在皮膚上的鋪展、堆積和視覺感受。通過使用螯合劑（如透明質(zhì)酸鈉）調(diào)節(jié)配方中金屬離子的狀態(tài)，可以影響水合感受和產(chǎn)品穩(wěn)定性，進(jìn)而影響膚感?；瘜W(xué)原理：金屬離子可能催化某些成分降解或影響聚合物溶解度，螯合作用能改善水質(zhì)和產(chǎn)品穩(wěn)定性，間接影響膚感。十、化學(xué)分析方法在化妝品安全性評價(jià)中扮演關(guān)鍵角色。具體作用包括：1.元素分析：測定化妝品中必需元素（如鉀、鈉）的含量，以及限制元素（如鉛、砷、汞、鎘）的限量是否符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)原理：通過原子吸收光譜（AAS）、電感耦合等離子體光譜（ICP-OES/MS）等技術(shù)，檢測樣品中特定元素的原子或離子。2.重金屬檢測：使用ICP-MS、石墨爐原子吸收光譜（GFAAS）等高靈敏度方法檢測鉛、砷、汞、鎘等有毒重金屬的含量，評估產(chǎn)品是否存在潛在毒性風(fēng)險(xiǎn)?；瘜W(xué)原理：利用原子化過程將樣品中的重金屬元素轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)原子，然后通過檢測其發(fā)射的等離子體或吸收的特征譜線進(jìn)行定量。3.殘留溶劑測定：使用氣相色譜法（GC）結(jié)合火焰離子化檢測器（FID）或質(zhì)譜檢測器（MS），檢測化妝品生產(chǎn)過程中可能使用的有機(jī)溶劑（如乙醇、丙二醇、DMSO等）的殘留量，確保其低于安全限量?；瘜W(xué)原理：利用有機(jī)溶劑在氣相中具有良好的揮發(fā)性和在色譜柱上與固定相的選擇性吸附差異，進(jìn)行分離和檢測。4.pH值測定：使用pH計(jì)檢測成品或原料的酸堿度，確保其在安全范圍內(nèi)，避免對皮膚或眼睛造成刺激?；瘜W(xué)原理：利用pH電極測量溶液中氫離子活