پلی سوربات (Polysorbate)ها یا توئین (Tween) ها، ترکیبات شیمیایی با خواص امولسیفایری و آمفی‌فیلیک هستند که در صنایع مختلف از جمله غذایی، دارویی، آرایشی و بیوتکنولوژی کاربرد دارند. این ترکیبات به دلیل قابلیت‌های حل‌کنندگی، پایداری و ایجاد مخلوط‌های یکنواخت روغن و آب، در محصولات متنوعی از بستنی تا داروهای تزریقی نقش کلیدی دارند. اما آیا این مواد واقعاً بی‌خطرند؟ با وجود نگرانی‌ها درباره ناخالصی‌ها و حساسیت‌های پوستی، پلی سوربات‌ها در مقادیر استاندارد ایمن شناخته شده‌اند. در این مقاله، علاوه بر توضیح ویژگی‌های شیمیایی پلی سوربات‌ها، به بررسی انواع مختلف آن‌ها، کاربردهای ویژه و تفاوت‌های میان توئین ۲۰ و ۸۰ پرداخته‌ایم تا شما را با این ماده مهم و پیچیده بیشتر آشنا کنیم.
آیا می‌خواهید بدانید پلی سوربات‌ها چگونه در صنایع مختلف تاثیر می‌گذارند و چرا باید در استفاده از آن‌ها دقت کنیم؟ ادامه مطلب را بخوانید.
ماهیت و ساختار پلی سوربات‌ها
پلی سوربات‌ها به عنوان سورفکتانت‌های غیر یونی طبقه‌بندی می‌شوند. به این معنی که بخش آبدوست (هیدروفیلیک) آن‌ها فاقد بار الکتریکی است. این ترکیبات آمفی‌فیلیک هستند، یعنی ساختاری دوگانه دارند که هم شامل بخش آبدوست (سر قطبی) و هم بخش چربی‌دوست (هیدروفوبیک، دم هیدروکربنی غیر قطبی) می‌شود. این ویژگی آمفی‌فیلیک به آن‌ها اجازه می‌دهد تا کشش سطحی بین دو ماده را کاهش داده و به مخلوط شدن موادی که به طور طبیعی با هم ترکیب نمی‌شوند، مانند روغن و آب، کمک کنند.
ساختار اصلی پلی سوربات ها از واکنش سوربیتول (یک الکل قندی) با اتیلن اکسید و استرهای اسید چرب به دست می‌آید. آن‌ها با اصلاح استرهای سوربیتان با اتیلن اکسید در راکتورهای تحت فشار تولید می‌شوند؛ فرآیندی که اتوکسیلاسیون نام دارد. ساختار مولکولی پلی سوربات‌ها شبیه به فسفولیپید هایی است که غشاهای سلولی را تشکیل می‌دهند، با این تفاوت که فسفولیپید ها معمولاً دو دم هیدروفوبیک دارند.
وقتی پلی سوربات‌ها در آب حل می‌شوند، مولکول‌های آمفی‌فیلیک آن‌ها خودآرایی کرده و ساختارهایی به نام میسل تشکیل می‌دهند، که در آن‌ها بخش‌های آبدوست به سمت بیرون (آب) و بخش‌های چربی‌دوست به سمت داخل قرار می‌گیرند. هسته هیدروفوبیک میسل می‌تواند به مناطق هیدروفوبیک پروتئین‌ها متصل شده و آن‌ها را در محلول‌های آبی محلول کند. حداقل غلظت مورد نیاز برای تشکیل میسل در دمای مشخص، غلظت بحرانی میسل (CMC) نامیده می‌شود. پلی سوربات‌ها به طور کلی CMC بسیار پایینی دارند.
انواع پلی سوربات‌ها (توئین‌ها)
پلی سوربات‌ها انواع مختلفی دارند که با اعدادی مانند ۲۰، ۴۰، ۶۰ و ۸۰ مشخص می‌شوند. تفاوت اصلی بین این انواع به نوع اسید چرب متصل شده در ساختار آن‌ها برمی‌گردد.
- پلی سوربات ۲۰ (توئین ۲۰): از مونولورات (استر اسید لوریک) ساخته می‌شود. مایعی شفاف تا زرد کم‌رنگ و چسبناک است. HLB آن حدود ۱۶.۷ است. آبدوست‌تر از انواع ۶۰ و ۸۰ است.
- پلی سوربات ۴۰: از مونوپالمیتات (استر اسید پالمیتیک) ساخته می‌شود. ممکن است در برخی مناطق به سختی یافت شود.
- پلی سوربات ۶۰: از مونو استئارات (استر اسید استئاریک) ساخته می‌شود. می‌تواند نیمه جامد باشد. HLB آن بین ۹ تا ۱۱ یا حدود ۱۴.۹ گزارش شده است.
- پلی سوربات ۸۰ (توئین ۸۰): از مونولئات (استر اسید اولئیک) ساخته می‌شود. مایعی چسبناک به رنگ زرد متمایل به کهربایی، نارنجی یا قهوه‌ای تیره است. HLB آن حدود ۱۵ است.
عدد ۲۰ بعد از “پلی اکسی اتیلن” در نام شیمیایی، به تعداد کل گروه‌های اتیلن اکسید در مولکول اشاره دارد.
کاربردهای انواع پلی سوربات
پلی سوربات ها به دلیل خواص امولسیفایری، پایدارکنندگی و حل‌کنندگی خود در طیف وسیعی از صنایع به کار می‌روند:
- صنایع غذایی: به عنوان امولسیفایر برای مخلوط کردن و پایدار کردن مخلوط‌های روغن و آب در محصولاتی مانند بستنی (جلوگیری از تشکیل بلورهای یخ، بهبود بافت نرم و مقاومت در برابر ذوب)، سس سالاد و سس‌ها، محصولات پخته شده (بهبود خمیر، حجم و ماندگاری)، طعم دهنده های نوشیدنی و شکلات استفاده می‌شوند. پلی سوربات ۸۰ یک افزودنی غذایی مستقیم تأیید شده توسط FDA است، در حالی که پلی سوربات ۲۰ یک افزودنی غذایی غیر مستقیم تعریف شده است.
- صنایع آرایشی و بهداشتی: بسیار پرکاربرد هستند و به عنوان امولسیفایر برای ترکیب روغن‌ها (عطری یا اسانسی) با مواد پایه آب در محصولاتی مانند کرم‌ها، لوسیون‌ها، شامپوها، نرم‌کننده‌ها و پاک‌کننده‌های صورت به کار می‌روند. آن‌ها به بهبود بافت، یکنواختی و پخش شدن محصول روی پوست کمک می‌کنند. همچنین در محصولات حمام مانند بمب حمام و حباب‌ساز برای کمک به پراکندگی روغن‌ها در آب وان استفاده می‌شوند. آن‌ها می‌توانند به عنوان پاک‌کننده ملایم عمل کنند و خاصیت سخت سایر سورفکتانت‌ها را کاهش دهند.
- صنایع دارویی: به عنوان ماده کمکی در فرمولاسیون داروها برای افزایش حلالیت داروهای کم‌حلال، پایدار کردن امولسیون‌ها و سوسپانسیون‌ها، و به عنوان امولسیفایر یا عامل پراکندگی در داروهای تزریقی، واکسن‌ها، قطره‌های چشمی، داروها و مکمل‌های خوراکی حاوی ویتامین، و برخی داروهای خاص (مانند آمیودارون برای بی‌نظمی ضربان قلب و داروهای استروژنی) به کار می‌روند. آن‌ها همچنین می‌توانند به عنوان محافظ بیولوژیکی از مولکول‌های پروتئین در محصولات دارویی جلوگیری کنند.
- آزمایشگاه و بیوتکنولوژی: به عنوان شوینده غیر یونی برای لیز کردن سلول‌ها، استخراج پروتئین ها (به ویژه پروتئین‌های غشایی) بدون دناتوره کردن آن‌ها، کاهش اتصال غیر اختصاصی آنتی بادی‌ها در روش‌هایی مانند وسترن بلات و الایزا، و در شناسایی سویه‌های باکتریایی کاربرد دارند.
- صنایع دیگر: به عنوان عامل مرطوب‌کننده در تولید منسوجات، بهبود پخش‌پذیری و پایداری در رنگ‌ها و پوشش‌ها، و در فرآوری فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تفاوت بین توئین ۲۰ و توئین ۸۰
این دو عضو رایج پلی سوربات‌ها، با وجود شباهت‌ها، تفاوت‌های مهمی در کاربرد دارند:
- اسید چرب: توئین ۲۰ حاوی اسید لوریک و توئین ۸۰ حاوی اسید اولئیک است.
- قدرت امولسیفایری: توئین ۸۰ به دلیل داشتن زنجیره پلی اتوکسیله بلندتر، امولسیفایر قوی‌تری محسوب می‌شود و برای مخلوط کردن روغن های سنگین تر با آب مناسب تر است. توئین ۲۰ برای روغن‌های سبک‌تر مانند روغن‌های عطری یا اسانسی کاربرد بهتری دارد.
- حلالیت: توئین ۸۰ معمولاً حلالیت کمی بیشتری در آب دارد و بهتر می تواند با مقادیر بیشتری از روغن ها و چربی ها مخلوط شود، در حالی که توئین ۲۰ حلالیت بیشتری در آب و حلالیت کمتری در روغن دارد.
- کاربردهای رایج: توئین ۲۰ بیشتر در محصولات آرایشی و بهداشتی و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود، در حالی که توئین ۸۰ به‌خصوص در صنایع غذایی، دارویی و آزمایشگاه‌های بیوشیمی رایج‌تر است.
- ظاهر: توئین ۸۰ مایعی ویسکوز به رنگ زرد تیره یا کهربایی است، در حالی که توئین ۲۰ مایعی شفاف تا زرد کم‌رنگ‌تر است.
- قابلیت جایگزینی: در بسیاری موارد می‌توان آن‌ها را جایگزین یکدیگر کرد، اما ممکن است در برخی کاربردها (مانند مطالعات درون‌تنی یا تأثیر بر رنگ محصول نهایی) تفاوت‌ها اهمیت پیدا کنند.
به طور کلی:
- توئین 20 بیشتر در محصولات مراقبت از پوست و مو، شامپوها، ژل ها و کرم ها استفاده می شود. این ماده به دلیل خواص نرم‌کنندگی و مرطوب کنندگی‌اش، می تواند به بهبود وضعیت پوست کمک کند.
- توئین 80 معمولاً در صنایع دارویی برای حل کردن داروهای کم‌حلال در آب، در محصولات آرایشی و بهداشتی برای ایجاد امولسیون ها و در صنایع غذایی به‌عنوان یک ماده پایدارکننده امولسیون استفاده می شود.
ایمنی و نگرانی‌ها
پلی سوربات‌ها به طور کلی توسط سازمان‌های نظارتی مانند FDA و EFSA ایمن شناخته شده‌اند (GRAS). با این حال، نکاتی در خصوص ایمنی آن‌ها مطرح شده است:
- استفاده در مقادیر بالا می‌تواند باعث تحریک و حساسیت پوستی، جوش و آکنه قارچی شود. این مسئله به‌خصوص در پوست‌های حساس رخ می‌دهد. واکنش‌های شدیدتر مانند آنافیلاکسی نادر هستند.
- نگرانی در مورد وجود ناخالصی ۱،۴-دی اکسان، که یک ماده شیمیایی خطرناک و احتمالا سرطان‌زا است، در طول فرآیند اتوکسیلاسیون وجود دارد. با این حال، منابع تأکید می‌کنند که فرآیندهای تولید به شدت تحت نظارت هستند تا از عدم وجود یا پایین بودن سطح این ناخالصی در محصول نهایی اطمینان حاصل شود.
- برخی منابع به صورت مستقیم مضراتی مانند لخته شدن خون، حمله قلبی و رشد تومور را برای این ماده ذکر کرده‌اند، اما منابع دیگر نگرانی درباره سرطان‌زایی را به وجود ناخالصی ۱،۴-دی اکسان در اثر فرآیند تولید مرتبط می‌دانند. سطح ناخالصی در محصول نهایی پایین گزارش شده و همین امر باعث ایمن بودن استفاده از آن می‌شود.
- در موارد نادر، توئین ۸۰ ممکن است نسبت به توئین ۲۰ باعث حساسیت‌های بیشتری شود، به‌خصوص در داروهایی که به صورت تزریقی مصرف می‌شوند.
- برخی تولیدکنندگان در صنایع خاص (مانند بمب حمام) ممکن است به دلیل چالش در یافتن منابع فاقد روغن نخل برای پلی سوربات ۸۰، از استفاده از آن خودداری کرده و فرمولاسیون خود را تغییر دهند.
نگهداری و جابجایی
برای اطمینان از ایمنی و حفظ کیفیت پلی سوربات ها، باید نکات زیر را رعایت کرد:
- در مکانی خنک و خشک با تهویه مناسب و دور از شعله آتش نگهداری شوند.
- از نور مستقیم خورشید و یخ‌زدگی محافظت شوند. دمای نگهداری بین ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد توصیه می‌شود.
- درب ظروف حاوی محصول باید محکم بسته نگه داشته شود.
- از وسایل ضد جرقه و ضد انفجار استفاده شود.
- پس از دست زدن به محصول، دست‌ها شسته شوند.
- در صورت تماس با پوست یا چشم، محل تماس با آب شسته شود و در صورت بروز تحریک به پزشک مراجعه شود. در صورت استنشاق، به هوای تازه منتقل شود.
- از ظروف پلاستیکی یا فلزی مناسب استفاده شود و از ظروف شیشه‌ای خودداری شود. بر روی ظروف تاریخ و نام محصول درج شود.
- از نگهداری در ظروف زنگ‌زده یا فرسوده خودداری شود و تاریخ انقضا بررسی شود.
- در صورت نشت، از مواد جاذب استفاده کرده و محل را با آب شستشو دهید.
خواص پلی سوربات 20 در صابون سازی
- امولسیون‌سازی: پلی سوربات 20 به امولسیون کردن روغن و آب کمک می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که روغن‌ها به طور یکنواخت در فرمولاسیون صابون پراکنده شوند و از جدا شدن فازهای مختلف جلوگیری شود.
- بهبود کف: این ماده به بهبود کیفیت کف صابون کمک می‌کند، کف حاصل از صابون‌های حاوی توئین 20 نرم‌تر و پایدارتر است و به شکل یکنواخت‌تری توزیع می‌شود.
- کمک به توزیع مواد معطر و رنگی: در فرمولاسیون های حاوی مواد معطر و رنگی، پلی سوربات 20 کمک می‌کند تا این مواد به‌طور همگن در سراسر محصول توزیع شوند و از جدایش جلوگیری می‌کند.
- سازگاری با دیگر سورفکتانت‌ها: پلی سوربات 20 می‌تواند با سایر سورفکتانت‌ها مانند کوکامیدو پروپیل بتائین یا لورامید ترکیب شود و خواص پاک‌کنندگی و کف‌زایی را تقویت کند.
- کاهش چربی‌های باقی‌مانده: این ماده کمک می‌کند تا چربی‌های اضافی از روی پوست یا موها به راحتی شسته شوند و در عین حال به پوست نرمی و لطافت می‌بخشد.
پلی سوربات 20 معمولاً در صابون‌های فرایند سرد، صابون‌های مایع و محصولات آرایشی مانند لوسیون‌ها و شامپوها استفاده می‌شود. در صابون‌های جامد، این ماده به عنوان امولسیون‌کننده و تثبیت‌کننده کف عمل کرده و به کیفیت کلی محصول کمک می‌کند.
خواص پلی سوربات 20 برای پوست
- ملایم و بدون تحریک: پلی سوربات 20 ماده‌ای ملایم و غیر تحریک‌کننده است که برای پوست حساس مناسب است. از آنجا که این ماده با پوست به خوبی سازگار است، می‌تواند در فرمولاسیون‌های مخصوص پوست های حساس نیز استفاده شود.
- جلوگیری از خشکی پوست: با وجود خاصیت تمیزکنندگی، پلی سوربات 20 به خشک نشدن پوست کمک می کند و از حذف بیش از حد روغن‌های طبیعی پوست جلوگیری می‌کند.
- بهبود جذب مواد مغذی: توئین 20 به پوست کمک می‌کند تا مواد مغذی و مواد فعال دیگر (مانند عصاره‌ها و ویتامین‌ها) به شکل بهتری جذب شوند.
- ایجاد احساس نرمی و لطافت: به دلیل خواص نرم‌کنندگی، صابون های حاوی پلی سوربات 20 پس از استفاده حس نرمی و لطافت را به پوست می بخشند.
سوربیتان سسکوئولیت (Sorbitan Sesquioleate)
سوربیتان سسکوئولیت (Sorbitan Sesquioleate)، یک مولکول عمدتاً دوستدار روغن که به آب و روغن کمک می کند تا به خوبی با هم مخلوط شوند، معروف به امولسیون ساز. به خودی خود می تواند امولسیون های آب در روغن ایجاد کند (زمانی که قطرات آب در روغن پراکنده می شوند) اما بیشتر در کنار امولسیفایرهای آب دوست برای ایجاد کرم های روغن در آب خوب و صاف استفاده می شود. همچنین می تواند به عنوان یک عامل مرطوب کننده و پخش کننده عمل کند که به ذرات نامحلول مانند رنگدانه های رنگی یا ضد آفتاب های معدنی (زینک اکسید/ تیتانیوم دی اکسید) کمک می کند تا خوب و حتی در مایعات پخش شوند.
سوربیتان ایزواستئارات چیست؟
سوربیتان ایزواستئارات (Sorbitan Isostearate)، یک ماده کمکی مفید که به آب و روغن کمک می کند تا به خوبی با هم مخلوط شوند، معروف به امولسیفایر. مخصوصاً برای کرم های محافظ، مراقبت از کودک و نرم کننده های عمومی توصیه می شود.
همچنین به پراکندگی ذرات نامحلول (رنگدانه های رنگی یا ضد آفتاب زینک اکسید/ تیتانیوم دی اکسید) به خوبی و حتی در فرمول های آرایشی کمک می کند.
جمع‌بندی
پلی سوربات ها (توئین ها) سورفکتانت های غیر یونی آمفی فیلیک و امولسیفایرهای بسیار متنوعی هستند که از سوربیتول، اتیلن اکسید و اسیدهای چرب مشتق می شوند. انواع مختلف آن‌ها (۲۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰) بر اساس نوع اسید چرب متصل متفاوت بوده و هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. این ترکیبات نقش حیاتی در ترکیب و پایدارسازی مخلوط های روغن و آب در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی و آزمایشگاه ها ایفا می کنند. با وجود نگرانی های مطرح شده در خصوص ناخالصی های فرآیند تولید در مقادیر بالا، پلی سوربات ها به طور کلی برای استفاده در مقادیر استاندارد و با رعایت شرایط نگهداری، ایمن تلقی می شوند.
