Chất nhũ hóa, chất hoạt động bề mặt và độ cân bằng ưa nước – kị nước (HLB) không phải là khái niệm mới. Chúng đã được nhắc tới không ít lần khi nói về mỹ phẩm, thậm chí cả trong ngành thực phẩm. Nhưng thực tế không phải ai trong chúng ta cũng biết rõ về những kiến thức được Tiến sĩ Elham Eghbali, người có 20 năm kinh nghiệm trong ngành mỹ phẩm, đưa ra dưới đây.
Tất cả chất nhũ hóa (emulsifier) là chất hoạt động bề mặt (surfactant)
Chúng ta đều biết rằng nước và dầu không tan vào nhau. Để trộn lẫn hai pha này người ta sử dụng chất hoạt động bề mặt. Một chất hoạt động bề mặt, hay một tác nhân hoạt động bề mặt, có cả đầu ưa nước (còn gọi là phần phân cực) và đầu ưa dầu (không phân cực) trong cùng một phân tử. Phần phân cực sẽ tạo liên kết hidro với chất ưa nước (hydrophilic), trong khi phần không phân cực sẽ tạo lực van der Waals và liên kết với chất ưa dầu (lipophilic).
Vậy tại sao chúng ta lại dùng thuật ngữ “chất hoạt động bề mặt” ở đây mà không dùng “chất nhũ hóa”? Về cơ bản hai chất này có thể được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng thực tế vẫn có một ranh giới giữa chúng. Chất hoạt động bề mặt là thành phần giúp giảm sức căng bề mặt giữa hai chất lỏng, giúp nước và dầu hòa tan vào nhau. Còn chất nhũ hóa là một phần trong hệ thống các chất hoạt động bề mặt. Có thể hiểu nôm na chất hoạt động bề mặt là một gia đình lớn, và chất nhũ hóa là một thành viên trong gia đình đó.
Cân bằng ưa nước – ưa béo (HLB)
Vậy HLB thực sự là gì? Tính ưa nước, kị nước (hay còn gọi là ưa dầu) của một chất hoạt động bề mặt được đặc trưng bởi một thông số gọi là độ cân bằng ưa nước – kị nước (Hydrophilic Lipophilic Balance – HLB). Hệ thống này được Griffin đưa ra hơn 60 năm trước và sau đó được Davies mở rộng. Theo Griffin và Davies, mỗi chất hoạt động bề mặt có thang giá trị HLB từ 0 đến 20. Trong đó, giá trị HLB bằng 0 tương ứng với một phân tử ưa béo hoàn toàn, và 20 tương ứng với một phân tử ưa nước hoàn toàn. Trong khoảng từ 0 – 20, tùy thuộc vào giá trị HLB mà các chất hoạt động bề mặt sẽ có đặc tính và ứng dụng biến đổi khác nhau, từ một tác nhân làm ướt (chẳng hạn làm ướt bột trong dầu) cho đến hòa tan (ví dụ hòa tan một loại dầu thơm trong nước).
Tại sao nên bỏ qua HLB?
Mỗi thành phần có một chỉ số HLB nhất định để quá trình nhũ hóa diễn ra. Ví dụ, cetyl alcohol cần có chỉ số HLB khoảng 15,5, trong khi đó con số này của dầu hạt cây gai dầu cần để có thể nhũ hóa trong nước là 7. Để đạt được giá trị HLB cần thiết cho một hỗn hợp nhất định của cetyl alcohol và dầu hạt cây gai dầu, chúng ta cần phải tính chung tất cả giá trị HLB của hai chất này, dựa trên giá trị HLB phù hợp của riêng từng chất.
Trong công thức của mỹ phẩm tự nhiên và hữu cơ, chúng ta chủ yếu sẽ dùng dầu thực vật (chỉ số HLB yêu cầu khoảng từ 6 – 8), este của axit béo (HLB yêu cầu khoảng 12), rượu béo (fatty alcohol) và axit béo có nguồn gốc tự nhiên (HLB yêu cầu khoảng 14 – 15). Vậy tại sao chúng ta nên bỏ qua giá trị HLB chung của một hỗn hợp nhất định?
Đó là vì những lý do sau:
- Hệ thống HLB về cơ bản được tạo ra cho các dẫn xuất polyethylene glycol (PEG). Polyethylene glycol là một thành phần tổng hợp và không được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm thiên nhiên và hữu cơ.
- Hệ thống HLB chỉ có giá trị đối với các chất hoạt động bề mặt không ion. Trong khi đó, nhiều chất nhũ hóa có nguồn gốc thực vật và tự nhiên lại có một số đặc tính ion.
- Hệ thống HLB không hoàn toàn thích hợp với các chất nhũ hóa và chất hoạt động bề mặt hiện đại. Hầu hết các nhà cung cấp chất nhũ hóa hiện không đề cập đến bất kỳ giá trị HLB nào cho các chất nhũ hóa của họ, hoặc chỉ đề cập đến một giá trị gần đúng, hay một khoảng giá trị nào đó.
Đừng bận tâm về việc tính giá trị HLB cho các sản phẩm chăm sóc da tự nhiên
Chúng ta không cần phải mất thời giờ và tâm trí để tính toán giá trị HLB chung cho hỗn hợp các chất nhũ hóa khác nhau được dùng trong một sản phẩm nhất định. Bất cứ ai khuyến khích chúng ta tính HLB của chất nhũ hóa thì có thể đó là do họ chủ yếu làm việc với các chất nhũ hóa tổng hợp. Chúng ta không nhất thiết phải làm thế với mỹ phẩm tự nhiên. Tất cả những gì chúng ta cần biết là liệu chất nhũ hóa đó là nhũ hóa nước trong dầu hay dầu trong nước, và HLB gần đúng của nó để biết liệu nó có hoạt động tốt hơn cho các loại dầu, axit béo hoặc este béo hay không.
Hãy để lại hệ thống HLB cho những “con khủng long” trong ngành, những người vẫn pha trộn paraffin và silicon cùng với các chất nhũ hóa dạng PEG vốn rất cần HLB chính xác. Riêng với mỹ phẩm thiên nhiên và hữu cơ, chúng ta không cần phải quá bận tâm về HLB, thay vào đó hãy tạo ra niềm vui từ những công thức sáng tạo của bạn.
------------------------
Lưu ý: Dầu trong trường hợp này bao gồm tất cả các chất ưa mỡ khác nhau, từ paraffin cho đến silicone, chứ không chỉ riêng dầu thực vật.