泡沫是怎樣製造的?

2021-01-21 手機鳳凰網

表面活性劑的歷史進程。

文｜朱不換

當代人生活在泡沫裡。一個人從早上起床，到夜晚入睡，身體要被各種泡沫清洗三遍以上。

而且，包裹過人體的大部分泡沫都來自同一種化學物質 —— 月桂醇硫酸酯鈉。

你下了床去刷牙，牙膏的重要成分是月桂醇硫酸酯鈉。用漱口水漱口，大部分漱口水也含有月桂醇硫酸酯鈉。

吃飯前你在手上抹了一把洗手液洗手，洗手液的去汙成分是月桂醇硫酸鈉。吃完飯你把餐具放進洗碗池/洗碗機，看一眼洗潔精，洗潔精的成分也是月桂醇硫酸鈉。

晚上回到家你準備洗個澡，沐浴液的主要成分：月桂醇硫酸鈉。洗髮水的主要成分也一樣。

你把髒衣服扔進洗衣機，洗衣液的主要表面活性劑往往也是月桂醇硫酸鈉。

還有不少家用洗滌劑在成分表只註明了「表面活性劑」而未具體寫明，其實際成分往往也來自月桂醇硫酸鹽家族。

這個名稱拗口卻無所不在的化學製劑到底是什麼東西？它到底安全嗎？

表面活性劑是啥

我們先來看第一個問題。

簡單地說，月桂醇硫酸鈉是一種表面活性劑。實際上，我們日常用到的絕大部分清潔劑的主要成分都是表面活性劑，有的還會另外添加一些助洗劑、潤溼劑等。

· 月桂醇硫酸鈉的分子結構

表面活性劑分子都有一個親水的頭和親脂肪的尾巴。這樣，當表面活性劑溶解於水中並達到一定濃度時，就會自髮結合起來形成膠束，把水中的油脂微粒包裹起來，從衣物表面脫開，從而實現脫油去汙的效果。

而表面活性劑的另一個功能是，它會降低水的表面張力，增加水中氣泡的彈性和泡壁的楔裂壓，令水中更容易生成和維持空氣泡沫。

· 泡沫的微觀結構中，氣泡與氣泡之間的泡壁是靠（d）中的表面活性劑分子的調節維持來實現穩定

這些泡沫本身沒有清潔去汙功能，但它們能增加洗滌溶液與汙物的接觸機會。咕咕冒起的泡沫也會給用戶帶來視覺快感，讓人產生「洗滌劑正在發力」的感受。

聽起來很簡單。但在漫長歷史上，好用的表面活性劑產品一直是一種奢侈品。

昂貴的肥皂泡

在古代，人們清洗身體和衣物最常用的方式是捶打搓動，用物理暴力把汙物敲打出來。

· 洗衣棒槌

古代中國人會將草木灰、石灰、土鹼等放入水中生成較稀的鹼性溶液來洗衣。但這些鹼性溶液的去汙能力不強，而且會侵蝕衣物；對於人體皮膚來說，它們則過於刺激了。

有錢人有時使用豆粉和皂莢粉製品來洗澡洗衣，這是因為豆類和皂莢中都含有皂苷這種天然的表面活性劑。

· 煮豆漿時會產生大量泡沫，就是因為大豆中含有皂苷這種起泡物質

但大豆粉混合香料製成的清潔劑，造價不低。《紅樓夢》中也只是在吃螃蟹等場合，才用皂莢製成的香肥皂或綠豆面洗手去油：

鳳姐一面又要水洗了手，站在賈母跟前剝蟹肉。……又命小丫頭們去取菊花葉兒桂花蕊燻的綠豆面子，預備著洗手。

用豬胰臟和土鹼、皂莢粉等混合而成的胰子，也曾是現代肥皂之前的替代品。

· 清代奇方類編中記載的驅雀斑胰子丸製法

在西方，古埃及人發現動物脂肪和草木灰混合製成的土肥皂可以去汙，並傳給了羅馬人；但一般認為這種土肥皂並沒有經過充分皂化反應，腥臭難聞而去汙力不強。西羅馬帝國滅亡後，連這種土肥皂也從歐洲失傳了；只有東羅馬帝國的權貴才能享用。

直到公元七世紀，東羅馬帝國皇帝君士坦斯二世在泡澡時，被侍衛長用肥皂盒砸死。

· 君士坦斯二世洗澡時究竟是被肥皂盒還是木桶砸死仍存在爭議

此間鐵蹄踏入東羅馬帝國的阿拉伯人，則帶走了土肥皂技術，加以工藝改進，用較純的生石灰取代草木灰，造出了無異味、接近現代肥皂的硬肥皂。在十字軍東徵中，改良後的硬肥皂又傳回歐洲。

· 敘利亞的阿勒頗肥皂，在中世紀出口歐亞各地

這種阿拉伯式肥皂可能是最早量產的表面活性劑清潔品，不過在此後的數百年裡，肥皂都相當昂貴。傳統的阿勒頗肥皂，要經過數日的熬煮壓制，和長達半年到一年的陳化，才能製成。一塊傳統肥皂的人力成本可能不低於茅臺，當然不是普通人日常能消費起。直到 1853 年，英國人購買肥皂仍需要繳納高額的奢侈品稅。

· 18 世紀的歐洲肥皂生產作坊

直到 18、19 世紀之交，法國化學家尼古拉斯.勒布朗發明了工業化製備純鹼的方法，得以為肥皂提供大量高純度原料，而謝夫勒爾則弄清了動植物脂肪酸的結構，為肥皂工業提供了理論基礎。

· 勒布朗（1742-1806)）和謝夫勒爾（1786-1889)）可能是分別是史上最不幸和最幸福的法國化學家。勒布朗（左）雖然發明了兩步制鹼法，但獎金和工廠均被法國革命政府沒收，晚年吞槍自殺。謝夫勒爾（右）則趕上了法國工業革命的好時代，他活了 102 歲，在化工，醫學和繪畫理論領域取得廣泛成就

此後，肥皂生產才逐步實現工業化，開始了鋪天蓋地的生產。

· 寶潔公司在美國內戰時期向北軍供應蠟燭和肥皂發家，1879 年問世的象牙牌肥皂曾流行多年

現代肥皂的起泡能力超過傳統作坊肥皂。將一條高純度的現代肥皂放入微波爐加熱數分鐘，它自己就會吸收空氣和水，變成一大團奶油狀的泡沫。

不過，肥皂的缺點是，遇到硬水就會生成皂垢，粘在身體或衣物上；另一方面，當時肥皂中往往有較多的鹼性原料殘餘，腐蝕刺激性較強。

而下一代合成洗滌劑的發明，要靠戰爭帶來的改變。

一戰期間，德國因遭到協約國的禁運封鎖，脂肪短缺，沒有足夠的材料來造肥皂和紡織品洗滌劑。令德國化學家不得不研發肥皂的替代品。

1917 年，德國化學家弗裡茨·岡瑟成功實現了萘的烷基化和磺化，發現新物質具有更好的潤溼和起泡作用。1928-1932 年，漢高公司研發出第一款脂肪醇硫酸鹽的家用合成洗滌劑 Fewa。

· Fewa 的早期廣告中，即以大量泡沫為視覺賣點

此後至今的九十年間，儘管越來越多的表面活性劑被研發出來，以月桂醇硫酸酯鈉為代表的脂肪醇硫酸鹽產品由於低廉價格和強大的去油、起泡力，始終是日用洗滌用品的主流，統治了從洗手沐浴到洗衣洗碗的各大家用領域。

那麼，這些合成洗滌劑安全嗎？

合成洗滌劑安全嗎

1940 年代起，合成洗滌劑逐漸流行，全面取代肥皂。從那時起，各地小生產商和直銷組織對合成洗滌劑的質疑和謠言就不絕於耳。因為合成洗滌劑由大工廠生產，搶了許多小肥皂商的飯碗。

最常見的謠言是，月桂醇硫酸酯鈉（SLS）等家用合成洗滌劑致癌。不過，這些謠言沒什麼根據，大量實驗證明主流的合成洗滌劑按量使用並不會致癌。一些洗滌劑雖含有痕量的二噁烷致癌雜質，但數量也低於國內外標準，並不影響安全。

不過，人們對主流合成洗滌劑的疑惑並不是全無道理。

一方面，由於滾滾噴湧的泡沫對消費者來說極具視覺衝擊力，商家和許多消費者都把泡沫多少當成去汙力的直觀指標。然而實際上，洗滌劑的起泡能力和去汙能力之間並沒有必然聯繫。咕咕翻滾的泡沫為消費者提供的心理安慰，往往遠大於其去汙效果。

另一方面，儘管月桂醇硫酸酯鈉等主流洗滌劑並不致癌，但卻具有較高的皮膚和黏膜刺激性，在身體接觸後最好用清水衝洗乾淨。敏感體質的人更需要小心這類洗滌劑。

實際上，在對各種常用表面活性劑/清潔劑的刺激性測試中，月桂醇硫酸酯鈉的刺激性都屬於最高的一類。

根據 2013 年的一次測試，各種表面活性劑的刺激性按高低排序是：月桂醇硫酸鈉 >月桂醯穀氨酸鈉（SLGLU）>椰油醯基甲基牛磺酸鈉（SCMT），月桂醯基甘氨酸鈉（SLGLY），椰油基羥乙基磺酸鈉（SCI）>烷基聚葡萄糖苷（APG）。

· 用玉米蛋白 Zein 的溶解程度測試各種表面活性劑的刺激性

如果你的眼睛、皮膚或口腔黏膜經常紅腫疼痛，那可能說明月桂醇硫酸酯鈉的牙膏、沐浴露並不適合你。你最好購買採用低刺激性表面活性劑的清潔產品。

· 梅奧醫院網站建議口腔潰瘍患者避免使用含有月桂醇硫酸酯鈉的牙膏和漱口水

也有一些人因為這些擔憂，轉向了自製手工皂等主打天然的產品。不過，手工皂也繼承了傳統肥皂的缺點，一方面遇硬水易結垢，甚至會造成水管堵塞；另一方面，手工皂也像傳統肥皂一樣，可能因為皂化反應不充分而遺留鹼性物質，更容易腐蝕皮膚。手工皂是一種更文藝，但未必更安全的選擇。

部分參考資料：

[1]H. Verbeek, J. Falbe (eds.) Surfactants in Consumer Products: Theory, Technology and Application,Springer-Verlag Berlin Heidelberg (1987)

[2]http://www.detergentsandsoaps.com/detergents-history.html

[3]https://web.archive.org/web/20161116083148/http://www.chemistry.co.nz/surfactants.htm

[4]http://www.samuelfurse.com/2011/11/bubbles-bubbles-everywhere-but-not-a-drop-to-drink/

[5]http://www.eniscuola.net/en/2016/08/03/history-of-detergents/

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