110 臺灣菸酒招考無 無 台菸酒從業職員 化粧品製造 (化粧品原料學) 考古題詳解

核心觀念

本題主要考查三項觀念：

1. 界面活性劑的定義與兩親性結構。
2. 界面活性劑的分類：陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性型。
3. 洗髮精中各成分的功能，以及主要界面活性劑的搭配使用原理。

判斷配方成分是否為界面活性劑，應觀察其分子是否同時具有：

• 親水部分：可與水作用。
• 疏水部分：通常為長鏈烷基，可與油脂、皮脂作用。

這種兩親性使其能吸附於水與油、水與空氣等界面，降低界面張力，並形成膠束而產生清潔、乳化、起泡等效果。

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（一）界面活性劑的定義

界面活性劑是指能吸附於兩相界面，並降低界面張力或表面張力的物質。

其分子具有「親水基」與「疏水基」兩個性質不同的部分，因此又稱為兩親性分子。以洗髮精為例，疏水基可與頭皮及毛髮上的油脂結合，親水基則與水作用；沖水時，油脂可隨水流被帶走，達到清潔效果。

當界面活性劑濃度達到臨界膠束濃度，即 $CMC$（Critical Micelle Concentration）以上時，會在溶液中形成膠束。膠束通常將疏水基朝內、親水基朝外，使油脂被包覆於膠束內部而分散於水中。

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（二）界面活性劑的代表符號及意義

可用下列符號表示：

$$\bigcirc \; \sim\sim\sim\sim$$

其中：

• $\bigcirc$：代表親水基。
• $\sim\sim\sim\sim$：代表疏水基，通常為長鏈烷基或烴鏈。

也可繪成：

$$\underbrace{\bigcirc}_{\text{親水基}} - \underbrace{\sim\sim\sim\sim}_{\text{疏水基}}$$

此符號表示界面活性劑具有兩親性：

• 親水基朝向水相。
• 疏水基朝向油相，或與油脂、空氣接觸。

在形成膠束時，通常呈現如下排列：

$$\text{親水基朝外，疏水基朝內}$$

因此可將油脂包覆並分散在水中，產生清潔及乳化作用。

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（三）配方中的界面活性劑、種類及用途

題目所列成分中，屬於界面活性劑者有三種：

成分	界面活性劑類型	主要用途
Sodium Lauryl Sulfate	陰離子型	主要清潔、起泡
Cocamide DEA	非離子型	泡沫增強、增稠、助洗
Cocamidopropyl Betaine	兩性型	輔助清潔、穩定泡沫、降低刺激性

1. Sodium Lauryl Sulfate，SLS

Sodium Lauryl Sulfate 的親水基為硫酸酯鹽，帶負電荷，因此屬於陰離子型界面活性劑。

主要用途如下：

• 去除頭皮及毛髮上的皮脂與污垢。
• 產生豐富泡沫。
• 作為洗髮精的主要清潔成分。

其清潔力及起泡力強，但對皮膚及眼睛的刺激性也較高，使用濃度過高時可能造成乾燥、刺激或脫脂過度。

2. Cocamide DEA

Cocamide DEA 是椰子脂肪酸與二乙醇胺形成的脂肪酸二乙醇醯胺，屬於非離子型界面活性劑。

非離子型界面活性劑在水中不解離成帶電離子，因此受電解質及水質影響通常較小。

主要用途如下：

• 增強及穩定泡沫。
• 增加配方黏度。
• 協助其他界面活性劑發揮清潔作用。
• 改善洗髮精的使用觸感。

它通常不是洗髮精中主要的去污成分，而是作為輔助界面活性劑及泡沫調整劑使用。

核心觀念

本題考查化粧品配方中常見的：

• 皂化價定義
• 美白成分辨識
• 保濕劑分類
• 常用保濕原料
• 脂肪酸及其衍生物判斷
• 人體保濕功效評估儀器與測定數據

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（一）皂化價

解題方法

皂化價是指：皂化 1 公克油脂所需的氫氧化鉀（KOH）毫克數。

其定義可表示為：

$$\text{皂化價}=\frac{\text{皂化油脂所需 KOH 的質量（mg）}}{\text{油脂質量（g）}}$$

油脂中的三酸甘油酯與氫氧化鉀反應，生成甘油及脂肪酸鉀鹽，即肥皂。因此冷霜製造所稱的皂化反應，通常以氫氧化鉀作為計算基準。

解題技巧

不要把皂化價所需物質誤答為氫氧化鈉（NaOH）。皂化價的標準定義固定以 KOH 表示。

【答案】皂化 1 公克油脂所需的氫氧化鉀（KOH）毫克數。

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（二）保濕劑的另一類型

核心觀念

化粧品原料學通常將保濕劑分為：

1. 親水型保濕劑
2. 親油型保濕劑

親水型保濕劑主要藉由吸收、 удерж留水分來增加角質層含水量；親油型保濕劑則多在皮膚表面形成油性膜，降低水分散失。

解題技巧

題目問「親水型的另一類」，直接答「親油型」，也可寫成「油溶性保濕劑」。

【答案】親油型保濕劑。

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（二）（1）添加的美白成分

成分分析

表二中的 Kojic acid 中文為麴酸，是化粧品常見的美白成分，主要透過抑制酪胺酸酶活性，降低黑色素生成。

其他成分的主要功能如下：

• Bee wax：蜂蠟，油性基劑、稠度調整劑
• Cetyl alcohol：鯨蠟醇，脂肪醇、稠度調整劑及助乳化劑
• Rice bran oil：米糠油，植物油脂
• Jojoba oil：荷荷芭油，潤膚及油性基劑
• Wheat germ oil：小麥胚芽油，植物油脂
• Propyl paraben、Methyl paraben：防腐劑
• PCA-Na：保濕劑
• Hyaluronic acid：保濕劑
• Triethanolamine：中和劑、pH 調整劑及乳化輔助成分
• Deionized water：去離子水，水相基劑
• Perfume：香料

【答案】Kojic acid（麴酸）。

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（二）（2）兩類保濕劑

【答案】親水型保濕劑與親油型保濕劑。

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（二）（3）配方中的兩個常用保濕成分

解題方法

從成分名稱及其在配方中的功能判斷：

1. PCA-Na

• 中文常稱為 PCA-Na 或 sodium PCA。
• 屬於天然保濕因子相關成分，具有良好吸濕及保水能力。
• 屬親水型保濕劑。

2. Hyaluronic acid

• 中文為玻尿酸或透明質酸。
• 具有高度保水能力，可在皮膚表面形成保水膜。
• 屬親水型保濕劑。

選項式分析

本題雖非選擇題，仍可依功能排除：

• Kojic acid 是美白成分，不是本題所問的保濕成分。
• Paraben 類是防腐劑。
• 蜂蠟、植物油及荷荷芭油主要屬油性基劑或潤膚成分。
• PCA-Na 與 Hyaluronic acid 才是表中最直接、典型的保濕成分。

核心觀念

本題考查高分子原料在化粧品中的功能、玻尿酸的來源、Carbopol 940 的增稠機理，以及兩者凝膠的實驗辨識方法。

高分子材料的功能取決於其分子量、分子鏈構造、官能基、交聯程度及與水相、油相、電解質的交互作用。玻尿酸屬於天然多醣類高分子；Carbopol 940 則屬於交聯型聚丙烯酸類高分子。

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解題方法

作答時可依「功能分類 → 來源分類 → 增稠機理 → 性質鑑別」的順序：

1. 先列出高分子原料除增稠外的主要化粧品功能。
2. 玻尿酸來源分為動物組織萃取與微生物發酵，並指出目前主要使用的方式。
3. 由 Carbopol 940 的羧酸基團在中和後電離、分子鏈伸展，說明其增稠因素。
4. 利用兩者的化學結構差異，設計 pH、電解質及專一性分析試驗加以辨別。

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（一）高分子原料在化粧品中的其他應用【7 分】

除增稠作用外，常見功能如下：

1. 成膜作用

高分子乾燥後可在皮膚或毛髮表面形成連續薄膜，具有保護、滑順、定型及防水效果。

例如：

• 皮膜形成劑可增加皮膚表面的保護性。
• 頭髮定型產品可藉由成膜固定髮型。
• 防曬及彩粧產品可利用成膜性提高均勻度與持久性。

2. 保濕作用

親水性高分子可吸收並 удерж? Need Chinese only. 可吸收並 удерж not. 改「保持」水分，降低水分散失，使皮膚具有柔軟、濕潤及滑順感。

玻尿酸、聚乙二醇、聚乙烯醇及部分多醣類均具有保濕用途。

3. 凝膠形成作用

高分子吸水後形成三維網狀結構，使液體轉變為半固體凝膠，可用於凝膠、精華液、面膜及局部用產品。

4. 乳化及乳化穩定作用

部分高分子可吸附於油水界面，或提高連續相黏度，減少油滴聚集與上浮，協助乳化系統維持穩定。

5. 懸浮及分散作用

高分子可提高液相黏度，並在固體微粒表面形成保護層，使粉體、顏料或不溶性成分均勻分散，降低沉降與凝聚。

6. 調理及潤滑作用

陽離子型或具吸附性的高分子可附著於毛髮及皮膚表面，降低摩擦，使頭髮柔順、易梳理，並改善皮膚觸感。

7. 黏著、結合及懸浮載體作用

高分子可作為黏著劑、粉體結合劑或有效成分的載體，使粉餅成形、睫毛膏附著，並可控制成分釋放速度。

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（二）玻尿酸目前常用的製備取得來源【9 分】

玻尿酸，即透明質酸，英文為 Hyaluronic acid，屬於由葡萄糖醛酸與 $N$-乙醯葡萄糖胺交替組成的線性多醣高分子。

其主要取得來源可分為下列兩類。

1. 動物組織萃取法

早期常自含有較高玻尿酸量的動物組織萃取，例如：

• 雞冠
• 動物臍帶
• 眼球玻璃體
• 軟骨及其他結締組織

基本流程為：

$$\text{動物組織} \rightarrow \text{粉碎及萃取} \rightarrow \text{蛋白質去除} \rightarrow \text{純化} \rightarrow \text{沉澱及乾燥}$$

此方法的缺點包括：

• 原料來源受限。
• 批次差異較大。
• 可能含有蛋白質、核酸及其他動物來源雜質。
• 有過敏、病原污染及動物倫理疑慮。
• 純化成本較高。

因此，動物組織萃取已不是現代化粧品製造的主要方法。

2. 微生物發酵法

目前最常用的來源是微生物發酵。利用可產生玻尿酸的微生物，在培養基中進行發酵，使微生物合成並分泌玻尿酸，再經過濾、純化、濃縮及乾燥取得產品。

傳統菌種可包括鏈球菌類，例如 Streptococcus zooepidemicus；現代製程也使用基因工程菌株及其他適合工業生產的微生物。

基本流程為：

$$\text{菌種培養} \rightarrow \text{發酵生產} \rightarrow \text{去除菌體} \rightarrow \text{純化} \rightarrow \text{濃縮} \rightarrow \text{乾燥}$$

微生物發酵法具有下列優點：

• 不受動物組織供應限制。
• 生產量大且品質較容易控制。
• 可控制玻尿酸的分子量及分子量分布。
• 降低動物來源雜質及病原污染風險。
• 適合大量工業化生產。

因此，現代化粧品常用的玻尿酸主要是由微生物發酵製得，並非由動物組織直接萃取。

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（三）Carbopol 940 產生增稠作用的影響因素【3 分】

核心觀念

本題考查 Paraben 類防腐劑的四項特性：

1. 抗菌範圍：主要抑制酵母菌、黴菌及部分細菌。
2. 化學結構與水溶解度：酯基烷基鏈越長，脂溶性越高，水溶解度越低。
3. 防腐效果的影響因素：酸鹼值、界面活性劑、乳化系統及製劑分配情形。
4. 化粧品防腐劑法定使用限量及特定產品限制。

法規部分以命題當年，即民國 110 年之規定為準。

解題方法

先由 Paraben 的結構判斷其作用對象及物理化學性質，再依「未解離型比例」及「有效成分是否存在於水相」分析防腐效果，最後分別列出短鏈 Paraben 與長鏈 Paraben 的法定限量。

Paraben 一般可表示為：

$$p\text{-}HO-C_6H_4-COOR$$

其中 $R$ 為甲基、乙基、丙基或丁基。$R$ 的碳鏈越長，疏水性越強，因而水溶解度下降、油相親和性增加。

（一）主要抑制的微生物

Paraben 類主要抑制：

• 酵母菌。
• 黴菌。
• 部分細菌，尤其對革蘭氏陽性菌較有效。

對革蘭氏陰性菌的效果通常較弱，對具有孢子、厚重保護結構的微生物也不是主要作用對象。因此，Paraben 常被視為對真菌及革蘭氏陽性菌較具效果的廣效性防腐劑，但並非對所有微生物均具有同等抑制力。

（二）對水的溶解度傾向

四種 Paraben 對水的溶解度由高至低為：

$$\text{Methylparaben} > \text{Ethylparaben} > \text{Propylparaben} > \text{Butylparaben}$$

原因是烷基鏈逐漸增加：

$$\text{甲基} \rightarrow \text{乙基} \rightarrow \text{丙基} \rightarrow \text{丁基}$$

分子疏水性隨之提高，脂溶性增加，水溶解度降低。

因此：

• Methylparaben 的水溶解度最高，但仍屬低水溶性防腐劑。
• Ethylparaben 的水溶解度低於 Methylparaben。
• Propylparaben、Butylparaben 的水溶解度更低，較偏向油相。
• 碳鏈越長，通常抗菌效力增強，但水中分散及溶解較困難。

實際配方中常須搭配加熱、共同溶劑、界面活性劑，或先溶於適當油相、醇類後再加入製劑。

（三）防腐效果降低的環境條件

1. 鹼性或 pH 偏高

Paraben 的有效抗菌型態以未解離型為主。當製劑 pH 升高時，解離型比例增加，穿透微生物細胞膜的能力下降，防腐效果因而降低。

一般而言，Paraben 在弱酸性至接近中性的配方中較能維持效果；在偏鹼性環境中效果較差。

2. 被界面活性劑或高分子包覆

非離子界面活性劑、乳化劑及部分高分子物質可能將 Paraben 包埋在膠束或複合結構中，使真正溶解於水相、可接觸微生物的自由型 Paraben 減少。

因此，測得的「總含量」不一定等於實際有效的「自由濃度」。

3. 分配至油相

Propylparaben、Butylparaben 脂溶性較高，在乳劑或油包水、液體石蠟含量較高的系統中，容易分配至油相。

若微生物主要存在於水相，油相中的 Paraben 便不易直接發揮防腐作用，導致有效防腐濃度降低。

4. 吸附或被配方成分結合

Paraben 可能被容器材料、粉體、蛋白質、天然膠體或其他高分子成分吸附、結合，造成自由藥物濃度下降。

5. 水溶解度不足

當加入量超過其在配方中的溶解能力時，Paraben 會析出或形成結晶。析出後不能均勻分布於產品中，實際防腐效果會降低。

6. 微生物污染量過高或污染種類不利

Paraben 對部分革蘭氏陰性菌，尤其某些具有高度耐受性的細菌，效果較弱。若初始污染量很高，或產品中存在容易利用防腐劑的微生物，單獨使用 Paraben 的防腐能力也會下降。

（四）限量標準及限制規定

1. Methylparaben、Ethylparaben

以命題當年法規為準：