سارکوزینات‌ ها

مقدمه

سارکوزینات‌ها جزیی از سورفکتانت‌های آنیونی ملایم محسوب می شوند که از مشتقات اسید آمینه سارکوزین N)-متیل‌گلایسین( ساخته می‌شوند. این ترکیبات به دلیل ویژگی های منحصر به فردی مانند پاک‌کنندگی خوب، کف‌کنندگی عالی، سازگاری بالا با انواع پوست و مو، و زیست‌تخریب‌پذیری، نقش بسیار مهمی در صنایع بهداشتی، آرایشی و برخی کاربردهای صنعتی پیدا کرده‌اند. برخلاف سورفکتانت‌های سولفاته سنتی و قدیمی مانند سدیم لوریل سولفات که می‌توانند تحریک‌کننده باشند، سارکوزینات‌ها ملایم‌تر می باشند و اغلب در فرمولاسیون‌های مربوط به محصولات بدون سولفات استفاده می‌شوند. در ادامه با ما در شیمی بازار همراه باشید.

انواع سارکوزینات‌ها

سارکوزینات‌ها به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: اسیدهای آسیل سارکوزین (آسیل سارکوزین‌ها) و نمک‌های آن‌ها (سارکوزینات‌ها).

آسیل سارکوزین‌های رایج شامل موارد زیر هستند:

– کوکویل سارکوزین (از اسیدهای چرب روغن نارگیل)

– لوریل سارکوزین (از اسید لوریک)

– میریستیل سارکوزین

– اولئیل سارکوزین

– استئاریل سارکوزین

نمک‌های این ترکیبات عمدتا شامل موارد زیر هستند:

– سدیم لوریل سارکوزینات (رایج‌ترین و پرکاربردترین نوع)

– سدیم کوکویل سارکوزینات

– سدیم میریستیل سارکوزینات

– آمونیوم کوکویل سارکوزینات

– آمونیوم لوریل سارکوزینات

Sodium lauryl sarcosinate

این ترکیبات معمولاً به صورت محلول آبی ۳۰ درصدی یا به شکل پودر ارایه می‌شوند. سدیم لوریل سارکوزینات به دلیل کف پایدار، قدرت پاک‌کنندگی مناسب و تحریک کم، بیشترین استفاده را دارد. اولئیل سارکوزین نیز بیشتر در صنعت کاربردهای فراوانی دارد مانند معروف بودن به عامل بازدارنده از خوردگی که از نقش های مهم این ماده می باشد.

چگونگی تولید سارکوزینات‌ها

تولید سارکوزینات‌ها شامل دو مرحله اصلی است: تولید سارکوزین (یا نمک سدیم آن) و سپس آسیلاسیون آن با اسیدهای چرب.

سارکوزین به روش‌های مختلفی تولید می‌شود. یکی از روش‌های قدیمی، واکنش اسید کلرواستیک با متیل‌آمین در محیط قلیایی است که سارکوزین را تشکیل می‌دهد و سپس با هیدروکسید سدیم به سدیم سارکوزینات تبدیل می‌شود. این روش نسبتاً ارزان است اما محصولات جانبی کلریدی تولید می‌کند. روش‌های دیگر شامل فرآیند هیدروکسی‌استونیتریل (با استفاده از هیدروژن سیانید یا مشتقات آن) و روش‌های مبتنی بر گلایسین یا متیل‌اتانول‌آمین هستند که در برخی کشورها به علت کاهش ضایعات و افزایش خلوص ترجیح داده می‌شوند. روش‌های جدیدتر با هدف کاهش سمیت مواد اولیه و بهبود بازده طراحی شده‌اند.

پس از تهیه سدیم سارکوزینات، مرحله کلیدی آسیلاسیون از طریق واکنش شوتن-باومن انجام می‌شود. در این فرآیند، کلرید اسید چرب (مانند لورویل کلرید که از اسید لوریک و عوامل کلرکننده مانند تیونیل کلرید یا تری‌کلرید فسفر تهیه می‌شود) با محلول آبی سدیم سارکوزینات در حضور هیدروکسید سدیم واکنش می‌دهد. pH معمولاً در محدوده قلیایی (حدود ۹ تا ۱۰ یا بالاتر) نگه داشته می‌شود تا پیوند آمیدی تشکیل شود. واکنش کلی برای سدیم لورویل سارکوزینات به صورت زیر است:

+ NaOH کلرید لورویل + سدیم سارکوزینات → سدیم لورویل سارکوزینات + NaCl + آب

پس از واکنش، محصول تولید شده خام ممکن است اسیدی شود تا اسید آزاد جدا شود، سپس مجدداً خنثی گردد تا نمک مورد نظر به دست آید. محصولات تجاری اغلب به صورت محلول ۳۰٪ آبی عرضه می‌شوند و خلوص بالا با کنترل دقیق شرایط واکنش (دما، نسبت مولی و pH ) حاصل می‌شود. روش‌های پیوسته و استفاده از حلال‌های مخلوط یا غشایی نیز برای کاهش نمک‌های جانبی و افزایش بازده در حال توسعه هستند.

مواد اولیه اصلی اسیدهای چرب معمولاً از منابع گیاهی و طبیعی مانند روغن نارگیل یا هسته نخل تأمین می‌شوند که به پایداری و منشأ طبیعی محصول کمک می‌کند.

کاربردها در صنایع مختلف

مهم‌ترین زمینه کاربرد سارکوزینات‌ها، مربوط به صنعت مراقبت شخصی و آرایشی-بهداشتی است. سدیم لورویل سارکوزینات و سدیم کوکویل سارکوزینات به عنوان سورفکتانت پاک‌کننده و کف‌کننده در شامپوها (به ویژه شامپوهای بدون سولفات)، پاک‌کننده‌های صورت، ژل‌های شستشوی بدن، فوم‌های اصلاح و محصولات حمام استفاده می‌شوند. آن‌ها کف خوبی حتی در حضور چربی بدن و آب سخت ایجاد می‌کنند، چربی را به خوبی حل می‌کنند بدون اینکه به سد دفاعی پوست بیش از حد آسیب بزنند، و همچنین می توانند احساس نرمی پس از شستشو ایجاد ‌کنند. در محصولات مراقبت از مو، به بهبود حالت‌دهی و کاهش تحریک کمک می‌کنند.

در محصولات مربوط به بهداشت دهان و دندان، این ترکیبات به عنوان عامل کف‌کننده ملایم در خمیر دندان‌ها و دهان‌شویه‌ها به کار می‌روند و به دلیل تحریک کمتر مخاط دهان، مناسب هستند.

در صنایع دیگر، اولئیل سارکوزین و برخی مشتقات آن به عنوان بازدارنده خوردگی و امولسیفایر در روان‌کننده‌ها، روغن‌های برش، گریس‌ها و سیالات جلوگیری کننده از زنگ‌زدگی استفاده می‌شوند. همچنین در برخی پاک‌کننده‌های صنعتی، عوامل ضدالکتریسیته ساکن و حتی در کاربردهای محدود غذایی یا بسته‌بندی (با محدودیت‌های نظارتی) نیز نقش دارند. زیست‌تخریب‌پذیری خوب آن‌ها باعث شده در فرمولاسیون‌های دوستدار محیط زیست مورد استفاده قرار گیرند.

شرایط نگهداری

سارکوزینات‌ها باید در ظروف مقاوم و محکم بسته بندی شوند و در جای خشک و خنک نگهداری شوند. دمای ایده‌آل نگهداری این ماده معمولاً زیر ۳۰ درجه سانتی‌گراد است و از قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید، رطوبت بالا و دمای بسیار بالا باید اجتناب کرد. محلول‌های آبی در شرایط مناسب پایداری خوبی دارند، اما تماس طولانی‌مدت با هوا یا آلودگی میکروبی ممکن است کیفیت آن ها را تحت تأثیر قرار دهد. ظروف پلی‌اتیلن یا پلی‌پروپیلن مناسب برای نگهداری این مدسته از مواد هستند و باید مراقب بود تا از نشتی جلوگیری شود.

هشدارها و نکات ایمنی

سارکوزینات‌ها از نظر سمیت حاد خوراکی نسبتاً کم‌خطر هستند و در غلظت‌های استفاده معمولی در لوازم آرایشی، تحریک کمی در پوست و چشم ایجاد می‌کنند. با این حال، در غلظت‌های بالا (نزدیک به ۱۰۰٪) می‌توانند تحریک‌کننده باشند و باید از تماس مستقیم با پوست و چشم اجتناب شود. در صورت تماس، محل را با آب فراوان شستشو دهید.

مهم‌ترین هشدار ایمنی مربوط به خطر تشکیل ترکیبات N-نیتروزو است. سارکوزین می‌تواند با عوامل نیتروزه‌کننده (مانند نیتریت‌ها یا مواد آزادکننده فرمالدهید مانند برخی نگهدارنده‌ها از جمله DMDM هیدانتوئین و اوره‌های ایمیدازولیدینیل) واکنش داده و N-نیتروزوسارکوزین تولید کند که یک ترکیب سرطان‌زا شناخته‌شده در مطالعات حیوانی است. بنابراین، این مواد نباید در محصولاتی که احتمال تشکیل ترکیبات N-نیتروزو وجود دارد، استفاده شوند. فرمولاسیون‌ها باید طوری طراحی شوند که غیرتحریک‌کننده باشند و از ترکیب با عوامل نیتروزه‌کننده خودداری شود.

بر اساس ارزیابی‌های ایمنی (مانند گزارش‌های پنل تخصصی مواد آرایشی)، این ترکیبات در محصولات شوینده ایمن هستند و در محصولات ماندگار روی پوست تا غلظت حدود ۵ درصد نیز عمدتا ایمن تلقی می‌شوند، به شرط آن که تحریک‌کننده نباشند. 

در مجموع، سارکوزینات‌ها به عنوان سورفکتانت‌های ملایم و کارآمد، نقش مهمی در توسعه محصولات بهداشتی مدرن ایفا می‌کنند. با رعایت اصول تولید صحیح، نگهداری مناسب و اجتناب از ترکیبات ناسازگار، می‌توان از مزایای آن‌ها به صورت ایمن بهره‌برداری کرد. تحقیقات مداوم روی روش‌های تولید سبزتر و کاربردهای جدید، آینده این ترکیبات را امیدوارکننده می‌سازد.