乳霜“肤感”如何量化？质构仪在化妆品硬度、涂抹性与粘附性测试应用

在化妆品行业，“肤感"曾是一个高度依赖感官评价的主观概念。面霜是否易推开？乳液是否粘稠拉丝？护手霜在皮肤上是否顺滑？这些问题长期依靠人工感官小组来回答，结果主观差异大、重复性差、难以量化。

然而，随着消费者对功效和体验的要求日益精细化，仅靠“滑、润、黏"等定性描述已无法满足研发、品控与宣称验证的需求。化妆品的核心体验往往由其流变特性与力学行为决定。这些问题无法通过粘度计*全回答，却可以通过模拟指尖涂抹、皮肤延展、取用阻力等动作的质构仪（Texture Analyzer） 来精准评价。

质构仪（物性分析仪）是一种基于力学特性分析的检测设备，通过模拟手指、皮肤等与化妆品的真实接触过程，将乳霜的硬度、涂抹性、粘附性等“肤感"指标转化为客观、可量化、可追溯的数据。对于乳霜类化妆品而言，质构仪能够全面分析其硬度、粘性、内聚性、涂抹性、粘附性等物性品质。

本文将从乳霜类化妆品的核心测试指标出发，系统解析质构仪的测试方法、探头选择、参数设置及其在研发与品控中的典型应用场景。

一、乳霜类化妆品测试的核心指标

乳霜类化妆品的“肤感"本质上是一段短时间内的连续力学响应——从指尖接触样品开始，乳霜会经历结构启动、剪切流动、延展破坏，以及涂抹后的结构回复与残留行为。因此，单一数值往往不足以描述真实的使用体验，必须从多个维度综合评价。

1. 硬度（Firmness/Hardness）

定义：探头压缩乳霜样品至规定深度时所需的最大力值。硬度反映了乳霜在罐中的“站立性"和抵抗变形的能力。

肤感对应：硬度高的乳霜给人“浓稠密实"的触感，在罐中不易流动；硬度低的乳霜则更“轻盈顺滑"。研究显示，随着增稠剂含量的增加，乳霜的硬度不断增大。

2. 稠度（Consistency）

定义：乳霜在受力过程中流动的阻力大小。通过探头穿透或反挤压测试中的力-位移曲线正面积来表征。

肤感对应：稠度影响乳霜的“取用难易度"——稠度过高则难以挖取，稠度过低则容易流淌。

3. 涂抹性/涂抹功（Spreadability/Spread Work）

定义：将乳霜从一点推开到覆盖皮肤表面所需的累积阻力或做功。涂抹功越低，说明乳霜越容易推开。

肤感对应：涂抹性是消费者对乳霜最直接的体验之一。膏霜的涂抹性与质构硬度具有显著负相关性（相关系数为-0.512）——硬度越高，涂抹性越差。

4. 粘附性（Adhesiveness/Stickiness）

定义：探头从乳霜表面分离所需的力或功。粘附性通过力-时间曲线上的负面积来表征。

肤感对应：粘附性反映乳霜在皮肤上的“挂壁性"和“粘腻感"。粘附性过高则产品“粘手"，过低则无法在皮肤表面停留。

5. 内聚性（Cohesiveness）

定义：乳霜内部结构的结合强度，反映样品在受压后保持完整的能力。

肤感对应：内聚性影响乳霜的流动能力、挂壁性和涂抹体验。合适的内聚性可使乳霜顺利涂抹且不易断裂。

二、乳霜测试的三种核心方法

方法一：穿透测试（Penetration Test）——评价硬度和稠度

穿透测试是常用的乳霜测试方法之一，通过探头垂直压入乳霜样品至规定深度，测量其抵抗穿透的能力。

测试原理：使用半球形或圆柱形探头以恒定速度刺入乳霜样品，仪器记录探头穿透过程中的力值变化。当达到设定的触发力后，探头开始穿透样品到规定的距离，最大正力即为样品的硬度。

典型参数设置：

• 探头：半球形探针或圆柱形探头

• 测试速度：1.0-2.0 mm/s

• 目标距离：12-25 mm

• 触发力：1.5-10 g

适用场景：评价乳霜的硬度和稠度，区分不同配方的质地差异。

方法二：涂抹性测试（Spreadability Test）——模拟“皮肤推开"

涂抹性测试通过模拟手指在皮肤上推开乳霜的过程，量化乳霜的延展阻力和涂抹功。

测试原理：将乳霜样品置于模拟皮肤表面，使用锥形探头或专用涂抹夹具以一定速度在样品表面滑动或压缩，记录推开过程中的力值变化。涂抹功反映了推开乳霜所需的累积阻力，涂抹功越低，延展性越好。

典型参数设置：

• 探头：锥形探头（如45°锥形探头）+ 涂抹测试夹具

• 测试模式：压缩模式

• 测试速度：1 mm/s

• 目标距离：12 mm

适用场景：评价乳霜的延展性和涂抹顺滑度，区分“清爽型"与“滋润型"产品的力学差异。

方法三：TPA全质构分析（Texture Profile Analysis）——综合评价

TPA测试通过两次压缩模拟“按压→回弹→再按压"的过程，一次测试可同时获取硬度、弹性、内聚性、粘附性、咀嚼性等多个质构参数。

测试原理：探头以设定的速度和压缩比例对样品进行两次压缩，软件从力-时间曲线中提取多项质构特性参数。

典型参数设置（参考实际研究案例）：

• 探头：TA/0.5凝胶探头

• 测试模式：TPA全质构分析

• 预测试速度：1.0 mm/s

• 测试速度：2.0 mm/s

• 测试后速度：2.0 mm/s

• 目标类型：距离，目标值25 mm

TPA可获取的参数：

• 硬度：第一次压缩的最大峰值力

• 粘性：反映样品的粘稠程度

• 弹性：样品受压后的恢复能力

• 胶着性：硬度×内聚性，反映半固体样品的黏稠特性

• 内聚性：两次压缩面积之比，反映样品的内部结合强度

实际案例：一项研究中，市售乳霜在硬度、粘性、弹性、胶着性和内聚性方面均高于实验室乳霜。这表明市售乳霜流动性低、更浓稠密实，被压后恢复形状能力强，涂抹时粘附感强、挂壁性好；而实验室乳霜则更轻盈顺滑，但结构松软，涂抹时易流失破裂。

三、探头选择：乳霜测试的“第一道选择题"

探头的选择直接影响测试结果的科学性和可靠性。不同类型的乳霜和不同的测试目的需要匹配不同的探头。

选择原则：

• 模拟真实动作：选择能模拟指尖取用、涂抹推开等实际使用场景的探头

• 匹配样品特性：软质样品（如乳液）适合锥形探头或凝胶探头；硬质样品（如膏状面霜）适合圆柱平头探头

四、典型应用场景：从研发到品控的全链条覆盖

1. 配方研发与优化

质构仪在乳霜配方研发中发挥着不可替代的作用。通过系统地测试不同配方下的硬度、涂抹性和粘附性，研发人员可以：

• 确定增稠剂最佳添加量：研究表明，随着增稠剂含量的增加，产品的硬度不断增大。质构仪可以帮助精准定位“软硬适中"的添加量。

• 优化乳化体系：不同乳化剂制备的膏霜，其质构参数存在显著差异。

• 区分产品系列：区分“清爽型"与“滋润型"面霜的力学差异，指导乳化体系与增稠剂选择。

2. 生产过程控制与批次一致性

在乳霜生产线上，质构仪可作为过程控制工具：

• 批次一致性验证：通过对不同批次的乳霜进行TPA测试，分析硬度、粘性、内聚性等参数的批次间差异

• 货架期稳定性评估：研究不同货架期对乳霜粘性等指标的影响

• 工艺波动预警：当硬度、涂抹功等关键参数偏离历史控制限*，及时排查工艺问题

3. 竞品对标与品质定位

通过对标竞品进行系统的质构分析，企业可以：

• 获取竞品的硬度、涂抹性、粘附性等基准数据

• 明确自身产品的品质定位

• 为产品差异化开发提供数据依据

4. 感官评价的“数据化翻译"

质构仪的一大核心价值在于将主观感官评价转化为客观数据。研究显示，膏霜的涂抹性与质构硬度具有显著负相关性；质构仪测试参数硬度与感官评价结果具有显著相关性。这种“感官-数据"的对应关系，使研发人员可以用客观数据预测消费者的主观感受。

五、乳霜测试的关键注意事项

1. 样品制备的标准化

乳霜样品的装填方式直接影响测试结果：

• 样品应均匀填充在测试容器中，避免气泡

• 样品表面应抹平，确保探头接触一致

• 每次测试的样品量应保持一致

• 测试后彻*清洁探头，避免残留影响下一次测试

2. 温度控制

乳霜的流变特性对温度极为敏感：

• 测试前样品应在标准室温（约21-25℃） 下平衡

• 测试环境温度应保持稳定

• 温度波动可能导致硬度、粘性等指标的显著变化

3. 测试条件的标准化

只有测试条件相同，结果才具有可比性。乳霜测试中应统一：

• 探头类型与规格

• 测试速度

• 目标距离/压缩比例

• 触发力

• 样品装填方式

4. 数据解读的多维度视角

乳霜的使用体验往往涉及多个质构参数的协同作用。建议结合硬度、涂抹功、粘附性、内聚性等多个指标进行综合评价，而非仅看单一数值。

六、西奥机电的乳霜类化妆品测试解决方案

济南西奥机电有限公司（CELTEC西奥）作为专业的材料测试仪器制造商，长期致力于为化妆品、食品、制药、包装等行业提供精准的测试解决方案。其TEX系列质构分析仪在乳霜类化妆品的物性测试方面具备以下核心优势：

多模式测试能力：TEX系列支持穿透测试、涂抹性测试、TPA全质构分析、保持测试、应力松弛与蠕变测试等多种模式。一次TPA测试可同时获取硬度、粘性、弹性、内聚性、胶着性等多项质构参数。可完整复现“取用-涂抹-铺展"的全过程。

丰富的探头配置：TEX系列配备多种适用于化妆品测试的探头——锥形探头（测试乳液、护手霜等的柔软度、延展性和涂抹性）、凝胶探头（TPA全质构分析，测试乳霜的硬度与弹性）、半球形探头（模拟手指涂抹，评估稠度）、圆柱平头探头（测试面霜、身体乳的硬度与抗析水能力）。可根据不同乳霜的特性和测试目的灵活选择。

高精度力学测量：采用高精度力量感应元，多量程可选（0.5kg、5kg、10kg、50kg等），力值测量精度优于0.5%F.S. ，位移分辨率达0.01mm。能够精准捕捉乳霜在穿透、涂抹过程中的微小力学响应，确保硬度、涂抹功、粘附性等数据的准确性和可重复性。

力-位移曲线实时分析：测试过程中实时采集并显示力-位移曲线（或力-时间曲线）。操作人员可以直观观察乳霜从接触、压缩到回弹的全过程力学响应。系统自动计算硬度（峰值力）、涂抹功（曲线下面积）、粘附性（负面积）、弹性恢复率等关键参数。多条曲线可叠加对比，直观评估不同配方或不同批次产品之间的差异。

数据合规与可追溯：测试数据自动记录存储，支持导出为报告。配套软件可满足化妆品行业ISO质量管理体系及GMP的数据管理要求，为产品研发、批次放行和宣称验证提供完整的力学性能证据链。

西奥机电的材料测试解决方案还广泛应用于包装材料测试、医疗器械材料及包装测试、药品测试、胶粘剂测试、纺织品测试、纸张和纸板容器测试及质构分析等领域，并可针对特殊测试需求提供定制化服务和自动化改造方案。

七、结语

乳霜类化妆品的“肤感"，从来不是一句模糊的“好用"可以概括的。硬度决定了产品在罐中的“站立性"；涂抹功反映了推开时的顺滑程度；粘附性量化了涂抹后的“粘腻感"；内聚性揭示了产品在皮肤上能否保持完整不破裂。

质构仪正是将乳霜的“肤感"转化为“数据"、将“主观评价"升级为“科学决策"的核心工具。从穿透测试评价硬度与稠度，到涂抹性测试量化推开阻力，再到TPA全质构分析综合评价硬度、弹性、内聚性、粘附性等多维指标——不同的测试方法从不同维度揭示了乳霜的物性本质。

更重要的是，质构仪数据与感官评价结果之间的显著相关性已被大量研究所证实。这意味着，研发人员不再需要依赖“涂抹-感受-再调整"的循环来优化配方，而是可以直接参考硬度、涂抹功、粘附性等客观数据做出精准决策。

济南西奥机电有限公司（CELTEC西奥）TEX系列质构分析仪，以多模式测试能力、丰富的探头配置、高精度力学测量、力-位移曲线实时分析为核心优势，为化妆品行业提供了从配方研发、过程控制到成品放行的全链条乳霜物性检测解决方案，助力企业以精准的量化数据驱动产品品质提升与消费者体验优化。

本文依据质构仪在化妆品物性测试中的技术原理及相关行业实践撰写，仅供参考。具体测试操作请以仪器操作规程及样品特性为准。