核桃壳水热炭：天然抗菌与稳定性增强剂在绿色化妆品中的创新应用

本研究针对化妆品行业对天然防腐剂和稳定剂的迫切需求，创新性地利用废弃核桃壳通过水热碳化(HTC)技术制备水热炭(WHC)，系统评估了其在洁面凝胶和肥皂中的功能性能。结果显示，0.5% WHC即可完全抑制大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)生长(>5 log减少)，使产品pH稳定在5.56-5.85皮肤友好范围，泡沫量提升42.8%，并通过GC-MS鉴定出49种生物活性化合物。该研究为农业废弃物高值化利用和绿色化妆品开发提供了新思路。

　　

随着消费者对"清洁美容"和可持续发展的关注，化妆品行业正面临两大挑战：如何替代可能引发过敏的合成防腐剂，以及如何实现农业废弃物的高值化利用。每年全球产生数百万吨核桃壳等农业副产品，传统处理方式不仅造成资源浪费，还可能引发环境问题。与此同时，化妆品中常用的对羟基苯甲酸酯类防腐剂正受到日益严格的监管限制。在这一背景下，梅尔辛大学的研究团队创新性地将废弃核桃壳转化为功能性生物材料，相关成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究团队采用水热碳化(HTC)技术将核桃壳转化为水热炭(WHC)，通过FTIR和GC-MS进行成分表征，并系统测试了WHC在洁面产品中的抗菌性能(pH测定、微生物挑战试验)、物理特性(粘度、泡沫高度)和稳定性(45°C加速试验)。实验设置了0.1-1%不同WHC浓度的配方组，以不含WHC或防腐剂的样品作为对照。

Evaluation of pH analysis
研究发现含WHC的洁面凝胶在30天储存期内pH稳定维持在5.56-5.85，优于对照组0.3-0.5的波动幅度。这种稳定性源于WHC中49种生物活性化合物(包括酚类、醛类和有机酸)的缓冲作用，为维持皮肤微酸性保护层提供了理想条件。

Antimicrobial activity assessment
微生物挑战试验显示，0.5% WHC即可在25°C和45°C下完全抑制E. coli和S. aureus生长(>5 log减少)，使菌落数保持在<10²
CFU/mL，而对照组达>10⁶
CFU/mL。这种广谱抗菌效果与WHC的多孔结构吸附病原体、同时释放生物活性成分的双重机制密切相关。

Foam height and viscosity analysis
WHC的添加使洁面凝胶泡沫量从350 mL显著提升至500 mL，肥皂泡沫从12 mL增至17 mL。这种改善源于WHC表面活性剂样结构，其1,152 m²
/g的比表面积和0.85 cm³
/g的孔容积增强了界面活性。

Moisture content and stability tests
1% WHC使肥皂含水量从14.4%降至11.1%，显著提升产品货架稳定性。加速试验证实含WHC配方在45°C下30天(相当于室温3个月)未出现分层或变质，归因于WHC对水分子和油分的调控能力。

该研究首次系统证实核桃壳衍生的WHC具有三重功能：作为天然防腐剂可替代合成抗菌剂；作为稳定剂能调控产品流变特性；作为性能增强剂可改善泡沫特性。这种"农业废弃物-功能材料-绿色化妆品"的创新转化路径，不仅为每年数百万吨核桃壳的处理提供了环保解决方案，更契合了化妆品行业向"零废弃"和"清洁美容"转型的趋势。特别值得注意的是，WHC在0.5%的低添加量下即展现显著效果，大幅降低了产业化成本门槛。未来研究可进一步探索WHC与其他天然活性成分的协同效应，以及在不同剂型(如乳液、彩妆)中的应用潜力。