化妆品乳液的三维三区间触变性测试（3D-3ITT）方案：一项将触变性与感官和情绪反应联系起来的概念验证研究

《International Journal of Cosmetic Science》：Three-dimensional three-interval thixotropy test (3D-3ITT) protocol for cosmetic lotions: A proof-of-concept study linking thixotropy to sensory and emotional responses

　　

目的：介绍一种探索化妆品使用过程中感官知觉与可测量物理参数之间关系的新方法。研究人员建立了一种三维、三区间触变性测试（3D-3ITT）方案，将“剪切剂量”（剪切速率×持续时间）映射到结构恢复，并测试该特征是否与使用期间的感官和情绪反应相关联。方法：制备了四种配方，分为两对：类精华液（S1s/S2s）和类水状乳液（S1w/S2w），使用两种增稠剂以较高与较低浓度达到目标黏度。根据3D-3ITT恢复图谱，研究人员计算了一个等权重的早期触变性指数（TI_3D）。在随后的消费者研究（N=30）中，未培训的参与者完成了每对配方的随机、对侧半脸涂抹，并填写了评估感官属性和情绪的问卷。结果：3D-3ITT清楚地区分了四种样品。主要用产碱杆菌多糖（Alcaligenes polysaccharides）增稠的配方（S1s/S1w）对剪切剂量的敏感性（较高TI_3D）显著高于用黄原胶（Xanthan gum）增稠的配方（S2s/S2w），TI_3D值分别为46（S1s）、37（S1w），而S2s和S2w均为5.8。在消费者测试中，高TI_3D配方通常被评为更易吸收、更不粘腻或油腻，最明显的感官差异集中在涂抹阶段属性。在精华液对中，高TI_3D配方（S1s）产生了显著更有利的情绪变化，包括更低的焦虑和更高的放松、舒适及整体情绪状态。在两个配对研究中，受试者层面更大的正向感官变化与更大的正向情绪变化呈微弱但显著的关联。总体上，由TI_3D捕获的触变性比传统流变学指标提供了更多的洞察力和区分度。结论：3D-3ITT提供了一个紧凑的、与使用相关的恢复图谱和一个单一的可操作指数，可能有助于将实验室测量与消费者相关的感官和情绪反应联系起来。在这组包含四种配方的概念验证中，TI_3D比单点流变学更敏感地区分质地，并与TI_3D-感官-情绪通路的谨慎解释相一致。在实践中，这支持快速的A/B筛选、有针对性的聚合物/工艺调整，以及进一步探索实验室测量如何与可感知的感官体验相关联。

**研究解读：三维三区间触变性测试（3D-3ITT）在化妆品乳液中的应用——一项概念验证研究**

**研究背景与问题**
现代化妆品不仅追求功效，更注重使用过程中的感官愉悦和情感体验。触觉感受（如涂抹性、吸收感）是消费者满意度的关键。已有研究发现，质地和成分选择可调节使用者情绪，凸显了心理流变学（psychorheology）——将流变行为与感官和情绪反应联系起来——的重要性。然而，相比高黏度霜和粘弹性凝胶，低黏度的水状乳液和精华液在流变学与感官/情绪关联方面的定量研究较少。这些产品因其轻薄质地而备受欢迎，但细微的早期流动和恢复差异可能转化为显著的知觉印象，影响首次使用感受和产品接受度。触变性（thixotropy）——剪切下结构破坏、静置后恢复——对于在使用中发生质地演变的体系至关重要。传统单点测试无法捕捉动态使用过程中的破坏与恢复动力学。为了弥补这一空白，研究人员引入了三维三区间触变性测试（3D-3ITT），该方法将应用相关的剪切剂量（剪切速率×持续时间）映射到早期结构恢复，并凝练为一个可操作指数TI_3D，旨在为低黏度化妆品提供更贴近使用的流变学描述。

**研究内容与结论**
本研究发表于《International Journal of Cosmetic Science》。研究人员制备了两种聚合物（产碱杆菌多糖和黄原胶）在两种浓度下的四款配方，分别模拟精华液（S1s/S2s）和水状乳液（S1w/S2w）。通过系统的流变学表征和消费者双盲半脸测试（N=30名中国女性），证实了3D-3ITT及TI_3D能有效区分不同触变行为，且高TI_3D配方在感官评价和情绪反应中表现出更优趋势，初步建立了“触变性-感官-情绪”的潜在通路。该研究为低黏度化妆品的配方快速筛选和聚合物工艺优化提供了新的实验室指导。

**主要关键技术方法**
1. **流变学测试**：使用TA Instruments HR-30流变仪，同轴圆筒几何，进行稳态剪切黏度测量（对数速率斜坡0.01-1000 s^-1）、振荡振幅扫描（ω=10 rad/s, γ=0.01%-1000%）和频率扫描（γ=0.01, ω=100-0.001 rad/s）。2. **触变性表征**：采用剪切速率滞后环（1-500 s^-1循环）及三区间触变性测试（3ITT），并拓展为二维（2D-3ITT: 变剪切速率10-1000 s^-1，固定60 s）和三维（3D-3ITT: 3×3网格，剪切速率10/100/1000 s^-1×持续时间10/60/120 s），监测第三区间恢复，定义结构参数λ和等权重触变性指数TI_3D。3. **消费者测试**：30名中国女性（23-40岁，干性和油性皮肤各半），采用半脸对照、随机双盲设计，每对配方各使用0.50 mL，通过5点类目量表评估15项感官属性（分总体偏好、总体质地、涂抹过程、肤感四部分），并使用100 mm视觉模拟量表（VAS）评估涂抹前后6项情绪变化（舒适、刺激、焦虑、放松、愉悦、整体情绪状态），计算ΔVAS。样本队列来源：中国上海，通过标准化问卷筛选皮肤类型。

**研究结果**
**流变表征**：通过频率扫描和振幅扫描发现，S1s（产碱杆菌多糖）表现出更显著的凝胶行为（G′>G″，tanδ对ω依赖性弱），而S2s（黄原胶）为典型粘弹性流体（低频区G′∝ω^1.2, G″∝ω^0.76）。稳态剪切下S1s呈现屈服-剪切稀化-第二牛顿平台过渡，与Cox-Merz规则偏离明显。**触变性**：滞后环面积归一化指数Anorm显示S1s（27%）远高于S2s（3.4%）。1D-3ITT表明S1s结构恢复仅23%，而S2s完全恢复。**2D-3ITT**：S1s对剪切速率高度敏感，λ_30s从72%（10 s^-1）降至11%（1000 s^-1）且恢复缓慢；S2s则几乎不受影响（92%-88%）。**3D-3ITT**：三维热图清晰显示S1s和S1w随剪切剂量增加λ逐步下降，而S2s/S2w保持高恢复。TI_3D量化值：S1s=46, S1w=37, S2s=S2w=5.8。**感官评价**：高TI_3D配方（S1s/S1w）在“容易吸收”、“不粘腻”、“不油腻”等应用过程及肤感属性上显著优于低TI_3D配方（p<0.05）。**情绪反应**：在精华液对中，S1s显著降低了焦虑（-7.67 vs -2.80, p=0.049），提升了放松、舒适和整体情绪状态（p<0.05）；水状乳液对中趋势一致但未达显著。**感官-情绪关联**：受试者层面，感官摘要变化评分与情绪摘要变化评分呈显著正相关（精华液对Spearman ρ=0.413, p=0.023；乳液对ρ=0.366, p=0.047），但关联程度弱至中等。各问卷部分中，涂抹过程（Q3）与情绪变化的相关性最为一致（ρ=0.438, p=0.015; ρ=0.412, p=0.024）。**TI_3D与感官/情绪的关联**：在产品层面（仅四款配方），TI_3D较高的配方倾向于获得更高的感官和情绪摘要评分，呈描述性正向关系。

**总结与讨论**
讨论部分指出，3D-3ITT提供的多维恢复图谱和TI_3D指数比传统单点流变学（如稳态黏度、弹性模量）更敏感地捕捉了配方间的质地差异，且与消费者感官评价和情绪变化趋势一致。结果支持一个谨慎的“TI_3D-感官-情绪”通路：高TI_3D配方（如产碱杆菌多糖体系）在使用中经历更充分的剪切诱导结构破坏和延迟的不完全恢复，消费者可能通过“易吸收”、“无残留”等感官线索感知到这一行为，进而影响情绪改善。但关联强度有限，且基于少量配方和单次使用场景，需进一步验证。研究结论翻译如下：
**结论**：研究人员引入了一个3D-3ITT方案，将应用相关的剪切剂量（速率×持续时间）映射到结构恢复，并凝练为单一指数TI_3D。在两种聚合物家族和两种剂型（精华液和水状乳液）中，增稠剂系统的差异导致了不同的破坏和恢复动力学：S1配方表现出剪切剂量依赖、延迟且不完全的恢复，而S2配方对剪切历史基本不敏感。与传统单点指标相比，3D-3ITT指纹更明确地区分了质地。这些发现支持TI_3D作为该概念验证配方集中低黏度化妆品触变行为的紧凑、使用相关描述符。双盲消费者测试（N=30）表明，触变指纹最清晰地反映在感官知觉中。高TI_3D配方通常被评为更易吸收、更不粘腻或油腻，最明显的差异集中在涂抹过程属性。情绪结果呈现相同总体方向：在精华液对中，高TI_3D样品（S1s）在放松、舒适和整体情绪状态上产生显著更有利的变化；在水状乳液对中观察到相同方向但差异较小且不显著。在受试者层面，具有更大正向感官变化的参与者往往也表现出更大正向情绪变化，但观察到的Spearman相关性弱至中等。涂抹过程（Q3）是最一致的局部关联，支持一个谨慎解释：TI_3D可能部分通过产品使用过程中的感官后果与情绪结果相关联，而非直接简单路径。实践中，TI_3D为配方筛选提供了一个可操作的指标，使开发人员能够针对涂抹过程的感官特征进行优化，同时探索其与消费者相关情绪结果的潜在关系。当前发现属于概念验证，受限于受控单次使用设置、有限的参与者群体（N=30，中国女性）以及仅四款配方的产品级关系。需要进一步研究以在重复使用场景、多样消费人群、更宽黏度域和更广泛配方类别中推广该框架，并探索其他成分杠杆如何调节TI_3D以实现定制化使用体验。