通过化学来更好地清洁

在纽卡斯尔的一间厨房里，一名妇女烤完农家派后正在洗手。当她把最大的盘子放进水池时，她从对面墙上的镜子里瞥见了自己。但这面镜子里不仅有她的倒影——在银色的表面后面，一组科学家正在观察她的一举一动。因为这是宝洁纽卡斯尔创新中心(Newcastle Innovation Centre)的一个试验厨房，在洗涤剂开发中，没有什么是碰运气的。

制造这些不起眼的产品涉及科学家、供应商和客户的复杂网络，需要数年的工作和数百万英镑的资金。赢得manbetx手机客户端3.0我旋风式地访问了两个相关的网站，让我得以一窥这个世界。

淀粉和表面活性剂

在遇到实验厨房之前，我的第一站是斯登松(Stenungsund)，一个明信片上的瑞典村庄。阿克苏诺贝尔的表面化学实验室坐落在起伏的山丘上，在那里开发新的洗涤剂化学物质。

Jérôme Mercanton正在研究聚合物。他解释说，它们被用于洗涤剂中，以防止洗涤后形成难看的白色薄膜。这些晶体薄膜是表面活性剂与硬水中的离子发生反应时产生的。通常使用聚羧酸盐，如聚丙烯酸，通过隔离离子来防止成膜，并通过覆盖和分散晶体颗粒来干扰结晶。

在过去，当使用磷酸盐表面活性剂时，这些薄膜不是问题。但这些化学物质与富营养化有关，因此已被淘汰，这意味着聚合物的作用增强了。但也有一个缺点:聚合物不可生物降解，而且它们的组成单体来自不可持续的石化原料。

产品开发是在钢索上玩杂耍

为了解决这个问题，Mercanton正在研究“混合”聚合物:植物多糖和聚丙烯酸的共聚物，其中多糖作为丙烯酸基团连接的主干。根据默坎顿的说法，用这种方法可以替换一半的丙烯酸含量，而不会对性能产生任何变化，即使这种混合物实际上含有更少的丙烯酸基团。

这是因为聚丙烯酸由于疏水相互作用而倾向于卷曲，隐藏了它的一些官能团。淀粉骨架减少了这种卷曲，这使得混合动力车同样高效，同时更可生物降解和可持续发展。

但要取得这些进展绝非易事。产品的性能只是像默坎顿这样的科学家必须平衡的复杂力量网络中的一个方面——这是在钢丝上的杂耍表演。产品“从摇篮到坟墓”的整个生命周期必须牢记，这包括原材料的运输和整体的碳足迹。默坎顿说，这种混合聚合物在这方面表现很好——它每取代一吨丙烯酸，就能减少半吨的碳排放。然而，使用淀粉可能会给粮食价格带来压力，这也取决于未来对谷物燃料的需求。

如果这种平衡有效，那么阿克苏诺贝尔的化学物质最终会走出实验室，进入客户的名牌产品中。但即便如此，该公司的科学家仍会与这些客户保持不断的沟通，帮助他们对配方进行微调和故障排除。这是Anette Thyberg的区域，正如她解释的那样，没有一刀切的配方。

Thyberg说，每一种产品都是不同的，这取决于什么是脏的，污垢是什么，以及如何清洗。例如，自动洗碗洗涤剂完全不同于洗车洗涤剂。配方也是各国特有的:每个国家有不同的水硬度水平，使用不同的器具，吃不同的食物——导致不同的污渍特征。更复杂的是，不同的监管制度和宗教习俗也必须得到尊重。例如，在印度，牛肉脂不能制成肥皂。配方甚至可以是季节性的——在冬天，汽车污垢往往更疏水，所以洗车配方必须使用更多的疏水分子。

抛光的蛋白质

阿克苏诺贝尔的客户之一是宝洁公司，我的下一站是它的纽卡斯尔创新中心——一个由办公室和实验室组成的密集场所。这里的重点是自动洗碗和洗衣液，高级技术专家尼尔·兰特总是在寻找新的想法。

Lant在寻找创新，比如Mercanton的混合聚合物，这些创新可以被整合到宝洁的产品中。他庞大的人脉包括跨国公司、大学和初创企业。他甚至与时装设计师合作，以确保新颖的面料和设计可以机洗。

除了聚合物，Lant的另一个主要领域是酶。他说，最受欢迎的酶是那些在较低温度下工作的酶，或者是那些对顽固污渍有选择性的酶，或者是那些“抛光”的酶——这意味着修改材料的表面，使其更耐污渍。宝洁在这一领域的最新开发之一是Whitezyme。

Whitezyme通过增加纤维的微孔隙率来抛光纤维——织物中最常见的纤维。由于纱线纤维之间的间隙增大，污渍不易保留。重要的是，这种处理只会影响与污渍滞留有关的无定形纤维素，而不会影响赋予织物强度的结晶纤维素。

白酶是从这种细菌中分离出来的一种酶发展而来的Paenibacillus polymyxa但兰特解释说，母酶很容易失活，所以必须对其进行修饰，以增加其在洗涤剂溶液中的稳定性。宝洁公司的配方商与该酶的供应商诺维信携手合作，在保留其抛光特性的同时，改变了酶展开途径中的取代基。

家电制造商又给网络增加了一条链——他们必须确保他们的产品与新型洗涤剂兼容。因此，在格雷姆·克鲁克shank的实验室里，试管和烧杯被一排排的洗衣机和洗碗机所取代。

Cruickshank将这些设备比作反应容器，但有一个问题——没有两个循环是相同的。现代家电尤其如此，因为它们会自动改变洗涤条件。结果是，在洗涤过程中，复杂的化学反应是在不受控制的条件下发生的。

因此，Cruickshank必须使用一系列技术来解开每个洗涤周期，其中包括指示精确方向剪切力的传感织物。他还使用一毫升和一升的“洗衣机”在开发的早期阶段测试配方。

顾客为王

然而，在利益相关者网络中占主导地位的是消费者，如果产品不能满足他们的需求、欲望甚至是一时的冲动，他们就会让所有这些工作变得毫无意义。于是我们来到了镜像测试厨房，在这里，资深科学家吉尔·哈迪和她的团队了解消费者如何与新产品互动，以及对新产品的反应。

哈迪解释说，厨房可以让她的团队准确地观察到消费者是如何清洁的，他们是如何储存洗涤剂的，以及他们对不同气味和质地的反应。必要时，科学家们甚至可以通过扩音器指挥行动。如今，网络摄像头可以把消费者自己的家庭厨房变成测试实验室，提供全球范围内的数据。

但消费者的感知是复杂而不准确的，涉及感官、心理，有时甚至是非理性因素。例如，许多洗涤剂在原本白色的配方中有彩色斑点。哈迪透露，通常没有颜色的原因，但买家把斑点与更有效的洗涤剂联系在一起。气味是另一个例子:某些气味与“柔和”、“自然”和“新鲜”等品质联系在一起，这就需要调香师来混合。

消费者也可能对变化持怀疑态度——这使得开发更具挑战性。当宝洁在可持续发展的驱动下尝试转向更浓缩的粉末时，购物者认为他们被欺骗了。事实上，典型的洗衣粉中的大部分粉末只是膨胀剂。

这是一个具有挑战性的行业，但这正是参与其中的化学家的吸引力所在。兰特说，洗涤剂给他带来的工作满足感和他以前在癌症研究中的工作一样。他喜欢竞争对手之间的竞争，喜欢看到自己的想法变成超市货架上的产品。

科学家的一个反复出现的动机是帮助发展中国家的消费者。正如配方技术专家艾伦·布克(Alan Booker)所说，他能够以有意义的方式做出微小的改变，比如腾出原本用来洗手的时间。有时差异可能是巨大的-技术最初由宝洁公司开发回收洗衣水现在被用来提供安全的饮用水。

布克认为，这项工作中最难的部分是扼杀一款产品。原因很简单。经过多年的研发、与错综复杂的利益相关者进行谈判、平衡经济、能源和环境，肯定很难看到这些努力付诸东流。

回到实验厨房，科学家们慢慢向前。他们手上有新产品了吗，还是又回到了图纸上?

Tessa Fiorini是2013年的获奖者manbetx手机客户端3.0科学传播比赛．