植物提取纯化物全效美白、防晒、保湿性能研究*

申婧翔，史莉莉，田候汝，郑 超

(1 长治学院化学系，山西 长治 046000；2 海南师范大学化学与化工学院，海南 海口 571158)

近年来，越来越多的消费者希望出现一系列集美白、防晒、保湿多重功效于一体的天然护肤化妆品，对化妆品的质量和安全性也提出了更高的要求。美白效果的实现是通过抑制酪氨酸酶的活性来达到的，存在于皮肤基底层色素细胞中的酪氨酸酶受到紫外线照射时，逐步氧化聚合形成黑色素，并导致皮肤出现色斑和肤色不均[1]。而防晒的首要目的是保护人体健康，当过量的紫外线照射人体皮肤时，会引起一系列的光化学反应，较高能级的光子流可使细胞内的核蛋白和一些酶发生变性[2]，严重损伤人体的皮肤、眼睛以及免疫系统；紫外线照射6～8 h后会出现皮肤干痛、皮肤皱缩甚至起泡脱落的现象[3]。若要使皮肤保持光滑、柔软和富有弹性，肌肤含水量需在10%～20%范围内，这可避免皮肤出现一系列如干燥、干裂、皲裂、老化等的皮肤问题[4-5]。研究发现在护肤品中添加各种天然提取物，具有对皮肤作用温和、刺激性小、安全性高、疗效显著等特点[6]。所以，研制具有美白、防晒、保湿多重功效的天然化妆品是当今化妆品行业的必然发展趋势。

1 实验原理

1.1 美白实验

在一定时间内，生成的黑色素越少，表明对酪氨酸酶活性的抑制越好，美白效果也越好，用抑制率=[1-(T2-T1)/(C2-C1)]×100%[7-8]表达这一结果。C1为酪氨酸酶提取液与缓冲溶液混合后的吸光度，C2为加入L-酪氨酸后生成的黑色素的吸光度值，C2-C1为以C1为参比测C2的吸光度。T1表示加入缓冲溶液、酪氨酸酶提取液与样品的吸光度值，T2是加入样品后，在样品抑制后生成的黑色素的吸光度值，T2-T1为经过样品抑制后黑色素的吸光度值。

1.2 防晒实验

1.2.1 分段法比较植物提取物的防晒效果

日光中的紫外线可分为长波紫外线UVA(320～400 nm)，中波紫外线UVB(290～320 nm)和短波紫外线UVC(200～290 nm)。通过测定样品分别在UVA、UVB、UVC三个波段的吸光度值及在每个波段的平均值，比较样品的防晒效果。

1.2.2 整体法比较植物提取物的防晒效果

整体比较法是指在特定波长下测定样品的透光率，并由太阳光谱强度标准数据计算出样品的SPF值[9]，SPF值计算的数据模型如下[10-11]：

其中E(λ)S(λ)为太阳光谱中紫外线的红斑发生几率；T为样品在一定波长下的透光率。引起红斑的紫外线主要集中区的波长段为290～350 nm，因此，主要选取295 nm、305 nm、315 nm、325 nm、335 nm、345 nm 6个波段，并依据该数学模型对样品的防晒效果进行评价，SPF值越大说明防晒效果就越好。

1.3 保湿实验

一定时间内失水率越小，则保湿效果越好[12]。选用8 cm×8 cm的玻璃板在烘箱中烘至恒重，并在上面贴上一层医用透气胶带后准确称重，其质量记为M1。将样品配制成质量分数为5%的水溶液，并用移液枪移取100 μL均匀涂在透气胶带上准确称重，其质量记为M2，放进相对湿度为42%的恒温箱中烘12 h后取出称重，记为M3，计算样品的失水率:

失水率=(M2-M3)/(M2-M1)×100%

2 实 验

2.1 实验材料、试剂和仪器

新鲜土豆，采购于博源超市。

磷酸氢二钠(分析纯)，天津市凯通化学试剂有限公司；磷酸二氢钾(分析纯)，北京红墨化工厂；L-酪氨酸，上海迈瑞尔化学技术有限公司；无水乙醇(分析纯)，天津奥普升化工有限公司；石油醚(分析纯)，天津市凯通化学试剂有限公司；二甲基亚砜(分析纯)，天津市风船化学试剂科技有限公司；芦荟(粗)；制何首乌(粗)；三七茎叶(粗)。

TU-1900双光束紫外可见分光光度计，上海菁海仪器有限公司；FA2004W电子天平，上海菁海仪器有限公司；SHZ-D低速离心机，巩义市予华仪器有限责任公司；电热套，巩义市予华仪器有限责任公司；移液枪(100 μL)，Eppendorf Research公司；PTHW型恒温干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；10 mL、25 mL、500 mL容量瓶；索氏提取器(标准摩口)，上海菁海仪器有限公司；烧杯；玻璃棒；移液管(10 mL)。

2.2 溶液的配制

磷酸缓冲溶液(pH=6.86)：准确称取磷酸二氢钾3.3979 g和磷酸氢二钠3.5479 g溶于蒸馏水，并用蒸馏水定容至1000 mL容量瓶中，摇匀。

L-酪氨酸溶液：准确称取L-酪氨酸0.0271 g，用磷酸缓冲溶液定容至500 mL容量瓶中，摇匀。

酪氨酸酶溶液：称取20.01 g在空气中未氧化新鲜土豆于粉碎机中，加入80 mL缓冲溶液粉碎1.5 min，将液体倒入离心管中离心5 min，转速4000 rap/min，取上清液。

5 mg/mL样品储备液：分别准确称取芦荟纯化物、三七茎叶纯化物和制何首乌纯化物0.125 g，用DMSO定容至25 mL比色管，摇匀，得到浓度为5 mg/mL的样品储备液。

样品溶液：分别准确移取芦荟、三七茎叶、制何首乌储备液1.00 mL、1.20 mL、1.60 mL、2.00 mL，用磷酸缓冲溶液定容至10 mL容量瓶，摇匀，得到浓度依次为0.5 mg/mL、0.6 mg/mL、0.8 mg/mL和1.0 mg/mL的待测样品溶液。

3 结果与讨论

3.1 三种植物提取物的纯化和检测

3.1.1 三种植物提取物的纯化

分别准确称取芦荟、三七茎叶和制何首乌的质量为3.0114 g、9.9872 g和4.0493 g，滤纸包住放入索氏提取器中，并分别加入90 mL无水乙醇、90 mL无水乙醇和90 mL H2O，加热回流2 h后进行蒸馏，待圆底烧瓶中剩余10～15 mL时停止蒸馏，并进行蒸发得到相应的产物，三者的产率分别为12.2%、8.90%和25.09%。

3.1.2 三种植物提取物的检测

图1 芦荟纯化检测

图2 三七茎叶纯化检测

图3 制何首乌纯化检测

分别准确称取三种植物粗粉及其纯化物0.01 g，定容于25 mL 的DMSO溶剂中，并以DMSO为参比液，分别测定它们在200～400 nm波段的吸收曲线。将三种植物粗粉与其纯化物的吸收曲线进行对比，如图1，图2，图3所示。经过比较发现所得的纯化物即为该植物的提取物。

3.2 三种纯化物美白性能的研究

表1 体系的组成和溶液加入量

按表1加入相应量的各种溶液，并在10 ℃下反应10 min之后，分别以体系C1、T1为参比溶液，测得体系C2、T2在UVA、UVB和UVC三个波段的吸光度值，并计算不同浓度下各种纯化物的抑制率。所得结果如表2所示。由表2可知，浓度为0.6 mg/mL的三七茎叶纯化物在UVA、UVB、UVC三个波段对酪氨酸酶的抑制率均为最大，表明其美白效果最好。

表2 不同浓度的样品在不同波段对酪氨酸酶的抑制率

3.3 三种纯化物防晒性能的研究

3.3.1 分段比较法研究三种纯化物的防晒性能

表3 吸光度的平均值

分别准确称取芦荟纯化物、三七茎叶纯化物和制何首乌纯化物0.0099 g、0.0100 g、0.0101 g，用DMSO溶解，定容至25 mL 比色管中，以DMSO为参比，测出各物质在UVA、UVB和UVC波段的吸光度平均值。结果如表3所示。由表3可知，芦荟纯化物在UVA、UVB、UVC三个波段平均吸光度值为最大，这说明芦荟纯化物吸收紫外线的能力最好。

3.3.2 整体比较法研究三种纯化物的防晒性能

选用分段比较法中的样品溶液，分别测定295 nm、305 nm、315 nm、325 nm、335 nm、345 nm 6个波段的吸光度值，依据SPF值的数学模型对样品的防晒效果进行评价。结果如表4所示。由表4可知，在295 nm、305 nm、315 nm、325 nm、335 nm、345 nm 6个波段的吸光度值均为最大，其SPF值也为最大，这说明芦荟纯化物吸收紫外线的能力最好。

表4 不同波长下的吸光度值

3.4 三种纯化物保湿性能的研究

分别准确称取三七茎叶纯化物0.0500 g、制何首乌纯化物0.0480 g、芦荟纯化物0.0510 g，用1.00 mL蒸馏水溶解得质量分数为5%的水溶液，摇匀待用。根据上述保湿实验原理操作，分别称得M1，M2，M3的质量，并根据公式计算失水率大小，结果如表5所示。由表5可知，失水率最低的物质是制何首乌纯化物，失水率为92.6%，这说明制何首乌纯化物的保湿效果最好。

表5 各样品的失水量和失水率

4 结 论

通过探究三种纯化物在不同浓度下对酪氨酸酶的抑制率，比较发现当三种纯化物的浓度为0.6 mg/mL时，三七茎叶纯化物的抑制率达到最大为88.1%，其次分别为芦荟纯化物和制何首乌纯化物；通过分段法和整体法比较了三种纯化物的防晒性能，防晒性能最好的为芦荟纯化物，其次分别为三七茎叶纯化物和制何首乌纯化物；通过计算失水率的保湿实验比较发现保湿效果最好的样品为制何首乌纯化物，其次分别为三七茎叶纯化物和芦荟纯化物；经综合比较具有美白、防晒、保湿三重功效较好的物质是三七茎叶纯化物。