紅薯葉面膜制備及其性能研究

延永，高園，楊蓉蓉

（商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛726000）

紅薯（Ipomoea batatas），旋花科番薯屬一年生草本植物，紅薯在我國大多數(shù)省份普遍栽培。紅薯葉是紅薯生長過程中莖上的葉子，藥食兩用，富含糖、淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、VC、礦物質(zhì)、黃酮、類胡蘿卜素等許多活性成分[1]，它的功效主要體現(xiàn)在提高身體免疫力[2]、減少心腦血管疾病[3]、加速腸胃蠕動治療便秘[4]、強化視力、美容養(yǎng)顏[5]等方面。但令人遺憾的是，人們在秋季收獲紅薯塊莖后，大量葉、梗中只有少量被食用，剩余大部分用作牲畜飼料，有時候還將其進行焚燒，這不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且造成資源浪費。面膜是一種深受愛美人士歡迎的護膚產(chǎn)品，它具有吸附皮膚污物、去除多余類脂化合物和壞死細(xì)胞的作用，通過面膜的收縮力，改善血液循環(huán)，使皮膚光潔細(xì)膩，常作為清潔、保養(yǎng)和營養(yǎng)面部肌膚的化妝品，得到越來越多人的青睞[6]。面膜最初采用人工合成的化學(xué)制品作為主要添加成分，但隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐步認(rèn)識到長期使用化學(xué)藥品所存在的安全問題，開始將研究的方向逐漸轉(zhuǎn)移為天然藥物[7]。鑒于紅薯葉在美容養(yǎng)顏領(lǐng)域的突出功效，本研究首次以紅薯葉提取物為主要有效成分，通過優(yōu)化工藝，開發(fā)出具有抗氧化、抑菌、保濕活性等功效的面膜，并對其性質(zhì)進行研究，既能促進紅薯葉資源的開發(fā)，又豐富了天然藥物面膜市場的產(chǎn)品類別，具有重要的社會經(jīng)濟價值和環(huán)保價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅薯（Ipomoea batatas）葉：摘于商洛學(xué)院后山。

1.2 試劑與儀器

無水乙醇、硝酸鋁、氫氧化鈉、硝酸鈉、羧甲基纖維素鈉、丙二醇、甘油、尼泊金甲酯、漢生膠、食用香精、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼均為市售AR。蘆丁標(biāo)品（中國藥品生物制品鑒定所），采微型粉碎機（FW80天津泰斯特儀器有限公司）；超聲清洗儀（KH5200E昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司）；紫外-可見分光光度計（UV1800日本島津）；高速離心機（TGL-16G上海安亭科學(xué)儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

稱取0.2 g已干燥的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，30%乙醇定容至100 mL容量瓶，得到2 mg·mL－1的標(biāo)準(zhǔn)液。分別移取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL標(biāo)準(zhǔn)液于25 mL容量瓶，依次加入5%NaNO2溶液0.7 mL，搖勻后靜置6 min，加入10%Al(NO3)3溶液0.7 mL，搖勻后靜置6 min，再加入1 mol·L－1的NaOH溶液10.0 mL，用30%乙醇定容，搖勻，靜置15 min，在波長510 nm處測定吸光度測得該系列溶液的吸光度[8-9]。以吸光度為縱坐標(biāo)，溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線A=8.7981C+0.0276，R2=0.9979。

1.3.2 紅薯葉總黃酮提取及含量測定

將干燥的紅薯葉粉末（過60目篩）2.00 g倒入圓底燒瓶，加入60%乙醇溶液80 mL，加熱回流1.5 h，冷卻后，抽濾，60%乙醇洗滌（10 mL，3次），合并濾液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去大部分溶劑，將剩余物轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得到母液。移取1 mL于25 mL容量瓶，依次加入5%NaNO2溶液0.7 mL，搖勻后靜置6 min，加入10%Al(NO3)3溶液0.7 mL，搖勻，靜置6 min，再加入1 mol·L－1的NaOH溶液10 mL，用30%乙醇定容，搖勻，靜置15 min，在波長510 nm處測定吸光度，利用回歸方程計算紅薯葉中總黃酮的提取率φ（%）：

式中，C為溶液總黃酮濃度，mg·mL－1；N為稀釋倍數(shù)，mL；V為提取液體積，mL；W為紅薯葉的質(zhì)量，mg。

1.3.3 紅薯葉總黃酮提取物對DPPH自由基的清除作用

稱取DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）標(biāo)準(zhǔn)品20.00 mg，乙醇定容至500 mL容量瓶，得質(zhì)量濃度0.04 mg·mL－1的DPPH溶液。依次配制1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 mg·mL－1紅薯葉提取物系列溶液，取4 mL紅薯葉提取液和DPPH溶液1 mL混合后稀釋至10 mL搖勻后在室溫下避光反應(yīng)30 min，于517 nm處測定其吸光度Ai；取4 mL稀釋液和DPPH溶液1 mL混合后稀釋至10 mL，搖勻后在室溫下避光反應(yīng)30 min，于517 nm處測定其吸光度Aj；取4 mL去離子水和DPPH溶液1 mL混合后稀釋至10 mL，搖勻后在室溫下避光反應(yīng)30 min，于517 nm處測定其吸光度A0[10]。DPPH自由基清除率δ（%）計算公式：

1.3.4 紅薯葉面膜的制備

1）面膜制備方法

A相：準(zhǔn)確稱取對應(yīng)量的羧甲基纖維素鈉、丙二醇和甘油置于100 mL燒杯中，在80℃水浴下攪拌至完全溶解，備用。

B相：準(zhǔn)確稱取對應(yīng)量尼泊金甲酯、紅薯葉提取液（1.3.2所得）、漢生膠、香精放置于100 mL燒杯中，在80℃水浴下攪拌至完全溶解，備用。

攪拌下，將A相緩慢倒入B相中，加適量蒸餾水至面膜液重50 g，繼續(xù)攪拌20 min，至各相均勻分布得到面膜液。

2）單因素試驗優(yōu)化

在面膜制作過程中，加入丙二醇1.5 g、羧甲基纖維素鈉0.75 g、尼泊金甲酯0.025 g，依次調(diào)整甘油加入量為2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g，考察甘油對面膜保濕性的影響；加入甘油7.5 g、羧甲基纖維素鈉0.75 g、尼泊金甲酯0.025 g條件下，依次調(diào)整丙二醇加入量為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g，考察丙二醇對面膜保濕性的影響；加入甘油7.5 g、丙二醇1.5 g、尼泊金甲酯0.025 g條件下，依次調(diào)整羧甲基纖維素鈉加入量為0.25、0.5、0.75、1.0、1.25 g，考察羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性的影響；加入甘油7.5 g、丙二醇1.5 g、羧甲基纖維素鈉0.75 g條件下，依次調(diào)整尼泊金甲酯加入量為0.015、0.02、0.025、0.03、0.035 g，考察尼泊金甲酯對面膜保濕性的影響。

1.3.5 正交試驗優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用正交試驗L9(34)篩選出紅薯葉面膜優(yōu)質(zhì)配方（以所得面膜的保濕性為評價標(biāo)準(zhǔn)）。因素與水平表如表1所示。

表1 紅薯葉面膜優(yōu)化的正交試驗的因素與水平

1.3.6 體外保濕試驗

選用小型玻璃板貼一層醫(yī)用透氣膠帶模擬人體皮膚涂抹護膚品的過程[11]。試驗溫度保持在25℃，先稱取膠帶的重量(M0)，然后稱取適量紅薯葉面膜均勻涂布于模擬裝置表面，記錄涂抹的面膜質(zhì)量(M1)。將制成的模擬裝置置于含有CaCl2飽和溶液的干燥器內(nèi)。室溫條件下放置30 h后稱取含有面膜膠帶的重量(M2)。保濕率W(%)計算公式：

1.3.7 面膜的抑菌試驗

1）液體培養(yǎng)基的制備

稱取牛肉膏2.51 g、蛋白胨5.00 g、氯化鈉2.50 g，放入燒杯中。牛肉膏轉(zhuǎn)移至燒杯后加熱溶化，加入500 mL水，攪至完全溶解，調(diào)節(jié)pH在7.1～7.5，然后用烘箱在120℃下滅菌2 h。

2）菌液的培養(yǎng)及TTC溶液的配制

菌液的培養(yǎng)：在無菌條件下，取5 mL的液體培養(yǎng)基放入試管中，接種大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，放入36℃的搖床，72 h后，測定其吸光度A≥0.5，然后將每種菌的濃度進行稀釋，直至吸光度A為0.1。

TTC溶液的配制：取50 mg紅四氮唑溶解于200 mL已滅菌的培養(yǎng)基中。

3）面膜的抑菌性檢測

試驗采用96孔板進行顯色觀察。用移液槍將TTC溶液（100 μL）分別注入第一行、第二行、第八行及第十二行的八個孔內(nèi)。在各行第一個孔中注入面膜液100 μL，攪拌均勻后吸回100 μL注入同一行的第二個孔內(nèi)，攪拌均勻后吸入100 μL注入同一行的第三個孔，依次進行到最后一個孔，并從最后一個孔內(nèi)吸回的100 μL面膜連同槍頭棄掉[12]。將其放入生化培養(yǎng)箱，溫度調(diào)制36℃，12 h后觀察試驗結(jié)果。肉眼無細(xì)菌生長的藥物最低濃度為最低抑菌濃度（MIC）。

1.3.8 紅薯葉面膜的性能評價

1）性狀與細(xì)膩度

取紅薯葉面膜液5.0 g，置于50 mL的燒杯中，觀察其外觀性狀。將其涂布于皮膚上，用眼睛、鼻子、手感等感官指標(biāo)評價其細(xì)膩度[11]。

2）酸堿度

取紅薯葉面膜液5.0 g，溶解于100 mL蒸餾水中，加熱至微沸后，冷卻至室溫，用pH計測定pH值。

3）穩(wěn)定性

耐熱、耐寒試驗：取紅薯葉面膜5.0 g裝入10 mL的試管中，將試管口用保鮮膜封住，分別置于高溫和低溫的環(huán)境中，放置24 h，取出，室溫放置20 min后，觀察與試驗前是否有明顯差異。

離心試驗：在常溫狀態(tài)下，取紅薯葉面膜8.0 g均分為兩組，分別裝入4 mL的離心管中，每個管中含面膜4.0 g，置于離心機中以1 000、2 000、3 000、4 000、5 000 r·min－1的轉(zhuǎn)速離心10 min，取出，觀察樣品是否分層。

4）皮膚刺激性測試

選取30名皮膚健康的志愿者，年齡20～25歲10名，年齡26～35歲10名，年齡36～45歲10名，各年齡階段男女各半。在受試人員的左手背上涂敷0.8 g面膜樣品，面積大約為16 cm2，與右手背進行對比，12 h后觀察左手背涂敷面膜部位的皮膚現(xiàn)象，連續(xù)測試兩周，進行評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅薯葉提取物中總黃酮含量

在517 nm處測定紅薯葉中總黃酮吸光度為2.144，經(jīng)求得母液中紅薯葉總黃酮濃度為5.8 mg·mL－1。由式(1)得紅薯葉中總黃酮的提取率為7.25%。

2.2 紅薯葉總黃酮對DPPH自由基的清除

如圖1所示，隨著濃度的不斷上升，紅薯葉總黃酮化合物對DPPH自由基的清除率不斷升高；當(dāng)溶液濃度升至4.5 mg·mL－1時，紅薯葉總黃酮類化合物對DPPH自由基的清除率逐步達(dá)到峰值，為62.66%。由此可見，面膜中紅薯葉總黃酮的濃度保持在4.5 mg·mL－1時抑菌活性最佳。紅薯葉黃酮類化合物為優(yōu)良的供氫體，與自由基作用后形成新的自由基可通過共振雜化與其它自由基結(jié)合成穩(wěn)定的二聚體，切斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，發(fā)揮抗氧化作用[10]。

圖1 紅薯葉總黃酮對DPPH自由基的清除

2.3 單因素優(yōu)化

2.3.1 甘油對面膜保濕性的影響

結(jié)果見圖2，隨著甘油量的增加，面膜保濕性明顯增加，當(dāng)甘油量增加至7.5 g時，面膜保濕性達(dá)到最大值62.16%，繼續(xù)增加甘油量，面膜液性狀過于黏稠，不符合國家規(guī)定的面膜標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2872-2017中關(guān)于外觀的要求，可能是甘油自身性質(zhì)導(dǎo)致面膜液過于黏稠。根據(jù)面膜保濕率的高低，甘油加入量選用2.5、5.0、7.5 g3個水平進行正交試驗。

圖2 甘油對面膜保濕性的影響

2.3.2 丙二醇對面膜保濕性的影響

結(jié)果見圖3，當(dāng)丙二醇量為1.0 g時，面膜保濕性達(dá)到最大值63.12%，繼續(xù)增加丙二醇，保濕率出現(xiàn)下降趨勢。根據(jù)面膜保濕率的高低，甘油加入量選用0.5 g、1.0 g、1.5 g 3個水平進行正交試驗。

圖3 丙二醇對面膜保濕性的影響

2.3.3 羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性的影響

結(jié)果見圖4，隨著羧甲基纖維素鈉量的增加，面膜保濕性增加，當(dāng)羧甲基纖維素鈉增加至0.75 g時，面膜保濕性達(dá)到最大值60.13%，繼續(xù)增加羧甲基纖維素鈉，面膜液性狀呈現(xiàn)黏稠狀，同時，保濕性降低。根據(jù)面膜保濕率的高低，羧甲基纖維素鈉加入量選用0.5、0.75、1.0 g 3個水平進行正交試驗。

圖4 羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性的影響

2.3.4 尼泊金甲酯對面膜保濕性的影響

結(jié)果見圖5，當(dāng)尼泊金甲酯增加至0.025 g時，面膜保濕性達(dá)到最大值60.12%，繼續(xù)增加尼泊金甲酯量，面膜液保濕性降低。根據(jù)面膜保濕率的高低，尼泊金甲酯加入量選用0.020、0.025、0.030 g 3個水平進行正交試驗。

圖5 尼泊金甲酯對面膜保濕性的影響

2.4 紅薯葉面膜制備工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，試驗所得紅薯葉面膜的正交試驗結(jié)果見表2。極差分析（見表3）發(fā)現(xiàn)，甘油是影響面膜保濕效果的主要因素，其次為丙二醇，羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性影響最低。紅薯葉面膜制備的最佳工藝水平組合為A3B3C3D1，即配方中需加入甘油7.5 g、丙二醇1.5 g、羧甲基纖維素鈉1.0 g、尼泊金甲酯0.02 g。為了保證面膜的抑菌活性，面膜中紅薯葉總黃酮含量應(yīng)保持在4.5 mg·mL－1。經(jīng)調(diào)試，紅薯葉面膜的最佳配方為5.8 mg·mL－1紅薯葉總黃酮提取物水溶液（35 mL）、甘油（7.5 g）、丙二醇（1.5 g）、羧甲基纖維素鈉（0.75 g）、尼泊金甲酯（0.02 g）、漢生膠（0.05 g），加適量蒸餾水至面膜液重50 g。經(jīng)驗證，面膜的保濕率為68.65%，對DPPH自由基的清除率達(dá)到63.41%。

表2 紅薯葉面膜制備工藝L9(34)正交試驗結(jié)果

表3 紅薯葉面膜制備工藝極差分析

2.5 紅薯葉面膜的抑菌效果

如表4所示，面膜展現(xiàn)出較好的抗菌活性，紅薯葉面膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的MIC值均是2.25 mg·mL－1（以面膜中紅薯葉總黃酮含量為標(biāo)準(zhǔn)）。

表4 紅薯葉面膜對供試菌種總黃酮含量

2.6 紅薯葉面膜的性能評價

紅薯葉面膜為淡綠色、具玫瑰花香氣、分散均一、無污跡油狀液體，涂抹手背后皮膚細(xì)膩、透亮、光滑、無顆粒感。測定得到紅薯葉面膜的各項指標(biāo)見表5，面膜的pH值7.09±0.05<8.5，符合國家規(guī)定的面膜標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2872-2017中關(guān)于面膜pH值3.5～8.5的規(guī)定；面膜耐熱耐寒性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫（40±1）℃及低溫（-8±2）℃狀態(tài)下保持24 h，恢復(fù)至室溫后與試驗前無明顯差異；離心試驗未發(fā)生分層，以均相形式存在。

表5 感官及理化指標(biāo)測試

2.7 皮膚刺激性測試

隨機選取的30名皮膚健康的志愿者，在其左手小臂處經(jīng)涂抹兩周面膜，皮膚光滑、細(xì)膩、水嫩、有光澤，未見發(fā)紅、發(fā)癢、起疹等不良反應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

本文優(yōu)化出功能性紅薯葉面膜的最優(yōu)配方為5.8 mg·mL－1紅薯葉總黃酮提取物水溶液（35 mL）、甘油（7.5 g）、丙二醇（1.5 g）、羧甲基纖維素鈉（0.75 g）、尼泊金甲酯（0.02 g）、漢生膠（0.05 g），加適量蒸餾水至面膜液重50 g。其中，面膜中紅薯葉總黃酮濃度為4.5 mg·mL－1。所制備的面膜液為淡綠色溶液，具玫瑰花香氣、質(zhì)地均勻、無刺激性，pH=7.09±0.05<8.5，耐熱、耐寒、性質(zhì)穩(wěn)定，符合國家規(guī)定的面膜標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2872-2017的要求。經(jīng)測試，所得面膜的保濕率為68.65%，對DPPH自由基的清除率達(dá)到63.41%，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有明顯的抑菌效果，MIC值均為2.25 mg·mL－1。

本研究成功開發(fā)出了一款綠色多功能紅薯葉面膜，為紅薯葉的資源利用和深加工提供了思路和方法。結(jié)果表明紅薯葉面膜具有抗氧化活性和抑菌活性，與延永等[13]研究的紅薯葉總黃酮提取物的性質(zhì)一致，對比發(fā)現(xiàn)，把紅薯葉制備成面膜后，抑菌活性顯著增強，可能是面膜中其他成分同時具備有一定的抑菌活性。另外，該面膜制備方法具有一定的普遍適用性，具有一定的實際推廣價值。