芒果葉提取物廣譜防曬性能研究

王春曉，張小鳳，張燕

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芒果葉提取物廣譜防曬性能研究

王春曉，張小鳳，張燕

（茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程系，廣東 茂名 525000）

基于樹葉依靠誘導(dǎo)體內(nèi)合成紫外吸收物質(zhì)來抵御紫外傷害的生理特性，以樹葉為原料提取紫外吸收物，比較不同樹葉提取物的紫外吸收情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：芒果葉提取物在280~400 nm的防曬區(qū)域紫外吸收能力強(qiáng)，強(qiáng)吸收覆蓋波段寬，可實(shí)現(xiàn)廣譜防曬。芒果葉質(zhì)量濃度4倍于3種化學(xué)防曬劑時(shí)，其提取物紫外吸收強(qiáng)度高于化學(xué)防曬劑，且可在pH=3~7、強(qiáng)太陽光照4 h、80 ℃、室內(nèi)存放1年保持穩(wěn)定，產(chǎn)品化前景好。

植物防曬劑；芒果葉；廣譜防曬

臭氧層的破壞導(dǎo)致人類面臨更加嚴(yán)重的紫外傷害威脅，造成傷害的包括中波紫外線UVB（280~320 nm）和長(zhǎng)波紫外線UVA（320~400 nm）。其中UVB階能高，可對(duì)皮膚產(chǎn)生強(qiáng)烈的光損傷，導(dǎo)致出現(xiàn)紅腫、水泡，嚴(yán)重的還會(huì)破壞染色體，抑制免疫系統(tǒng)，引起皮膚癌[1]。UVA的穿透性強(qiáng)，可到達(dá)真皮深處，導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的損傷，致使黑色素沉著、皮膚老化[2]，可同時(shí)防御UVB和UVA的廣譜防曬產(chǎn)品成為需求的焦點(diǎn)。目前市場(chǎng)上主要通過化學(xué)防曬UVB劑和UVA劑之間的復(fù)配達(dá)到廣譜防曬要求[3]，但化學(xué)防曬劑過敏率高、刺激性強(qiáng)、安全性有待商榷。天然植物來源的防曬劑作用溫和、安全性高，往往還具有抗菌、抗炎、曬后修復(fù)、營(yíng)養(yǎng)、美容等多重功效[4]，已成為國(guó)內(nèi)外知名化妝品企業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。目前，對(duì)植物防曬成分的研究主要集中在中草藥方面，但是普遍存在紫外防護(hù)波段窄、吸收強(qiáng)度不夠、產(chǎn)品顏色深、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)困難、部分原料成本高等不足[5]，難以市場(chǎng)化。樹葉長(zhǎng)時(shí)間暴露在紫外輻射下，進(jìn)化出一系列防護(hù)機(jī)制抵御紫外傷害，其中之一即為誘導(dǎo)體內(nèi)合成紫外吸收物質(zhì)。但由于對(duì)紫外輻射敏感度的不同，不同種類葉片內(nèi)紫外吸收物質(zhì)含量存在較大差異[6]。

本文使用超聲輔助提取樹葉中的紫外吸收物質(zhì)，繪制提取物紫外吸收光譜圖并進(jìn)行比較，篩選出紫外吸收能力最強(qiáng)，吸收波段寬的樹種樹葉，并對(duì)提取物穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與儀器

芒果、檸檬、木瓜等樹葉均采自廣東茂名市周邊；無水乙醇，氫氧化鈉，鹽酸，AR，天津市大茂化學(xué)試劑廠；活性高嶺土，工業(yè)級(jí)，茂名石化礦業(yè)有限公司；防曬劑OMC（4-甲氧基肉桂酸-2-乙基酯），防曬劑BP-3（二苯酮-3），防曬劑OSC（水楊酸乙基己酯），≥98%，辛普（集團(tuán)）有限公司。

UV-2550型紫外-可見分光光度計(jì)，日本島津公司；TH-200BQ型超聲波清洗儀，濟(jì)寧天華超聲電子儀器有限公司； BF-02型中藥粉碎機(jī)，北京中匯北方機(jī)電設(shè)備有限公司；TG16A-WS型臺(tái)式高速離心機(jī)，上海盧湘儀器有限公司；Cu-420型恒溫水浴鍋，上海精密儀器廠；ME204E型電子天平，梅特勒-托利多上海有限公司；SC101-0A.B型電熱恒溫干燥箱，寧波凱諾儀器有限公司；PHS-25型酸度計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樹葉中紫外吸收物質(zhì)的超聲提取

樹葉清洗后置于烘箱中45 ℃烘干、粉碎，過60目篩備用。稱取樹葉粉末5.0 g于燒杯中，加入50 mL的φ(C2H5OH)=50%的水溶液，于45 ℃、功率500 W超聲提取30 min，補(bǔ)加溶劑至50 mL，密封，常溫浸提12 h，過濾，濾液中加入1.5 g活性高嶺土，攪拌脫色5 min， 12 000 r·min-1離心15 min，取上層清液（以下稱植物原液）備用。

1.2.2 提取液紫外吸收光譜的繪制及平均吸光度 的計(jì)算

準(zhǔn)確移取所得植物原液0.10 mL，用(C2H5OH)=50%的水溶液定容至50 mL，配制成質(zhì)量濃度生藥=0.20 g·L-1的溶液，以(C2H5OH)=50%的水溶液為參比，在280~400 nm繪制紫外吸收光譜。

準(zhǔn)確稱取防曬劑OMC、BP-3、OSC各0.500 0 g，分別用(C2H5OH)=50%的水溶液溶解稀釋至100 mL，配成5.000 g·L-1的母液，準(zhǔn)確移取母液1.00 mL，用(C2H5OH)=50%的水溶液稀釋至100 mL，制得0.05 g·L-1的溶液，同上繪制紫外吸收光譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹葉提取物防曬光區(qū)紫外吸收性能比較

前期已研究的荔枝、龍眼、番石榴、波羅蜜、柚子、香蕉、楊桃、枇杷、橙子、橘子、檸檬、橄欖、蓮霧、滇刺（青）棗、蛋黃果、三華李、人心果、香椿、油茶、香樟、桂花、桉樹22種樹葉，本次增加研究木瓜、黃皮、百香果、葡萄、桑樹、竹子、玉蘭、朱瑾、小葉榕、瓜栗、夜來香11種樹葉，迄今共研究的樹種樹葉33種。為保證樹葉提取物開發(fā)前景，參考吸光度與防曬指數(shù)的對(duì)應(yīng)情況[7]，以最易引起紅斑區(qū)（290~360 nm）平均吸光度 不小于1.0，總防曬區(qū)（280~400 nm）平均吸光度 不小于0.8為原則篩選樹葉。綜合前期研究結(jié)果[8]，紫外吸收最強(qiáng)的6種樹葉紫外吸收情況，見表1，圖1。

表1 6種紫外吸收最強(qiáng)的樹葉提取物平均紫外吸光度

Table 1 The of the extracts from the 6 strongest ultraviolet absorption leaves

表1 6種紫外吸收最強(qiáng)的樹葉提取物平均紫外吸光度

樣品名稱平均吸光度 防曬區(qū)（280~400 nm）最易引起紅斑區(qū)（290~360 nm） 芒果葉1.2481.431 橘子葉0.9261.233 檸檬葉0.9351.129 葡萄葉0.8851.172 菠蘿蜜葉0.9241.057 玉蘭葉0.9151.107

圖1 6種紫外吸收最強(qiáng)的樹葉提取物紫外光譜圖

2.2 芒果葉提取物與化學(xué)防曬劑紫外吸收性能比較

圖2 芒果葉提取物與化學(xué)防曬劑紫外吸收效果比較

芒果葉提取物與3種高效化學(xué)防曬劑的紫外吸收光譜比較如圖2所示。防曬劑OMC、OSC均為UVB高效紫外吸收劑，BP-3為UVA高效紫外吸收劑同時(shí)兼具UVB紫外吸收效果。由圖2可知芒果葉生藥量為化學(xué)防曬劑4倍時(shí)的提取物防曬效果總體高于化學(xué)防曬劑，其中UVB區(qū)防曬效果遠(yuǎn)高于OSC，與OMC基本持平，UVA區(qū)的防曬效果遠(yuǎn)高于BP-3，由此可見芒果葉提取物在UVA、UVB區(qū)均有較好的紫外吸收效果，是一種高效的廣譜防曬劑。而且，芒果葉提取物中含量最大的功效性組分芒果苷無急性毒性和遺傳毒性[9]，屬于無毒物質(zhì)，在使用劑量上沒有安全性劑量限制，因此，具備作為高效廣譜防曬劑的潛能。

2.3 pH值對(duì)紫外吸收性能的影響

以2.0 mol/L的NaOH、HCl調(diào)節(jié)溶液pH值，測(cè)得不同pH下提取液的紫外吸收光譜如圖 3 。

圖 3 芒果葉提取液在不同pH值下的紫外吸收光譜

由圖 3可知，在pH=3~7的酸性及中性條件下，3條紫外吸收曲線基本重合，說明芒果葉提取物在弱酸性和中性條件下，提取物未發(fā)生變化，紫外吸收性能穩(wěn)定。當(dāng)提取液pH=8~11呈現(xiàn)堿性時(shí)，紫外吸收光譜變化巨大。280~320 nm之間的吸收降低，360~400 nm之間的吸光度急劇升高，并且在390 nm附近出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰，且隨著堿性的增大，紫外吸收強(qiáng)度也增大?？赡芤?yàn)槊⒐~提取物中含芒果苷、高芒果苷、槲皮素、楊梅素、山奈酚、原兒茶酸、沒食子酸、沒食子酸甲酯等物質(zhì)[10]，分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)苯環(huán)和酚羥基，堿性環(huán)境中酚羥基解離生成陰離子，使得電子云密度分布發(fā)生改變，引發(fā)分子內(nèi)親電重排，重新形成多個(gè)穩(wěn)定的共軛體系，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而表現(xiàn)在吸收光譜上的波長(zhǎng)紅移及出現(xiàn)新的吸收峰[11]。根據(jù)以上研究結(jié)果，中性和酸性范圍芒果葉提取物紫外吸收性質(zhì)穩(wěn)定，可滿足主流防曬290～360 nm范圍需求，但若只想提高360~400 nm范圍內(nèi)的紫外防護(hù)性能，則可考慮在堿性條件下使用。

2.4 光照時(shí)間對(duì)紫外吸收性能的影響

將芒果樹葉提取液置于廣東茂名夏季9:00-16:00之間自然陽光下照射，一定時(shí)間后取樣測(cè)定，結(jié)果見圖4 。

由圖 4可知，提取液在太陽強(qiáng)光下照射不同時(shí)間后紫外吸收曲線變化不大。由此可得出太陽光照對(duì)芒果葉提取物的紫外吸收影響很小，芒果葉提取物對(duì)光穩(wěn)定。

2.5 溫度對(duì)防曬成分的影響

將芒果葉提取物在不同的溫度下放置2 h，取樣測(cè)定，結(jié)果見圖5。由圖5可知，提取液在0、25、40、60、80 ℃的溫度受熱后紫外吸收曲線幾乎無變化，說明芒果葉提取物溫度穩(wěn)定性好，能耐較高的溫度。

圖 4 芒果葉提取物不同曝曬時(shí)間后的紫外吸收光譜

圖 5 提取液在不同溫度下放置10min后的紫外吸收光譜

2.6 存放時(shí)間對(duì)防曬成分的影響

芒果葉提取物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的苯甲酸密封，在室內(nèi)條件下保存，存放一定時(shí)間后，取樣測(cè)定，結(jié)果見圖6 。由圖6可知，提取液存放一周后紫外吸光度略有下降，此后1年時(shí)間內(nèi)紫光吸光度變化很小，由此可知芒果葉提取物可穩(wěn)定保存1 a。

圖6 室內(nèi)存放不同時(shí)間的紫外吸收光譜

3 小結(jié)

芒果葉提取物在整個(gè)紫外光區(qū)均有較強(qiáng)吸收，且對(duì)光、對(duì)熱穩(wěn)定性好，可穩(wěn)定存放。提取物不僅可以抵御紫外線的傷害，還可清除自由基，防止皮膚老化變黑，同時(shí)保護(hù)DNA，預(yù)防皮膚癌的發(fā)生，達(dá)到防曬和修護(hù)的多重功效，是一種集防曬、美容、保健多重功能于一體的高效廣譜植物防曬劑。芒果樹在廣西、廣東、福建廣泛種植，芒果葉價(jià)廉、易得，產(chǎn)品化前景廣闊。

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Study on Broad-spectrum UV Protection Performance of Mango Leaves Extract

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(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Maoming Polytechnic, Guangdong Maoming 525000, China)

According to the physiological property that the leaves can resist UV damage by inducing the synthesis of UV absorbing substances in the cell, UV absorption substances were extracted from several kinds of leaves,UV absorption performances of different leaves extracts were compared. The results show that: the mango leaves extract has the strongest absorption capacity in 280~400 nm area, and strong absorption covers wide band, which can achieve the purpose of broad-spectrum sunscreen. When the quality of mango leaves is 4 times higher than that of 3 high efficient chemical sunscreen agents, the UV absorption intensity of mango leaf extract is higher than that of chemical sunscreen agent, and it is stable in pH=3~7, in strong sunshine for 4 h, at 180 ℃, indoor storage for 1 year. So it has a good application prospect.

Vegetal sunscreen agent; Mango leaves; Broad-spectrum UV protection

TQ 461

A

1671-0460（2017）06-1112-04

茂名市科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：20140310。

2017-04-17

王春曉（1979-），女，內(nèi)蒙古人，講師，碩士，2006年畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，研究方向：天然防曬物的提取及應(yīng)用,功能性高分子的制備及性能測(cè)試。E-mail：hanxue503@163.com。