箬葉緩釋補水材料的開發(fā)及在面膜上的應(yīng)用

鎖進猛　張浩　滕美　周聃一　樂薇

摘要：開發(fā)一種箬葉緩釋補水材料的新型面膜產(chǎn)品。以保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率的綜合評價CE值為考察指標，通過對箬葉活性凝膠含量、殼寡糖保濕凝膠含量、箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比三因素五水平星點試驗設(shè)計對傳統(tǒng)面膜配方進行優(yōu)化，并對結(jié)果進行多元線性和二次多項式非線性擬合，進行預(yù)測分析與驗證試驗。進一步進行感官評價與動物刺激試驗。面膜最優(yōu)配方組成：箬葉活性凝膠含量4.6 %、殼寡糖保濕凝膠含量2.4%以及箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比1.2，保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率預(yù)測值與理論值的偏差分別為0.63 %、0.58 %與0.35 %。面膜使用效果試驗表明：該面膜中不含刺激、易致敏成分，作用條件溫和，面膜理化及感官評價指標符合國家接受標準，同時動物實驗未表現(xiàn)出異常，進行臨床研究表明該面膜具有明顯美白效果。星點設(shè)計-效應(yīng)面法對箬葉緩釋補水面膜制備工藝優(yōu)化，理論模型預(yù)測良好，適用于該面膜配方的優(yōu)化。箬葉緩釋補水面膜具有一定的美白、保濕與抗衰老功效。

關(guān)鍵詞：箬葉;黃酮;面膜;殼聚糖;星點設(shè)計

中圖分類號：S753文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2019）04-0024-08

Development of Slow Water Supplement Material for Indocalamus longiauritus

Leaves and its Application on Faciac MaskSuo JinmengZhang HaoTeng MeiZhou DanyiYue Wei

（College of Environmental and Biological Engineering， Wuhan Technology and Business UniversityWuhan430065）

Abstract： A new facial mask product containing natural antioxidant ingredients was developed. Using moisture rate， hydroxyl free radical clearance and tyrosinase activity inhibition rate of comprehensive evaluation of CE value as examining index， we optimized traditional mask formula， based on the contents of film-former， moisturizing factor， film former and moisturizing factor ratio with three factors and five levels star test design， and the results were analyzed by linear and quadratic polynomial nonlinear fitting， forecast analysis and verification experiments. Further sensory evaluation and animal stimulation experiments were conducted. The optimal formula of the mask consists of 4.6 percent film formation agent， 2.4 percent moisturizer， and the ratio of film formation agent and moisturizer is 1.2. The difference between the predicted value and theoretical value of the moisture rate， hydroxyl radical scavenging rate and the activity inhibition rate of tyrosinase is 0.63 percent， 0.58 percent and 0.35 percent， respectively. The application effect of the mask shows that the mask contains no stimulating， sensitive ingredients， and the functional conditions are mild. The physicochemical and sensory evaluation indexes of the mask conform to the national accepted standards. Meanwhile， the animal experiments show no abnormalities. The star point design-effect surface method can optimize the preparation process of Indocalamus longiauritus leaves flavone oligomeric chitosan mask， and the theoretical model predicts well. Indocalamus longiauritus leaves flavonoid oligomer chitosan mask has a certain whitening， moisturizing and anti-aging effect.

Key words：Indocalamus longiauritus leaves; flavonoids; Tmask; chitosan; star design

箬葉竹Indocalamus longiauritus別名粽葉，又叫“角黍”“筒粽”[1-2]，1825年被Hand.-Mazz正式命名，主要產(chǎn)于浙江西天目山、衢縣和湖南零陵陽明山，中國長江以南包括安徽、浙江、湖南、湖北、四川等14個省均有生長，目前已發(fā)現(xiàn)近20個亞種[3-4]，箬葉具有清熱止血、解毒消腫之效[5]，可以治療吐血、下血、小便不利、喉痺、癰腫等病癥[6]。近年來，除藥用價值外，還發(fā)現(xiàn)箬葉中含有黃酮成分具有清除人體內(nèi)自由基[7]、抑制酪氨酸酶活力美白抗衰老[8]的功能。

湖北林業(yè)科技第48卷第4期鎖進猛，等：箬葉緩釋補水材料的開發(fā)及在面膜上的應(yīng)用殼寡糖是甲殼素脫乙?；玫降漠a(chǎn)物，化學名稱是β-（1，4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖[9]，廣泛存在于甲殼類動物、真菌、植物等的細胞壁中[10]。將殼寡糖?；Ⅳ然?、羥基化、酸化反應(yīng)等都可得到水溶性的殼聚糖衍生物，并顯示出良好的保濕性[11]。

近些年來國內(nèi)大部分學者針對面膜制備工藝的優(yōu)化多采用正交試驗設(shè)計[8-13]，具有試驗次數(shù)少，模型簡單，數(shù)據(jù)處理方便的特點，但其精度不高。星點設(shè)計-效應(yīng)面法[14]（Central composite design-response surface method，CCD-RSM）作為一種集數(shù)學和統(tǒng)計于一體的新型試驗設(shè)計方法[15]，利用多元線性回歸數(shù)學模型，具有預(yù)測準確、試驗操作簡單與精密度高的優(yōu)點。

中國的箬葉資源分布廣泛，湖北省每年大量產(chǎn)出箬葉，但對于箬葉的利用僅限于傳統(tǒng)食物“粽子”的外包裝，存在極大的資源浪費。以箬葉黃酮為主要生物添加劑研發(fā)出一款具美白、保濕、修復(fù)與抗衰老的新型面膜產(chǎn)品。既可以充分利用閑置資源[16-17]，又可以提高箬葉的產(chǎn)業(yè)價值，造福人類。并希望經(jīng)過對黃酮類化合物的積極研究，為食品、醫(yī)藥等方面中的應(yīng)用提供新的思路和更完善的理論依據(jù)[18-19]，日后能生產(chǎn)出更多具有低毒、高效的藥品和天然保健品，加快天然資源的有效開發(fā)利用[8，20]。

1試驗部分

1.1材料與儀器

箬葉（5月份于湖北仙桃采摘）、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）（L R，300～800，上海山浦化工有限公司）、檸檬酸（天津市風船化學試劑科技有限公司）、殼寡糖粉（山東海力生物制品有限公司）、明膠（河南博洋明膠有限公司）、珍珠粉（海南海潤生物科技股份有限公司）等試劑，均為分析純（AR）。RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，恒溫水浴鍋（上海亞榮生化儀器廠）、DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）、SCIENTZ-10N冷凍干燥機（寧波新芝生物科技股份有限公司）、5810R型高速冷凍離心機（德國艾本德儀器有限公司）、AUY120型萬分之一天平（日本島津公司）、JYO2S型紫外分光儀（北京君意東方電泳設(shè)備有限公司）。

1.2試驗方法

1.2.1箬葉黃酮凍干粉的制備

取箬葉40 g（18目）置于恒溫反應(yīng)釜內(nèi)，用乙醇-水作為提取液，采用半仿生技術(shù)模擬人體胃、小腸、大腸的體液pH值，分別為0.9～1.5、7.6、8.3～8.5。提取105 min后，按文獻[20]測得黃酮含量：2.3%。將粗提液減壓濃縮，以濕法上樣，裝入內(nèi)徑為1.5 cm的層析柱，柱高12 cm，柱體積21 cm3，徑高比1∶8，以聚酰胺樹脂為固定相，洗脫劑為80%乙醇，洗脫劑用量150 mL，洗脫流速0.5 mL/min，收集洗脫液并減壓濃縮除去乙醇溶劑，經(jīng)冷凍干燥得箬葉黃酮凍干粉。

1.2.2箬葉緩釋補水面膜的制備

箬葉緩釋補水面膜主要由箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠兩組分構(gòu)成。箬葉活性凝膠內(nèi)含活性成分箬葉黃酮，箬葉黃酮的游離羥基（·OH）具良好的抗氧化功效，天然箬葉成分也具有極佳的皮膚親和性。殼寡糖保濕凝膠是低聚殼聚糖的檸檬酸溶液，低聚殼聚糖保濕功效與透明質(zhì)酸相當，而其成本遠低于透明質(zhì)酸，低聚殼聚糖的螯合能力，使其具有修補痘坑，改善皮膚環(huán)境的功效。箬葉緩釋補水面膜配方[8]見表1。

1.2.3箬葉緩釋補水面膜評價體系

（1）保濕率：面膜中引入的低聚殼聚糖成分富含氨基與羧基基團，能夠與氨基酸、葡萄糖、磷脂以及蛋白質(zhì)等機體大分子良好的結(jié)合，因而具有保濕及潤膚性，故將保濕率納入評價體系，權(quán)重為0.4。保濕率具體測定參考文獻[12]。

（2）羥基自由基清除率：箬葉提取物中的黃酮成分通過提高機體抗氧化酶的活性，從而加強了對氧自由基的清除作用，防止發(fā)生抗氧化損傷，故將羥基自由基清除率納入評價體系，權(quán)重為0.3。羥基自由基清除率具體測定參考文獻[7]。

（3）酪氨酸酶活力抑制率：酪氨酸酶是黑色素生成過程中的主要限速酶，中藥提取物有效抑制酪氨酸酶活力，從而起到美白的功效，酪氨酸酶活力抑制率是評價面膜美白功能的關(guān)鍵性指標，故將酪氨酸酶活力抑制率納入評價體系，權(quán)重為0.3。運用生化酶學法檢測化妝品或化妝品原料的美白效果[15]，比較箬葉黃酮殼聚糖面膜樣品與無箬葉黃酮面膜樣品對酪氨酸酶抑制率的大小。

（4）綜合評價體系：以保濕率（Y1）、羥基自由基清除率（Y2）與酪氨酸酶活力抑制率（Y3），3個考察指標構(gòu)建綜合評價體系，計算公式：CE=0.4×Y1+0.3×Y2+0.3×Y3

2結(jié)果與討論

2.1星點試驗優(yōu)化箬葉緩釋補水面膜工藝

2.1.1單因素試驗

研究表明影響保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率的主要因素包括：箬葉活性凝膠含量、殼寡糖保濕凝膠含量以及箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比。利用控制變量法，對不同因素進行單因素考察。

（1）箬葉活性凝膠含量：按照1.2.2中制備方法，固定殼寡糖保濕凝膠含量為3.0%以及箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比為1.5，按2.0 %、3.0 %、4.0 %、5.0 %、6.0 %比例加入箬葉活性凝膠進行單因素試驗，記錄其保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率，并計算其CE值。結(jié)果如圖1，箬葉活性凝膠含量大于4 %后羥基自由基清除率開始下降，CE值隨之下降，說明箬葉活性凝膠過多時影響箬葉活性成分的有效釋放，故選擇箬葉活性凝膠含量：4 %為中心點。

圖1箬葉活性凝膠含量對CE值影響（2）殼寡糖保濕凝膠含量：按照1.2.2中制備方法，固定箬葉活性凝膠含量為2.0 %以及箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比為1.5，按2.0 %、2.5 %、3.0 %、3.5 %、4.0 %比例加入殼寡糖保濕凝膠進行單因素試驗，記錄其保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率，并計算其CE值。結(jié)果如圖2，殼寡糖保濕凝膠添加量到達3 %以后，CE值基本穩(wěn)定，故選擇殼寡糖保濕凝膠含量：3 %為中心點。

圖2殼寡糖保濕凝膠含量對CE值影響（3）箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比：按照1.2.2中制備方法，固定箬葉活性凝膠含量為2.0 %以及殼寡糖保濕凝膠含量為3.0 %，按殼寡糖保濕凝膠與箬葉活性凝膠按5∶2、2∶1、3∶2、1∶1、2∶1的比例配置進行單因素試驗，記錄其保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率，并計算其CE值。結(jié)果如圖3，箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比為3∶2時，CE值存在峰值48.76，故選擇箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比：3∶2為中心點。

2.1.2星點試驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理

（1）CCD試驗設(shè)計：依據(jù)單因素的結(jié)果，選取對箬葉黃酮面膜影響最大的三個因素，進一步采用星點實驗設(shè)計（CCD）優(yōu)化最佳工藝。設(shè)計箬葉活性凝膠含量（X1）、殼寡糖保濕凝膠含量（X2）與箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比（X3）三個因素，各因素五水平，用代碼-α、-1、0、1、α分布表示（α=1.732），試驗因素水平見表2，試驗結(jié)果見表3。

（2）模型擬合與方差分析：利用Design-Expert8.0.6.1軟件對表3中數(shù)據(jù)進行效應(yīng)面實驗分析，以各考察指標的綜合評價（CE值）為效應(yīng)值，對箬葉活性凝膠含量（X1）、殼寡糖保濕凝膠含量（X2）與箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比（X3）進行多元線性和二次多項式非線性擬合。

gn-Expert8.0.6.1軟件對各因素進行二次多項式非線性擬合，方差分析見表4，擬合模型：CE=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b4X1X2+b5X1X3+b6X2X3+b77X12+b8X22+b9X23，在二項式擬合過程中，存在b4、b5與b6的P值遠大于0.05，擬合顯著性差，故進一步優(yōu)化擬合結(jié)果，優(yōu)化后擬合模型：CE=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b7X21+b8X22+b9X23，優(yōu)化后二次多項式非線性擬合方差分析見表5，所得二項式方程擬合方程和多元線性回歸方程見表6。

結(jié)果表明，二項式擬合方程擬合程度更佳，所以，選擇二項式擬合模型處理數(shù)據(jù)。

（3）等高線圖和效應(yīng)面圖分析：利用Design-Expert8.0.6.1軟件對表3中數(shù)據(jù)進行二次多項式非線性擬合得到二維等高圖及三維效應(yīng)面圖，即圖4。由圖可以得到三個因素最佳的水平，即X1：3.42%～4.58%，X2：2.42%～3.58%，X3：1.21%～1.79%。進一步利用二項式擬合方程求導，得到最優(yōu)工藝為X1：4.58%，X2：2.42%，X3：1.21%，即箬葉活性凝膠含量4.58 %、殼寡糖保濕凝膠含量2.42 %與箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比1.21。

2.1.3驗證試驗

根據(jù)實際條件對上述工藝參數(shù)進行修正，得到箬葉緩釋補水面膜最優(yōu)工藝為：箬葉活性凝膠含量4.6 %、殼寡糖保濕凝膠含量2.4%與箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比1.2，按照修正后的最優(yōu)條件進行驗證試驗平行3組，結(jié)果見表7。

由表7可知，按照最佳工藝條件下制備的箬葉緩釋補水面膜的保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率與預(yù)測值的偏差分別為：0.63 %、0.58 %與0.35 %，可見使用星點設(shè)計效應(yīng)面法優(yōu)化箬葉緩釋補水面膜制備的配方可行。

2.2面膜使用效果試驗

2.2.1水果測試

天然植物的果實，如蘋果、梨、土豆等的果肉極易被氧化，引起褐變。將待測樣品均勻涂抹于水果的縱切面，以無色透明狀的箬葉活性凝膠為空白對照，無處理為環(huán)境對照。

如圖5所示，相同環(huán)境條件下作用約129 min，環(huán)境對照區(qū)（B）出現(xiàn)了干燥脫水，明顯地產(chǎn)生褐變情況，空白對照區(qū)（C）也呈現(xiàn)干燥脫水狀態(tài)，且中心區(qū)域也出現(xiàn)了少量褐變情況，測試樣品區(qū)（A）除邊角位置有少量的變干，其顏色保持在初始狀態(tài)，未發(fā)生褐變情況，結(jié)果顯示，箬葉緩釋補水面膜中添加的箬葉提取物成分，有效地防止水果的褐變，明顯削弱了氧化作用，同時鎖水，保濕功效達到了理想狀態(tài)。

2.2.2動物試驗

取試驗小白鼠10只，連續(xù)15 d進行同步喂養(yǎng)，選擇小鼠尾部位置做脫毛處理，分別標記為A、B組。A組均勻涂抹待測面膜樣品，B組涂抹等量清水，保持30 min后用清水洗去，連續(xù)一周相同操作，觀察并記錄小鼠皮膚變化情況。

如圖6所示，連續(xù)操作一周后，試驗10只小鼠A組皮膚與B組組皮膚并無異常，皮膚表面也未出現(xiàn)紅斑、紅腫與潰爛，小鼠活動與食量均保持正常水平。結(jié)果表明，箬葉緩釋補水面膜中不含刺激、易致敏成分，作用條件溫和，pH適宜，可進一步進行臨床實驗研究。

2.2.3臨床實驗

動物實驗結(jié)果初步表明待測面膜樣品中無刺激性與易致敏成分，可進一步指導臨床實驗研究。將面膜樣品涂抹于測試者左手，右手涂抹清水作對照，連續(xù)試用1個月后，觀察測試者皮膚變化情況，如下圖所示，左手有明顯美白效果。

2.3面膜理化檢測及感官評價

查閱相關(guān)規(guī)定，按照《中華人民共和國輕工行業(yè)標準》QB/T 2872-2007規(guī)定檢測感官指標：外觀和香氣，理化指標：pH值、耐熱和耐寒，衛(wèi)生指標：鉛、汞、砷等，結(jié)果如下表8所示。

表8面膜理化指標、感官及衛(wèi)生檢驗評價指標

檢測指標檢測項目檢驗結(jié)果國家標準結(jié)果判定感官指標外觀均勻啫喱狀均勻啫喱狀/乳液符合要求香氣竹葉清香/符合要求理化指標pH（25 ℃）5.743.5～8.5符合要求耐熱40 ℃保持48 h，恢復(fù)至室溫與實驗前無明顯差異。（40±1）℃保持24 h，恢復(fù)至室溫與實驗前無明顯差異。符合要求耐寒4 ℃保持48 h，恢復(fù)至室溫與實驗前無明顯差異。（-5～10）℃保持24 h，恢復(fù)至室溫與實驗前無明顯差異。符合要求衛(wèi)生指標菌落總數(shù)307≤1000符合要求霉菌和酵母菌總數(shù)12≤100符合要求糞大腸桿菌群N.D不應(yīng)檢出符合要求金黃色葡萄球菌N.D不應(yīng)檢出符合要求鉛、汞、砷N.D≤40、≤1、≤10符合要求如上表8所示，面膜外觀呈悅目地淡黃色透明凝膠狀，有竹葉清新香味，在常溫下pH為5.74，黏度適中，細膩順滑，易于攤開抹平，薄膜均勻，不會形成小孔;在4/40 ℃下持續(xù)48 h，恢復(fù)至室溫與實驗前無明顯差異;糞大腸桿菌群與金黃色葡萄球菌均未檢出，重金屬離子鉛、汞、砷等也均未檢出。制備的箬葉黃酮面膜符合面膜十二項相關(guān)QB/T 2872-2007標準之規(guī)定。

3結(jié)論

星點設(shè)計-效應(yīng)面法對箬葉緩釋補水面膜制備工藝優(yōu)化，理論模型預(yù)測良好，適用于該面膜配方的優(yōu)化。面膜最優(yōu)配方組成為箬葉活性凝膠含量4.6 %、殼寡糖保濕凝膠含量2.4 %與箬葉活性凝膠與殼寡糖保濕凝膠配比1.2，保濕率、羥基自由基清除率與酪氨酸酶活力抑制率預(yù)測值與理論值的偏差分別為0.63 %、0.58 %與0.35 %。

臨床試驗表明，箬葉緩釋補水面膜中不含刺激、易致敏成分，作用條件溫和，pH適宜，面膜理化及感官評價指標均符合國家質(zhì)量接受標準。該面膜能夠有效的抵抗氧化作用，具有明顯的鎖水，保濕功效。新型功能性面膜產(chǎn)品的研發(fā)為箬葉天然資源的有效開發(fā)利用，提供了新思路。

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