應(yīng)用相容溶質(zhì)四氫嘧啶制備保濕霜及其保濕效果評(píng)價(jià)*

喬麗娟，馬雪麗，王 澤，裴嬋明，沈國平，邢江娃，朱德銳，王 嶸

(青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中心，青海 西寧 810001)

高原環(huán)境干燥、紫外線強(qiáng)，研制保濕霜對(duì)維護(hù)皮膚健康意義非常。皮膚保濕效果主要取決于角質(zhì)層的含水量，角質(zhì)層含水量處于10%～30%之間時(shí)皮膚呈現(xiàn)健康狀態(tài)。

四氫嘧啶(1，4，5，6-四氫-2-甲基-4-嘧啶羧酸，Ectoine)是嗜鹽或耐鹽菌胞內(nèi)合成的一類能夠抵抗外界高鹽脅迫的相容溶質(zhì)，能夠?qū)?xì)胞、蛋白質(zhì)和核酸提供保護(hù)作用，可作為細(xì)胞保護(hù)劑和穩(wěn)定劑。Ectoine能夠聚集H2O分子簇，具有重組皮膚細(xì)胞膜、保護(hù)皮膚免受紫外線傷害、抑制黑色素生成的作用。同時(shí)，Ectoine還可保護(hù)細(xì)胞膜屏障免受表面活性劑的破壞；聚集的Ectoine-H2O分子簇能在一段時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)生長效保濕功效，功效優(yōu)于甘油[1-2]。

本研究應(yīng)用相容溶質(zhì)四氫嘧啶制備保濕霜，并初步評(píng)價(jià)其保濕及美白效果。

1.材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)級(jí)豚鼠[動(dòng)物批準(zhǔn)號(hào)SCXK(陜)2019-003，購自陜西科奧生物有限公司]，動(dòng)物的使用與處理經(jīng)青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。Ectoine(HPLC級(jí)，≥98%，購自上海泰坦科技有限公司)；電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHP-9162型，上海恒科公司)；移液器和離心機(jī)(德國Eppendorf公司)；高壓蒸汽滅菌鍋(CL-40M，日本ALP公司)；分析天平(JB/T-5374-1991，精度0.1mg，瑞士梅特勒-托利多公司)；純水儀(Mili-Q Integral，美國默克化工公司)；高速勻質(zhì)機(jī)(IKA-T18型，德國IKA公司)；無菌操作臺(tái)(VD-850型，蘇州凈化公司)；V1000紫外可見分光光度計(jì)(SP-754型，上海天美公司)；精密pH計(jì)(SK-IV型，香港百士香公司)；皮膚水分測試儀(M17B型，深圳市美立康科技有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 保濕霜制備

A相的制備：稱取適量的去離子水、甘油、金縷梅提取液置勻質(zhì)機(jī)攪拌至均勻。B相的制備：稱取適量的鯨蠟硬脂基葡糖苷、甘油油酸酯檸檬酸酯、乳木果油于80 ℃超級(jí)恒溫水浴箱中攪拌至溶解。將B相沿玻璃棒緩慢加至A相并沿著一個(gè)方向攪拌至混勻。待溫度冷卻至45 ℃時(shí)，加入剩余成分后置高速勻質(zhì)機(jī)乳化20 min。

1.2.2 乳化體系與工藝條件

為了確定最佳乳化體系的成分配比，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。選擇對(duì)乳化體系穩(wěn)定性影響較大的甘油油酸酯檸檬酸酯、鯨蠟硬脂基葡糖苷、乳木果油、甘油4種成分；同時(shí)選擇對(duì)制備工藝起重要性影響的乳化溫度、乳化時(shí)間、攪拌速率和投料方式4種條件因素，分別進(jìn)行4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)(表1～2)。采用正交設(shè)計(jì)表L9(34)對(duì)乳化劑的配比和制備工藝條件進(jìn)行甄選，并對(duì)最佳的配方體系進(jìn)行外觀、氣味、色澤和涂展性考察，評(píng)估值各25分，以確定最佳乳化劑組成配比及工藝條件。

表1 L9(34)乳化劑配比正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

表2 L9(34)制備工藝條件正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.2.3 感官及理化評(píng)價(jià)

感官及理化指標(biāo)評(píng)價(jià)參考《中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2872-2017》進(jìn)行。皮膚毒性試驗(yàn)與刺激性試驗(yàn)[3]：準(zhǔn)備20只豚鼠，將豚鼠背部兩側(cè)脫毛處理后(4cm×5cm)，采用同體自身左右對(duì)比法將脫毛皮膚劃破(以滲血為度)、消毒，左右兩側(cè)皮膚的破損程度相一致，左側(cè)涂受試樣品，右側(cè)涂賦形劑作為空白對(duì)照組，15 min后用溫水清洗，分別于1、24、48、72 h和96 h時(shí)觀察涂抹皮膚的變化(評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)分：無反應(yīng)0，輕度1，中度2，重度3；評(píng)價(jià)指標(biāo)：紅斑，充血，水腫，出血，糜爛，潰瘍)。人體斑貼試驗(yàn)評(píng)價(jià)采用《試用人群調(diào)查表》[4]：選取健康志愿者20人，男女各50%，年齡22～25歲。用受試物原液或稀釋液沾濕紗布(折疊數(shù)層，每邊1cm)后緊貼于前臂內(nèi)側(cè)皮膚上，外蓋一層油紙或塑料薄膜，用繃帶固定。分別于24、48 h時(shí)觀察涂抹部位的皮膚變化情況。受試部位無任何反應(yīng)為(-)；出現(xiàn)輕微瘙癢發(fā)紅為(+)；出現(xiàn)單純紅斑、瘙癢為(±)；出現(xiàn)水腫性紅斑、丘疹為(++)；出現(xiàn)顯著紅斑、丘疹及水皰為(+++)。

1.2.4 功效性評(píng)價(jià)

體外功效測定：保濕率測定參照文獻(xiàn)方法[5]用載玻片和醫(yī)用透氣膠帶(類仿角質(zhì)層和表皮)制成2 cm×3 cm的模擬裝置，涂抹0.5 g的樣品，放入25 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中。精密稱量模擬裝置樣品放置前質(zhì)量(M1)和放置后質(zhì)量(M2)，稱量間隔5 min，共4次，計(jì)算保濕率(M2/M1×100%)。美白性能測定采用酪氨酸酶抑制活性法檢測[6]，在475 nm處檢測吸光度值，并計(jì)算樣品液的酪氨酸酶抑制率(Ⅰ)，Ⅰ%=[1-(B1-B2)/(A1-A2)]×100%(其中A1為空白樣板有酶體系吸光度、A2為空白樣板無酶體系吸光度、B1為樣品組有酶體系吸光度、B2為樣品組無酶體系吸光度)。人體功效評(píng)價(jià)：分別測試試用者使用前以及使用后(即時(shí)、30min、60min)的皮膚水分值，以水分值的差值大小評(píng)測產(chǎn)品保濕性(溫度20℃，相對(duì)濕度40%～60%)。使用產(chǎn)品前后皮膚水分值差別反映產(chǎn)品的即時(shí)補(bǔ)水能力，60 min后的皮膚水分值反映保濕霜的持續(xù)縮水能力。膚質(zhì)改善測試：僅測試使用產(chǎn)品前后皮膚的含水量、含油量[7-8]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2.結(jié)果

2.1 乳化劑配比的正交實(shí)驗(yàn)

以外觀、氣味、色澤和涂展性為綜合考察指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)L9(34)，進(jìn)行乳化劑配比和極差分析(表3)。結(jié)果顯示極差數(shù)據(jù)RB>RC>RD>RA(因素B>C>D>A)，即鯨蠟硬脂基葡糖苷影響最大，其次是乳木果油和甘油。甘油油酸酯檸檬酸酯的影響最小，差異性不明顯。最佳濃度配比組合為A1B3C1D2，即甘油油酸酯檸檬酸酯為0.83%、鯨蠟硬脂基葡糖苷為8.0%、乳木果油為2.7%和甘油為5.0%。基于此配比組合所制備的保濕霜穩(wěn)定性最佳。

表3 乳化劑配比正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2 制備工藝條件設(shè)定

以外觀、氣味、色澤和涂展性為綜合考察指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)L9(34)，進(jìn)行制備工藝條件選擇和極差分析(表4)。結(jié)果顯示極差數(shù)據(jù)RD>RC>RA>RB(因素D>C>A>B)，即加料方式影響最大，其次是乳化溫度和攪拌速度。乳化時(shí)間的影響最小，差異性不明顯。最佳工藝條件組合為A2B2C2D3，即攪拌速率為10000 r/min，乳化溫度為80 ℃、乳化時(shí)間為20 min。最佳制備方法為油水分相法。

表4 制備工藝的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.3 配方方案設(shè)定

經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)甄選最佳乳化劑濃度配比與制備工藝，確定最佳配方體系(表5)。

表5 四氫嘧啶純天然保濕霜配方

2.4 理化及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

按照上述配方制備保濕霜，皮膚涂抹實(shí)驗(yàn)顯示分布均勻，pH介于5.0～6.0之間，呈弱酸性。離心(3000r/min)30 min后，未出現(xiàn)油水分層現(xiàn)象；在高溫40 ℃和低溫-10 ℃條件下均未出現(xiàn)分層、析出顆?；蚱渌痪坏默F(xiàn)象；在自然光照條件下連續(xù)放置一周后未出現(xiàn)變色、變味或其他異?，F(xiàn)象。

2.5 功效性評(píng)價(jià)

設(shè)置Ectoine質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度為0%、0.5%、1%、1.5%和2%，對(duì)Ectoine濃度配比進(jìn)行甄選，并計(jì)算保濕率(表6)。本研究配方中，Ectoine的最佳比例為1.5%，保濕效果最佳(保濕率均值99.6%)。Ectoine濃度與保濕效果分析顯示，濃度低于1.5%時(shí)，保濕效果有所下降(86.9%～97.9%)，而高于1.5%后的保濕效果無顯著差異(97.9%～99.6%)。按配方制備的保濕霜的保濕效果：在25 ℃時(shí)4個(gè)時(shí)間段(5、10、15、20min)的保濕率分別為99.9%、99.7%、99.5%、99.3%，平均保濕率達(dá)99.6%；酪氨酸酶抑制率達(dá)62.0%。使用前、后以及使用后30 min及60 min皮膚水分值試驗(yàn)、組間方差分析結(jié)果(表7～8)顯示，使用前后皮膚水分率變化明顯(使用前33.25%，使用后47.67%)，平均增長率為14.42%，使用后(即時(shí)，30min，60min)相對(duì)于使用前皮膚水分率明顯提升，組間差異顯著(P<0.05)，說明該保濕霜的補(bǔ)水能力強(qiáng)。使用后30、60 min的水分率分別為44.0%、43.55%，水分率無明顯變化，說明該保濕霜持續(xù)補(bǔ)水能力較強(qiáng)，保濕性能良好。

表6 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)四氫嘧啶保濕霜的保濕率

表7 皮膚水分率測試及斑貼試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表：

表8 皮膚水分率的分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.討論

乳化劑是化妝品配方中的重要組分，不僅要具備優(yōu)異的乳化性能(可使油和水形成均勻、穩(wěn)定的乳化體系)，而且要有有利于各組分發(fā)揮其護(hù)理性能及功效性的作用[9]。常見的乳化劑類型主要包括脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基糖苷系列、司盤吐溫系列、多元醇酯型、陽離子表面活性劑以及高分子乳化劑等[10]。然而，上述這些乳化劑大多數(shù)為化學(xué)源或化學(xué)合成所得，并非純天然來源。目前，隨著消費(fèi)者追求天然、環(huán)保和安全的品質(zhì)需求，大量的兩性蛋白質(zhì)、多糖、生物表面活性劑、磷脂等天然乳化劑替代合成表面活性劑，或采用植物蛋白代替動(dòng)物蛋白[13]。本研究中，保濕霜的最佳乳化體系配比為鯨蠟硬脂基葡糖苷8.0%，甘油油酸酯檸檬酸酯0.83%，乳木果油2.7%和甘油5.0%。其中，主要乳化劑成分鯨蠟硬脂基葡糖苷屬于烷基糖苷類乳化劑，由天然植物來源的脂肪醇和葡萄糖合成，具有卓越的化學(xué)穩(wěn)定性和抗水解性能，與皮膚相容性良好。同時(shí)，乳化劑成分甘油油酸酯檸檬酸酯源自棕櫚油或椰子油，與人體皮膚兼容性良好，添加至乳品中可改進(jìn)其延伸性，具有潤滑和柔軟肌膚的效果。

研究表明天然乳化劑與其他乳化劑配伍使用，可以提高天然乳化劑形成和穩(wěn)定乳液的能力[11]。本研究選取兩種天然乳化劑(鯨蠟硬脂基葡糖苷和甘油油酸酯檸檬酸酯)，采用親水-親油平衡值(HLB值)復(fù)配后[12]，配伍添加甘油和乳木果油，制備的乳化體系無刺激性，穩(wěn)定性良好。其次，乳木果油與乳化劑的配伍可以提高乳木果油的滲透性，使有效成分易于吸收，具有修復(fù)和保護(hù)皮膚的功能[13-14]。按上述乳化體系制備的保濕霜具有純天然性，不含聚乙二醇(PEG)，安全，可生物降解，膚感水潤，尤其適用于敏感性肌膚。

乳化指將兩種互不相溶的液體，在強(qiáng)烈的攪拌下使二者分散均勻，并形成穩(wěn)定的乳狀液。在化妝品研發(fā)過程中，乳化溫度、乳化時(shí)間以及攪拌速度都是必須重點(diǎn)考慮的問題。李珊珊等[15]制備蜂王漿護(hù)膚品時(shí)選擇，乳化溫度為90 ℃、攪拌速度為4500 r/min時(shí)乳化效果最佳。梁紅冬等[16]制備一種含香蕉皮提取物的保濕護(hù)手品時(shí)設(shè)定攪拌速率為600 r/min、乳化溫度為75 ℃時(shí)乳化效果最佳。本研究選擇攪拌速率為10000 r/min、乳化溫度為80 ℃。

綜上所述，本研究研制的Ectoine保濕霜制備工藝可靠、適用，保濕及美白效果良好。