仙人掌果红色素的提取及其在护肤品中的应用

耿晓玲，陈 斌

(江阴职业技术学院 化学纺织工程系，江苏 江阴 214433)

仙人掌果红色素的提取及其在护肤品中的应用

耿晓玲，陈 斌

(江阴职业技术学院 化学纺织工程系，江苏 江阴 214433)

通过正交实验建立了仙人掌果实中色素提取的最佳工艺条件：超声波功率为 250W，乙醇溶液为45%，提取体系的料液比为30∶1，提取时间65min。在此最佳条件下提取物得率可达到7.2%。同时设计了一款护肤霜配方，对其稳定性、安全性以及美白功效进行考察。结果表明，配制的护肤品符合行业标准，安全无毒无副作用。仙人掌果肤品对酪氨酸酶的抑制率较大。

仙人掌果色素；提取；护肤品；美白功效

仙人掌为仙人掌科，在我国主要分布于海南、广西和广东等地，多为野生。成熟的仙人掌果实表皮呈深红色，去皮后果肉呈深紫红色，安全无毒，可以直接食用或者泡水喝，马丹雅等研究发现，仙人掌果实提取物中含有丰富的红色素、多糖、黄酮和果胶等成分，具有清热解毒、提高免疫力、抗肿瘤抗癌、降低血压血糖、清除自由基等作用[1-4]。仙人掌果红色素属甜菜色苷类化合物，甜菜红色素是一种研究较为成熟的天然色素，已经在糖果、冷饮、药品糖衣的着色等进行了应用[5]，但是仙人掌果红色素在护肤品方面的应用目前还没有相关的报道。本实验采用超声波辅助法提取了仙人掌果红色素，确定了最佳工艺条件，并将提取的色素代替人工红色素应用于护肤品中，对仙人掌果护肤品进行了评价。

1 材料与仪器

新鲜仙人掌果购于海南三亚，野生品种;本实验所用试剂均为分析纯，购于南京化学试剂有限公司；722紫外可见分光光度计(上海棱光技术有限公司)，HH6数显恒温水浴锅(上海经济区沈荡中新电器厂)，FA2004电子天平(塞多丽斯公司)，N&NCD/LCD超声波破碎仪(宁波生物器材有限公司)，GLZY真空冷冻干燥箱(嘉怡上海机械设备有限公司)

2 实验方法

2.1 仙人掌果红色素提取工艺流程

仙人掌果实→预处理→ 超声波辅助浸提→过滤离心→真空浓缩→待用。

将新鲜的仙人掌果实洗净去皮去籽，在37℃下加入果胶酶水解2h(加酶量0.5%，pH值3.5)。将水解后的果渣转入三角瓶中，用一定浓度的乙醇水溶液浸提，并辅以超声波破碎手段，使色素不断溶解在乙醇水溶液体系中，然后过滤，在4000r/min 条件下离心15min，取上清液在530nm下测定其吸光度。

2.2 正交实验

在单因素实验的基础上，根据单因素实验结果，选取合适的因素水平设计正交实验，因素水平如表1所示。

表1 正交试验因素与水平

2.3 仙人掌果护肤霜的制备

含仙人掌果色素提取物的护肤霜配方如表2。

表2 护肤霜原料配方 %

将油相加热到75℃，加入失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯(n=20)失水山梨醇硬脂酸酯搅拌溶解，备用。将对去离子水中加热至75℃，加入羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸甲酯、甘油、硼砂搅拌均匀。调节搅拌速度1000r/min，将上述油相慢慢加入水相中，乳化时间40min，加入三乙醇胺，搅拌冷却至45℃左右，加入仙人掌果实红色素、香料及防腐剂，冷却至25℃左右即得成品。

2.4 仙人掌护肤霜的基本性能检测

参照标准QB/T 1857-2013及《化妆品卫生规范》进行护肤霜成品的基础理化指标及稳定性、安全性检测。

2.5 仙人掌护肤霜的功效测试

仙人掌果实具有多种生理活性，本实验主要考察仙人掌果护肤霜成品的美白功效。护肤霜的美白功效以对酪氨酸酶(TYR)的抑制作用为考量，左旋多巴L-Dopa为底物，检测配制的护肤霜对TYR的抑制作用，具体方法参照相关文献的方法[6]，酪氨酸酶抑制率计算公式如下:

其中，A 是含TYR而不含抑制剂，添加底物时的吸光度；B 是含TYR而不加抑制剂，不加底物时的吸光度；C 是含TYR和酶抑制剂，加底物时的吸光度；D 是含TYR和酶抑制剂，不加底物时的吸光度。

表3 试剂用量

3 结果与分析

3.1 仙人掌果红色素提取正交实验结果

由正交实验结果可知(见表 2)，极差大小顺序是:B > D >A>C，即提取溶剂的浓度对提取率影响最大，而超声功率和料液比等其他因素影响相对较小。通过极差分析计算，得到各因子的最佳组合是A2B1C3D1 ，即最佳工艺条件是:提取超声波功率为 250W，乙醇溶液为45%，提取体系的料液比为30∶1，提取 时间65min。在此最佳条件下提取红色素经真空浓缩后冷冻干燥，得率为 7.2% 。

表4 L9(34)正交试验结果

3.2 仙人掌果护肤霜基本指标

3.2.1 仙人掌果护肤霜基础理化指标

按照2.4所述相关标准进行检测，仙人掌果实护肤霜的基础理化指标如下表5。

表5 仙人掌果护肤霜基础理化指标

指标名称水包油型(O/W)感官指标外观香气膏体细腻,均匀一致,呈深粉红色符合规定香型理化指标耐热耐寒(40±1)℃保持24h,恢复室温后应无油水分离现象。(-8±2)℃保持24h,恢复室温后与试验前无明显性状差异。

经微生物试验检测，本实验配制的护肤霜中菌落总数、霉菌、金黄色葡萄球菌以及铜绿假单胞菌等均符合《化妆品卫生规范》要求，且人体斑贴试验均无红斑或丘疹出现。

3.2.2 仙人掌果护肤霜中红色素稳定性

仙人掌果实红色素添加量越大，样品的颜色越深(见表)，当红色素添加量超过1%时，色素颜色过浓，影响其美观度。本实验不再增加提取物的添加量。提取物的添加量达到 1.00%时，膏体无异味。膏体的感官指标、耐热、耐寒和稳定性都符合行业标准。

表6 仙人掌果实红色素添加量对样品的颜色的影响

3.3 仙人掌果护肤霜的美白效果

当护肤霜基质中仙人掌果实红色素提取液的添加量分别为0.20%、0.40%、0.60%、0.80%和1.0%时，观察霜体颜色如表，测定其在一定作用时间时对TYR活性的抑制率，结果如下7。

表7 同提取物添加量处理不同时间后对TYR活性的抑制率

图1 不同提取物添加量处理不同时间后对TYR活性的抑制率

由上图可以看出，添加仙人掌果实红色素后的膏体能明显的抑制TYR的活性。随着红色素添加量的增加，膏体对酪氨酸酶的抑制能力也逐渐增加，并且作用时间对抑制率的影响显著，随着作用时间的延长，抑制率增强。当提取物的添加量为 1.00%，作用时间为12min时，对酪氨酸酶活性的抑制率达到了42.80%。

4 结论

天然活性物质的护肤品在市场越来越被人们所青睐。仙人掌果是一种营养丰富的天然果子，且为药食同用，本实验旨在为仙人掌果色素提取物在化妆品中进一步的开发利用提供一定的理论基础，结论如下：

(1)天然植物中色素提取的方法很多，本研究通过正交试验验证，确立了一条的提取分离仙人掌果红色素的工艺路线，具体工艺条件为：提取超声波功率为 250W，乙醇溶液为45%，提取体系的料液比为30∶1，提取 时间65min。在此最佳条件下提取红色素经真空浓缩后冷冻干燥，得率为 7.2% 。

(2)本实验配制的仙人掌果护肤霜的基础理化指标均符合国家行业标准，且具有良好的稳定性，外界温度变化等。按照行业标准进行检测发现护肤霜中菌落总数、霉菌、金黄色葡萄球菌以及铜绿假单胞菌等均符合《化妆品卫生规范》要求，且人体斑贴试验均无红斑或丘疹出现。

(3)仙人掌果色素提取液中含有大量的黄酮类物质，对酪氨酸酶的活性有比较强的抑制作用, 酪氨酸酶会显著影响皮肤色素，通过实验发现仙人掌果护肤霜对TYR也具有良好的抑制作用，且抑制率随着提取物添加浓度的提高和作用时间的延长而升高，当提取物的添加量为 1.00%，作用时间为12min时，对酪氨酸酶活性的抑制率达到了42.80%。

[1] 施昌松. 天然活性化妆品的现状与发展趋势[J].日用化学品科学, 2012, 35(2): 1-5.

[2] 刘江琴，蔡 春，莫丽儿，等.仙人掌果红色素含量测定及其水溶液稳定性试验[J].广东医学院学报,1999,17(3):194-195.

[3] 高 洁. 仙人掌果多糖的分离纯化、结构表征及生理活性研究[M].合肥:合肥工业大学,2012.

[4] 马银海 ，杨昌红 .萝卜红色素的稳定性研究[J].食品科学 1997,18(11):34- 37.

[5] 史淑芝，蒋莉萍，高兴武,等． 特用甜菜叶绿素和花青素的提取与研究[J]． 中国甜菜糖业，2007，9(3):11-14.

[6] 牛丹丹.花生壳总黄酮的制备分离及其在防晒化妆品中的应用研究[D]. 郑州：河南大学, 2011.

(本文文献格式：耿晓玲，陈 斌.仙人掌果红色素的提取及其在护肤品中的应用[J].山东化工，2017，46(08)：16-18.)

Extraction of Pigment from Factus Pear Fruits and Its Application in Skin Care Products

GengXiaoling，ChenBin

(Department of Chemical and Textile Engineering,Jiangyin Polytechnic College,Jiangyin 214433,Jiangsu,China)

The orthogonal test design was applied to optimize the extraction technology of pigment from cactus pear fruit. The best extraction process condition was as follow: ultrasonic power was 250W,extraction agent was 45%( v/v)ethanol solution,material and extraction agent ratio was 30∶1( v / w)， the extraction time for 65 minutes . Under optimized conditions the extraction yield of pigment reached 7.2%.The stability , safety and whitening efficacy of the product were studied in a designed skin care formulation also.The results showed that,the skin care products were in line with the industry standard and they were safe without toxic and side effects．The skin care products had great inhibition rate of tyrosinase.

pigment of cactus pear fruit；extract；skin care product；whitening effect

2017-03-07

2016年江苏省大学生创新项目，编号201613137014Y

耿晓玲(1981—)，女，江苏江阴人，江阴职业技术学院化学纺织工程系讲师。

TQ611

A

1008-021X(2017)08-0016-03