防晒剂黄芩苷、芦荟苷提取工艺优化

2017-11-07杨娇娇

福建轻纺 2017年6期

关键词：乙醇溶液防晒霜芦荟

杨娇娇

（福州萍晴日用化妆品有限公司，福建福州 350018）

防晒剂黄芩苷、芦荟苷提取工艺优化

杨娇娇

（福州萍晴日用化妆品有限公司，福建福州 350018）

采用酶解辅助醇提法，从天然产物黄芩、库拉索芦荟中提取提纯对280～320nm波段紫外线有强烈吸收特性的黄芩苷、芦荟苷等活性物质作为天然防晒剂，辅以其他防晒基质，研制出符合市场需求的天然、温和、高效且抗敏的天然防晒霜产品，通过对提取工艺的优化，使黄芩苷提取率达9.79％，芦荟苷达17.36％，制备的防晒霜样品SPF值经检测平均值可达30以上。

提取物；黄芩苷；芦荟苷；防晒霜；醇提；酶解；防晒剂

1 前言

太阳光中的紫外线按照波长长度的不同，可以分为3个波段的紫外线：长波黑斑效应紫外线UVA（320～400nm）、中波黑斑效应紫外线UVB（280～320nm）、短紫外线（200～280nm）。阳光中紫外线对人体都存在一定的危害，但3种波段的紫外线对人体的损害程度存在很大的区别。其中对人体造成伤害可能性最小的是短波紫外，产生这种结果的原因是短波紫外大部分会被大气层中的臭氧层吸收，到达地面强度很小[1,2]；然而阳光中中波和长波紫外线对人体的伤害却很是严重，因为它们大部分都能到达地面。中波和长波紫外线均可以穿透人的皮肤，从而导致人类皮肤有关的一系列疾病，如：皮肤癌、皮肤灼伤、皮肤色度的沉淀等，同时还会引起人身体的其它不良反应：如水肿、发烧、恶心等一些伴随症状。对人体伤害最大的为长波紫外线，它能够穿透皮下组织，同时对人体的伤害具有累积性，也是极其不容易恢复的[3-5]。

紫外线对人体的伤害逐渐引起人们的关注，所以开发防御过量的UVA、UVB紫外线照射的防晒产品，使人体免受伤害，延缓皮肤衰老显得日益重要[6]。

国内外的防晒霜的研制已有很大进展，出现了各式各样的防晒霜，但是目前研制的大部分的防晒霜中的紫外线吸收剂均非天然提取物，对人的皮肤存在一定的刺激性，会引起敏感皮肤的过敏反应。合成的紫外线吸收剂普遍存在活性成分低、稳定性低、溶剂残留高、致敏性高等共性问题[7]。

文章使用酶解辅助醇提法[8]，并通过单因素与多因素正交实验进行提取工艺优化，从天然产物黄芩、库拉索芦荟中提取提纯对280～320nm波段紫外线有强烈吸收特性的黄芩苷（Baicalin）（图1）、芦荟苷（图2）等活性物质作为天然防晒剂，研制天然植物防晒霜，并测定表征其功效。

图1

图2

2 材料与方法

2.1 材料

黄芩、库拉索芦荟：北京同仁堂福建药业连锁有限公司福州东大药店购买。

2.2 试剂

实验使用的试剂及规格见表1。

2.3 仪器

实验使用的仪器型号见表2。

表2 实验仪器、型号及厂家一览表

2.4 黄芩苷和芦荟苷提取液的制备

2.4.1 黄芩提取液的制备

将黄芩药材碾磨成300目的微小颗粒，取3g，连同一定量的复合酶置于500mL平底烧瓶中，水浴加热回流；然后将提取液经过0.45μm的滤膜过滤，定容至100mL。取过滤液1.000mL于5mL的容量瓶中，并用甲醇定容，获得我们所需的黄芩苷提取液的实验液[9-10]。

2.4.2 芦荟提取液的制备

将芦荟药材碾磨成300目的微小颗粒，取芦荟细粉5g，加入复合酶置于500mL平底烧瓶中，水浴加热回流，在不同条件下提取，考察不同提取条件的提取效果。每次提取液过滤，定容至100mL，精密量取1.000mL，水浴蒸干，用甲醇定容到5mL容量瓶中，制得各供芦荟苷提取物的试品液。

2.5 黄芩苷和芦荟苷含量的测定

2.5.1 黄芩苷含量的测定

以甲醇-水-磷酸（47：53：0.2）为流动相，检测波长为280nm，流速0.8mL/min，样品溶液过0.45μL微滤膜滤，用高效液相色谱法（HPLC）测定峰面积A，每次进样的体积保持恒定，为10μL。实验采用外标法测定计算不同设定条件下提取黄芩苷（Baicalin）的百分含量（即提取率）[9]。

表1 实验材料、厂家一览表

2.5.2 芦荟苷含量的测定

色谱条件：以甲醇-水-冰醋酸（42：58：0.5）为流动相，检测波长为359nm，流速1mL/min，样品溶液过0.45uL微孔滤膜，进样10uL，用高效液相色谱法（HPLC）测定峰面积A，外标一点法计算不同设定条件下提取芦荟苷（Barbaloin）的百分含量（即提取率）[10-12]。

3 结果与讨论

3.1 黄芩苷单因素结果与讨论

3.1.1 黄芩苷（Baicalin）提取率受复合酶浓度的影响

以60％的乙醇溶液作提取液，保持提取液体积45mL，提取时间2.5h，提取温度50℃。考察复合酶浓度变化对黄芩苷（Baicalin）提取率的影响，结果曲线见图3。

图3 黄芩苷（Baicalin）提取率随复合酶浓度变化图

由图3可知，随着复合酶浓度的增加，黄芩苷（Baicalin）的提取率升高，复合酶浓度45U/g时，提取率达到峰值；复合酶浓度超过45U/g时，随着酶液浓度的增加，酶分子饱和，缓慢与底物反应，从而提取率提高不多[9]。

3.1.2 黄芩苷（Baicalin）提取率受提取温度的影响

以60％的乙醇溶液作提取液，保持提取液体积为45mL，提取时间2.5h，复合酶浓度为45U/g。考察提取温度变化对黄芩苷（Baicalin）提取率的影响，结果曲线见图4。

由图4可知，黄芩苷（Baicalin）提取率随着温度增加而增加，当温度达到50℃时，黄芩苷（Baicalin）提取率达到最大，当温度继续增加，提取效率出现了下降的情况，分析原因，可能是温度过高，导致酶蛋白受损，酶生物活性降低，从而使黄芩苷（Baicalin）提取率降低。

3.1.3 黄芩苷（Baicalin）提取率受提取时间的影响

复合酶浓度40U/g、以60％的乙醇溶液作提取液，加入量45mL、提取温度50℃，考察不同提取时间对黄芩苷（Baicalin）提取率的影响变化趋势，结果曲线见图5。

图4 黄芩苷（Baicalin）提取率随提取温度变化图

图5 黄芩苷（Baicalin）提取率随提取时间变化图

由图5可知，黄芩苷（Baicalin）提取率在2.5小时最高，当提取时间超过2小时，其提取率增加缓慢。

3.1.4 黄芩苷提取率受浓度为60％的乙醇溶液加入量的影响

复合酶浓度45U/g、提取时间2h、提取温度45℃，考察不同乙醇溶液添加量对黄芩苷提取率的影响，试验结果曲线见图6。

由图6可知，黄芩苷（Baicalin）的含量随乙醇溶液添加量的升高而增加，添加量为45mL时达到最高，考虑成本问题以及乙醇对皮肤有一定的刺激性，增高乙醇浓度，对后续处理工艺增加困难，故添加量为比较45mL适宜。

图6 黄芩苷（Baicalin）提取率随乙醇添加量变化图

3.2 正交试验优化黄芩苷（Baicalin）提取工艺

3.2.1 正交试验设计和结果

根据上述单因素试验结果，复合酶浓度、提取温度、提取时间、60％乙醇溶液添加量对黄芩苷（Baicalin）提取率具有重要影响。试验对提取时间、提取温度、复合酶浓度、60％乙醇溶液添加量4个因素各取3个水平，采用L9（34）正交设计，进行试验。各因素的水平设置见表3，试验结果见表4。

由表5方差分析试验结果可知，各个因素没有显著差异，对上述结果进行直观分析，4因素的主次关系为：B〉C〉D〉A，由正交试验结果，通过直观分析和方差分析，筛选出最佳方案，即A2B2C2D3，即提取时间为2.5h，提取温度为50 ℃，复合酶浓度为45U/g，60％乙醇溶液添加量为45mL。

3.2.2 最佳提取条件的验证试验

取黄芩细粉3g至1000mL的圆底烧瓶中，加入复合酶浓度45U/g，pH=4.8，60％乙醇溶液45mL，提取时间为2.5h，温度为50℃，在最佳试验条件下重复三次试验，求其平均值。验证试验结果见表6。

表3 黄芩苷（Baicalin）提取因素水平表

表4 黄芩苷（Baicalin）提取正交试验结果

表5 黄芩苷（Baicalin）提取的方差分析表

表6 验证试验结果

3.3 芦荟苷提取工艺的优化分析

同黄芩苷的分析方法，先进行单因素分析，分别以复合酶浓度、提取温度、提取时间、乙醇添加量等因素，再采用L9（34）正交试验表安排实验，以获取最佳工艺参数。以提取液中的芦荟苷（Barbaloin）,作为提取工艺的优化的关键指标，进而确定最优的工艺。

根据单因素分析、正交试验及方差试验得出最佳提取条件为复合酶浓度30U/g、提取温度50℃、提取时间1h、60％乙醇溶液添加量60mL并做三组试验验证了结果，芦荟苷（Barbaloin）提取率分别为：平均值为17.36％。

3.4 制备防晒剂为黄芩苷、芦荟苷的防晒霜

3.4.1 芦荟、黄芩提取物防晒霜配方[13]

将上述最佳提取条件提取的黄芩提取液和芦荟提取液作为防晒霜的原料，按表7的配方量进行打样。

3.4.2 防晒剂为芦荟苷、黄芩苷防晒霜制备工艺

将B相物料依次加入并加热至75～85℃，搅拌至B相物料熔化后备用；将甘油物料依次加入去离子水中，不断搅拌下使其熔化，再依次加入黄芩提取物及芦荟提取物；（此时温度不宜过高）。再讲上述A相溶液加入均质乳化机主锅中不断搅拌下，将B相溶液加入均质乳化机中，将均质乳化器打开，在转速4000r/min，均质5～10min即可。待冷却至45℃，加入（日用）香精，调香、调节PH后，继续搅拌5～10min，使搅拌均匀，控制pH在4.0～8.5后，待冷却至30～40℃膏体成型后即可出锅[14]。

表7 芦荟、黄芩提取物防晒霜配方

3.4.3 防晒剂为芦荟苷、黄芩苷的防晒霜测定

将所得样品将制备好的样品送至有关机构检测，所得SPF（Sun protecyion Factor）的平均值可达到30以上，其他指标均符合《化妆品安全技术规范（2015版）》的要求。在街道上做随机测试，共做20组人体试验——试用本产品，并记录其给予评价。该产品评价汇总如下：觉得手感细腻，质感轻柔，防水防汗，且不油腻占90％，其5％觉得滋润度不够，不能满足其皮肤需求；5％的人觉得防水防汗，但是觉得有点油腻。