菠萝冠叶抗氧化活性成分的提取及其在化妆品中的应用

石磊 黄玲 龚盛昭

摘      要：作为食品加工的废料，每年有大量的菠萝冠叶被丢弃，这造成了严重的资源浪费和环境污染。而菠萝冠叶中富含抗氧化功效的黄酮类和酚类等化合物，具有非常优良的抗氧化、降血脂和抗炎抑菌等功效。因此，开展菠萝冠叶的提取研究将有助于提高菠萝冠叶的利用率和产品附加值。以菠萝冠叶为原料，以水和乙醇为溶剂，通过超声波辅助提取法对菠萝冠叶进行了提取研究，并对水提取物和乙醇提取物的抗氧化性能进行了考察，具体包括对Fe3+的还原能力、二苯基苦基肼自由基（DPPH）與羟基自由基（OH）的清除效果。结果表明：菠萝冠叶提取物具有良好的抗氧化性能，对DPPH和OH都具有较高的清除效果;此外，该菠萝冠叶提取物还可以成功应用到素颜霜产品中，并具有良好的稳定性能。

关  键  词：菠萝冠叶;超声波辅助提取;抗氧化

中图分类号：Q946.8         文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）10-2148-04

Abstract： As the waste of food processing， a large number of pineapple leaves are discarded every year， resulting in the serious waste of resources and environmental pollution. However， the pineapple leaves are rich in flavonoids and phenols， which have excellent antioxidant， hypolipidemic， anti-inflammatory and bacteriostatic effects. Hence， the research on the extraction of pineapple leaves would be conducive to improve their utilization and product values. In this paper， pineapple leaves were extracted by ultrasonic assisted extraction method with water and ethanol as solvent， and the antioxidant properties of the water extracts and ethanol extracts were investigated， including the reduction ability of Fe3+， the scavenging effect of DPPH and OH. The results showed that the extracts of pineapple leaves had good antioxidant properties and high scavenging effect on DPPH and OH. In addition， the extracts of pineapple leaves were also successfully applied into the gloss cream product with good stability.

Key words： Pineapple leaf; Ultrasound extraction; Antioxidation

随着人们对健康关注程度的提高，天然植物提取物逐渐受到人们的认可和喜爱[1-2]。菠萝因其叶冠形状而被称为“水果之王”，目前菠萝种植已遍布热带和亚热带地区，是一种重要的园艺产业[3]。菠萝不仅是一种味道鲜美的热带水果，而且还具有抗菌消炎、促进新陈代谢、降血脂等功效，在食品和医药保健品等领域都得到了广泛应用[4-5]。

作为一种经济作物，我国大部分菠萝被广泛用于食品加工和制作食品添加剂。其加工的副产物—菠萝冠叶等废料却被丢弃，这造成了严重的资源浪费和环境污染。目前，仅部分的菠萝冠叶废料被用于生产饲料、工业乙醇、沼气和纸浆纤维等低产值工业品[6-7]。据研究表明，菠萝冠叶中含有丰富具有双键、共轭双键或叁键结构的黄酮类和酚类化合物，而这些黄酮类和多酚类物质具有非常优良的抗氧化、降血脂和抗炎抑菌等功效[4，8-9]。因此，开展菠萝冠叶的提取研究能有助于提高菠萝冠叶的利用率和产品附加值，具有重要的科学意义与实用价值。

本项工作分别以乙醇和水为溶剂，利用超声提取法对菠萝冠叶中抗氧化活性成分进行了提取研究，并对其体外抗氧化活性进行了性能测试，同时还开展了其在化妆品产品中的应用研究。本项工作为实现菠萝废弃物的综合利用和提高其产品附加值提供了理论指导，具有一定的借鉴意义。

1  实验部分

1.1  实验材料与试剂

菠萝冠叶为凤梨科凤梨属植物菠萝，于2019年4月购自海南省三亚市。

2，2-联苯基-1-苦基肼基、铁氰化钾、三氯化铁、三氯乙酸、无水乙醇，均为分析纯，购自天津市大茂化学试剂厂。

1.2  主要仪器和设备

紫外可见分光光度计（UV-1800PC-DS2），上海美谱达仪器有限公司;电子分析天平（AUY-220），日本岛津公司;电子天平（YP502N），上海箐海仪器有限公司;循环水真空泵（SHZ-D），巩义市予华仪器有限责任公司;双频数控超声波清洗器（KQ-200VDV），昆山市超声仪器有限公司;高速分散剂（T18）和顶置式机械搅拌器（RW 20），德国IKA艾卡仪器设备有限公司。

1.3  菠萝冠叶的预处理

将菠萝冠叶洗净后室温下晾干，然后在真空烘箱中（50 ℃）抽真空烘干;继而用多功能碎菜机进行粉碎，制得菠萝叶粉末。

1.4  超声波辅助提取工艺

1）称取50 g菠萝叶粉末，加150 mL去离子水或80%乙醇，置于频率80 kHz和功率为200 W超声波清洗器中，在50 oC下超声1 h后，收集上清液;其滤渣用100 mL溶剂再提取1次;合并滤液后减压过滤掉不溶物，并定容至250 mL，得到质量浓度为0.20 g·mL-1的菠萝冠叶提取液。

2）用去离子水或80%乙醇分别稀释上述提取液，得到质量溶度分别为0.05、0.10、0.15、0.20 g·mL-1的提取液溶液。

1.5  对Fe3+的还原能力测定[10]

取1 mL不同质量浓度的样品溶液，加入1% K3Fe（CN）6溶液1 mL，混匀后于50 ℃下恒温20 min;接着加入10%三氯乙酸溶液1 mL终止反应，再加入去离子水2 mL和1.0 g·L-1 FeCl3溶液0.4 mL进行显色;然后离心取上清液（4 000 r·min-1， 10 min），在700 nm波长处测量吸光度。

1.6  DPPH·的清除力测定

菠萝叶提取物的DPPH·清除力测定方法与参考文献类似[11]。其中，实验组：2 mL样品+2 mL DPPH·溶液（0.2 mmol·L-1）;对照组：2 mL样品+2 mL无水乙醇;空白组：2 mL 无水乙醇+2 mL DPPH·溶液。之后，将实验组、对照组和空白组置于黑暗条件下反应30 min，然后用无水乙醇调零，在510 nm波长下测定吸光度。

1.8  素颜霜的制备工艺

1）准确称取水相各组成分，搅拌并加热到85 ℃待用，保温2 min;

2）准确称取油相各组成分，加热到65 ℃并在5 000 r·min-1速度下均质，再加热到80 ℃待用;

3）在搅拌下，将水相溶液缓慢加入油相溶液中，并且在10 000 r·min-1速度下混合均匀;

4）搅拌冷却至45 ℃左右，加入香精和苯氧乙醇，再将素颜霜样品在10 000 r·min-1速度下均质   1 min，接着自然冷却至室温。

2  结果与分析

2.1  超声波辅助提取工艺

提取植物提取物的经典方法为水或乙醇的加热浸提法。虽然该法成本低廉、易于操作、工艺简明，但是加热浸提法采用的浸提温度大多为70 ℃以上，耗能多，提取时间长，提取率低。另一类常见的提取方法则是酸或碱提取法，由于提取过程不容易控制反应条件，且酸碱浓度过高时会有腐蚀性，容易造成其生物活性的降低。目前，多种新技术如超声波辅助提取、微波辅助提取、酶法辅助提取、半仿生提取的使用在一定程度上弥补了传统工艺的缺陷。其中，超声波辅助提取可以有效利用超声波的空化效应和机械效应使溶剂快速渗入细胞内部，从而使有效成分迅速溶解并快速离开细胞膜和细胞壁，进入主体溶剂;同时该方法不仅具有设备价格低廉、技术成熟等优势，而且提取过程快速高效，能够避免作用时间过长而引发的各种副反应，确保有效成分最大限度地被提取，是一种极具发展潜力的新型提取技术。

本项研究是以菠萝冠叶为原料，采用超声波辅助提取技术进行提取。其提取工艺方法大致可以简述为：菠萝冠叶洗净→烘干→粉碎→超声波处理（水提取或乙醇提取）→过滤→上清液蒸发浓缩→稀释提取液→测定。

2.2  提取物对Fe3+的还原能力

菠萝冠叶提取物中的抗氧化活性物质可以将铁氰化钾还原为亚铁氰化钾，继而生成普鲁士蓝 K4[Fe（CN）6]3。由于K4[Fe（CN）6]3在700 nm处有很大的吸光值，故而通过测量反应液700 nm处的吸光度值就可以间接检测菠萝冠叶提取物的还原能力。因此，根据普鲁士兰法测定样品还原力原理，700 nm处的吸光度值越大，则说明提取物样品的还原力越强。

由图1可知，菠萝冠叶提取物的还原能力随着其质量浓度的增大而增强，并且乙醇提取物的还原能力明显高于水提取物。

2.3  提取物对DPPH·的还原能力

二苯代苦味酰基自由基（DPPH·）是一种性能相对稳定的自由基，在510 nm处有强吸收峰。还原性物质能使其510 nm处的吸光值降低，并且使溶液颜色褪去[12]。因此，本项工作采用分光光度计法来测量提取物对DPPH·的清除效果，进而考察菠萝叶提取物的抗氧化能力。由图2可知，在DPPH·自由基反应体系中，0.10 mg·mL-1质量浓度以上的菠萝提取物对DPPH·都拥有较高的清除作用（≥70%），而且乙醇提取物的清除效果会比水提取物的更高。

2.4  提取物对·OH的还原能力

羟基自由基是一种高化学活性的活性氧自由基，具有较强的氧化性能和细胞伤害能力[13]。由图3可知，乙醇提取物对·OH的清除效果明显高于水提取物，并且在0.025 mg·mL-1质量浓度时就能去除68%的·OH。相比之下，水提取物对·OH的清除能力与质量浓度之间有良好的相关性，呈剂量依赖性。

2.5  菠萝冠叶提取物在化妆品中的应用

近年来，人们开始追求“绿色、自然、健康、环保”等生活理念，消费者更愿意购买绿色、健康、安全的天然护肤品和有机护肤品[14-16]。相比于传统的人工合成型抗氧化劑，天然抗氧化剂更符合“绿色概念”与“植物来源”的特征。因此，本项工作尝试将菠萝冠叶提取物添加到素颜霜产品中，以开展其应用研究。

实验表明，通过添加0.1%～2%质量分数的菠萝冠叶提取物，该素颜霜产品在室温下都能保持产品性能稳定（不分层、不破乳），而且皮肤涂抹后未出现肌肤刺激等不良反应。素颜霜配方成分见表1。

3  结束语

通过超声波辅助提取技术提取了菠萝冠叶中的抗氧化成分，并且考察了菠萝冠叶提取物的体外抗氧化功效，开展了其在素颜霜产品中的应用研究。结果表明：菠萝冠叶提取物能有效还原三价铁离子（Fe3+）和清除DPPH·自由基与·OH自由基，同时还在化妆品产品中表现出了良好的兼容性和稳定性。

综上所述，菠萝冠叶提取物具有良好的抗氧化性，可作为一种优良的天然抗氧化剂。

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