正交试验优化一种药用功能性口红的研制

周国梁, 吴晓凤, 吴月群, 王胜男, 张 元, 陈 浩

(安徽科技学院 生命与健康科学学院,安徽 凤阳 233100)

从古代的胭脂到现在的口红,女性追求美的步伐从未停止。口红是女性在生活中不可缺少的单品,但市面上的口红大多含有合成色素、重金属等有害成分。市场上多款口红含有香精、易致敏原,而香精是多种化学成分的混合物,致敏原成分更易进入唇部皮肤深处从而产生刺激,导致唇炎和唇部过敏的概率增加[1-2]。种种事例表明,由于人们使用口红的普遍性和广泛性,口红的安全性不容忽视。

中药口红不仅成分天然安全,而且具有一定的药用功能价值,这方面的显著优势也将备受关注。中药配方口红的主原材料以中药提取物和食品级的纯天然蜂蜡、乳化剂、甜杏仁油等为辅料,同时所选择的中药成分附带药用功能性价值,辅料成分安全、健康。中药口红的创新研制顺应时代药妆发展趋势,因此药用性中药口红具有强大的市场空间。

目前中国的药妆市场也在迅速地发展壮大,中药研制的药用性配方口红却比较少见,基于此本试验选用赤芍、红花、粉葛、白芷为原料,并通过与乳化剂、蜂蜡、甜杏仁油进行正交设计,优化配方口红的配比,研制一种天然安全的中药口红,为药用功能性口红的进一步研究和制作提供一定借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 仪器

JFSD-100-11粉碎机(上海嘉定粮油仪器有限公司);FA2104B电子天平(上海市精密科学仪器有限公司);KQ-250DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);TU-1950紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限公司);旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限公司);恒温水浴锅(北京科伟永兴仪器有限公司)。

1.2 药品与试剂

中药材赤芍(PaconiaeRadixRubra)、红花(Safflower)、粉葛(PuerariaeThomsonii)、白芷(Angelicadahurica)均购于六安市丹贝尔生物科技有限公司,经安徽科技学院中药实验室刘汉珍教授鉴定均为正品(批号:20210426);乳化剂(化妆品级,广州中广生物科技有限公司,批号:20210628);蜂蜡(化妆品级,上海九洁实业有限公司,批号:20210625);甜杏仁油(食品级,广州铂思琳化妆品有限公司,批号:20210702);无水乙醇为分析纯;蒸馏水为试验室自制;芦丁标准品(中国食品药品检定研究院,批号:100080-202109)。

1.3 方法

1.3.1 不同赤芍质量对口红配方溶液提取的影响 称取粉碎红花、粉葛、白芷各1 g,分别添加干燥赤芍药材粉末1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g,置于具塞锥形瓶中,按料液比1∶15的比例,精密加入70%乙醇,摇匀,称定质量,在超声温度为55 ℃、超声功率为120 W的条件下超声提取30 min,浓缩至10.0 mL,冷却后称量,70%乙醇补重,抽滤,即得不同赤芍质量配方口红提取液[3]。

1.3.2 不同红花质量对口红配方溶液提取的影响 称取粉碎赤芍、粉葛、白芷各1 g,分别添加干燥红花药材粉末1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g,置于具塞锥形瓶中,按料液比1∶15的比例,精密加入70%乙醇,摇匀,称定质量,在超声温度为55 ℃、超声功率为120 W条件下超声提取30 min,浓缩至10.0 mL,冷却后称量,70%乙醇补重,抽滤,得不同红花质量配方口红提取液[4]。

1.3.3 不同粉葛质量对口红配方溶液提取的影响 称取粉碎赤芍、红花、白芷各1 g,分别添加干燥粉葛药材粉末1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g,置于具塞锥形瓶中,按料液比1∶15的比例,精密加入70%乙醇,摇匀,称定质量,在超声温度为55 ℃、超声功率为120 W的条件下超声提取30 min,浓缩至10.0 mL,冷却后称量,再用70%乙醇补重,抽滤即得不同粉葛质量配方口红提取液[5]。

1.3.4 不同白芷质量对口红配方溶液提取的影响 称取粉碎赤芍、红花、粉葛各1 g,分别添加干燥白芷药材粉末1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g,置于具塞锥形瓶中,按料液比1∶15的比例,精密加入70%乙醇,摇匀,称定质量,在超声温度为55 ℃、超声功率为120 W的条件下超声提取30 min,浓缩至10.0 mL,冷却后称量,再用70%乙醇补重,抽滤,即得不同白芷质量配方口红提取液[6]。

1.3.5 药材配方考察指标 将不同组方提取溶液进行感官评价,分析不同添加量对配方的影响关系。感官评价评分标准及指标如表1所示。

表1 配方制备口红溶液感官评价

1.3.6 口红涂展性测定 称取0.1 g口红样品,将其均匀地涂抹在质量为100 g、直径为2.6 cm的砝码底部,将砝码放在倾斜角为30°的玻璃板上端,使口红样品在砝码压力作用下在玻璃板上涂展,直至砝码底部口红完全涂净为止。测量样品的涂展距离,距离越长,涂展性越好,以此评定样品的涂展性[7]。

1.3.7 口红锥入度测定 采用锥入度测定法,测定以蜂蜡、羊毛脂、凡士林等为基质制成的半固体物质的软硬度和黏稠度等性质。将制备好的口红装满模具,并且高出模具2 mm,避免膏体中存在气泡。在测试温度为(25±0.5) ℃条件下,将质量为9.38 g 的锥体垂直固定在距离水平面6 cm处(必须保证锥体与膏体之间的距离一致),释放锥体使其垂直落入样品中,5 s后读出锥体插入口红的深度。插入的深度越深,膏体的稠度就越小;反之,稠度就越大[7]。

1.3.8 药用口红配方考察指标 按赤芍、红花、粉葛、白芷药材的原料提取液的最佳配比,固定最佳配比的药材提取液1.0 mL作为原料。对辅料0.2、0.3、0.4、0.5 g乳化剂,0.3、0.4、0.5、0.6 g蜂蜡,0.6、0.8、1.0、1.2 g甜杏仁油进行考察,以其锥入度和涂展性为考察指标,确定药用性口红的最佳配方配比。药用口红配方综合评分计算公式为综合评分=锥入度×50%+涂展性×50%。药用制备口红配方评价评分标准及指标如表2所示。

表2 药用制备口红配方考察评价

2 结果与分析

2.1 药材配方溶液总黄酮含量

2.1.1 对照品溶液配制 精密称取干燥的芦丁标准品2.38 mg,用70%乙醇定容,得芦丁标准溶液。

2.1.2 线性关系考察 精密量取0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL芦丁标准溶液,分别置于10 mL量瓶中,加入5% NaNO2溶液0.4 mL,摇匀,静置6 min,加10% Al(NO3)3溶液0.4 mL,摇匀,静置6 min,再加入4% NaOH溶液4 mL。最后用70%乙醇定容至刻度,摇匀,放置15 min。标准溶液在510 nm处测定吸光度。以芦丁对照品质量浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线,回归方程为y=11.726 34x-0.077 16,r=0.999 5,芦丁在10～65 μg/mL范围内呈现良好的线性关系[8]。

2.1.3 样品中总黄酮测定 将各样品提取液混合,于510 nm处测定吸光度,计算样品中总黄酮含量。

2.2 方法学考察

2.2.1 稳定性考察 取同一样品各药材,每种药材粉末各3 g,每种按各药材提取液制备项的方法进行制备后,将各样品药材提取液混合,样品混合溶液于510 nm处在0、3、6、12、24 h测定吸光度,计算样品混合溶液的RSD为0.16%,表明样品混合溶液在24 h内保持稳定。

2.2.2 精密度考察 将6份同一批号的样品药材,1份中每种药材粉末各3 g,按各药材提取液制备项的方法进行制备后,将各样品药材提取液混合,样品混合溶液,分别重复测定6次,测定溶液黄酮的吸光度,试验结果表明,方法的精密度良好,样品混合溶液的RSD为1.35%(n=6)。

2.2.3 回收率考察 精密称取4 g原料药材粉末,每种药材粉末各1 g,置于9个25 mL锥形瓶中,精密加入0.238 mg/mL芦丁对照品溶液1.0、1.0、1.0、2.0、2.0、2.0、3.0、3.0、3.0 mL,作为高、中、低回收率测定用样品,加入乙醇溶解定容至刻度,摇匀[8]。测定吸光度并计算回收率,结果平均回收率为98.20%,RSD为1.72%(n=9)。

2.3 不同药材质量对提取溶液感官性评价的影响

2.3.1 赤芍和红花添加质量对提取溶液感官性评价的影响 称取红花、粉葛、白芷各1 g,添加不同质量赤芍后提取溶液,综合评分结果见图1。综合得分随着赤芍质量的增加,综合评分逐渐增加,当赤芍质量增加到3 g之后,评分增加缓慢,因此确定赤芍质量范围为2～4 g。称取赤芍、粉葛、白芷各1 g,添加不同质量红花后提取溶液,综合得分随着红花质量的增加,综合评分逐渐增加,当红花质量增加到4 g之后,评分减少,因此确定红花质量范围为3～5 g。

2.3.2 粉葛和白芷添加质量对提取溶液感官性评价的影响 称取赤芍、红花、白芷各1 g,添加不同质量粉葛后提取溶液,综合评分结果见图2。综合得分随着粉葛质量的增加,综合评分逐渐增加,当粉葛质量增加到5 g之后,评分增加缓慢,因此确定粉葛质量范围为4～6 g。称取赤芍、红花、粉葛各1 g,添加不同质量白芷后提取溶液,综合得分随着白芷质量的增加,综合评分逐渐增加,当白芷质量增加到5 g之后,评分增加缓慢,因此确定白芷质量范围为4～6 g。

图2 不同粉葛和白芷质量对提取溶液感官性评价的影响Fig.2 Effects of different weight of puerariae thomsonii and angelica dahuricaon on sensory evaluation of extraction solution

2.4 药材配方正交试验

2.4.1 正交试验 根据前期单因素试验结果,分别以红花、赤芍、白芷、粉葛提取溶液添加量为考察因素,每因素选择3个水平,采用L9(34)进行正交试验,如表3所示,分别按表4条件进行正交试验,方差分析结果见表5。

表3 因素水平

表4 配方正交试验

表5 方差分析

从表4能够看出,赤芍、红花、粉葛、白芷药用性口红的最佳配比方案为A2B3C1D3,即药材配方的配比工艺比例为赤芍∶红花∶粉葛∶白芷=3∶5∶4∶6。影响的主次顺序为B>D>A>C,即赤芍>红花>粉葛>白芷。

2.4.2 重复性试验 精密称定6份同一批样品,按各药材提取液制备项的方法分别制备样品溶液,按照最佳配比将样品溶液混合,于510 nm 处用紫外分光光度计测定吸光度。测得的样品混合溶液中总黄酮含量的RSD为1.1%,表明方法重复性良好。

2.5 药用口红配方影响关系考察

按药用口红配方药材原料提取液浓度的最佳配比,即赤芍∶红花∶粉葛∶白芷=3∶5∶4∶6,固定最佳配比的药材提取液1.0 mL作为原料。对辅料乳化剂、蜂蜡、甜杏仁油进行单因素考察,以其锥入度和涂展性为考察指标,确定药用性口红的最佳配方配比。

2.5.1 乳化剂的选择 精密称取最佳配比的1.0 mL药材提取液、0.2 g蜂蜡、0.6 g甜杏仁油,分别置于烧杯中,加热至60～70 ℃,通过添加不同含量的乳化剂,进行综合评分,结果见图3。综合得分并不随乳化剂的增加而增加,随着添加量的增加,综合评分逐渐增加,当乳化剂增加到0.3 g之后,评分开始下降,因此确定乳化剂添加辅料体积最佳范围为0.20～0.40 g。

图3 乳化剂对药用口红配方的影响Fig.3 Effects of emulsifier on formula of medicinal lipstick

2.5.2 蜂蜡的选择 精密称取最佳配比的1.0 mL药材提取液、0.2 g乳化剂、0.6 g甜杏仁油,分别置于烧杯中,加热至60～70 ℃,通过添加不同含量的蜂蜡,进行综合评分,结果见图4。综合得分并不随蜂蜡的增加而增加,开始添加综合评分较小,随着添加量的增加,综合评分逐渐增加,当蜂蜡增加到0.4 g之后,评分开始下降,因此确定蜂蜡添加辅料质量最佳范围为0.30～0.50 g。

图4 蜂蜡对药用口红配方的影响Fig.4 Effects of beewax on the formulation of medicinal lipstick

2.5.3 甜杏仁油的选择 精密称取最佳配比的1.0 mL药材提取液、0.6 g乳化剂、0.2 g蜂蜡,分别置于烧杯中,加热至60～70 ℃,通过添加不同含量的甜杏仁油,综合评分,结果见图5,综合得分先随甜杏仁油的增加而增加,随着添加量的增加,综合评分逐渐增加,当甜杏仁油增加到1.0 g之后,评分开始下降,因此可以确定甜杏仁油添加辅料体积最佳范围为0.80～1.20 g。

图5 甜杏仁油对药用口红配方的影响Fig.5 Effects of sweet almond oil on formula of medicinal lipstick

2.6 药用口红配方正交试验

2.6.1 正交试验 根据单因素试验结果以乳化剂(A)、蜂蜡(B)、甜杏仁油(C)作为考察因素,每因素选择3水平进行正交试验,因素与水平安排见表6,分别按表7正交条件进行正交试验,结果见表8。从表7～8可以看出,蜂蜡对药用口红配方工艺有显著的影响,乳化剂、蜂蜡、甜杏仁油的最佳配比方案为B3A1C2,即在固定原料药材提取液含量为1.0 mL的基础上,药用口红配方工艺比例为乳化剂∶蜂蜡∶甜杏仁油=2∶5∶10。影响的主次顺序为B>A>C,即蜂蜡>乳化剂>甜杏仁油。

表6 因素水平

表7 药用口红配方正交试验

表8 方差分析

2.6.2 药用口红总黄酮测定 精密称取上述配方口红膏体,置具塞锥形瓶中,加入甲醇70 mL超声溶解,过滤取续滤液至100 mL棕色量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀。精密量取1 mL置10 mL量瓶中,加70%乙醇至刻度,摇匀,测定黄酮吸光度,计算药用口红总黄酮含量[9],药用口红中总黄酮含量平均为0.12 mg/g。

2.6.3 重复性试验 按照最佳药材配比和最佳药用口红配比,同一批制作样品配方口红膏体6份,超声溶解得到溶液,测定黄酮吸光度,测得的样品口红膏体中的总黄酮含量的RSD为1.2%,表明方法重复性良好。

3 药用口红质量检测

3.1 光照试验

将制备好的药用性口红置于日光及非日光直射下对口红进行检测,结果显示口红表面光滑、无气孔及无外来杂质[7],表明光照试验检测合格。

3.2 耐热、耐寒试验

将制备好的口红分别置于45～50 ℃的恒温箱和-10 ℃的恒温箱内24 h(温控精度±1 ℃)后检测,经检测口红无软化和断裂现象[10],表明耐热和耐寒试验检测合格。

3.3 离心试验

将样品离心15 min后检测,膏体无变形、无分层[7],表明离心试验检测合格。

3.4 敏感性试验

将口红涂于肌肤上,14 d未见红斑、溃烂、水肿等过敏现象[11],表明该口红对人体无过敏及敏感性,敏感试验检测合格。

3.5 重金属含量检测

药用性口红产品中的铅、砷、镉、汞含量如表9所示。结果表明,均符合国家《化妆品安全技术规范》2015年版对重金属的要求,故该药用性口红产品中的铅、砷、镉、汞的重金属含量均符合要求[12],该口红重金属毒性检测合格。

表9 药用性口红的重金属检测结果

4 结论与讨论

本试验设计首先考察了中药口红的药材配方,并利用单因素结合正交试验优化中药口红药材配比,得到配方药材的最佳配比工艺比例为赤芍∶红花∶粉葛∶白芷=3∶5∶4∶6,确定药材配比进而保证配方药材溶液中有效成分均一稳定,以期发挥本试验配方口红的药用功能性;通过固定提取药材溶液,考察了制备口红的辅料关系,并进行试验设计与分析,得到最佳配比工艺比例为乳化剂∶蜂蜡∶甜杏仁油为2∶5∶10。通过对药用口红配方考察与分析,确定了药用性口红的配比,确保了口红膏体的滋润性、保湿性、涂展性及稠度,并对制备后的中药口红进行了光照试验、离心试验、敏感性试验及重金属毒性试验检测,结果质量均符合要求。

《医林改错》中的方剂血府逐瘀汤具有化瘀活血、通理气血、缓解疼痛的功效。方中主要运用赤芍,其微苦,归肝经,具有清热凉血、活血祛瘀的功效[13],为君药;红花能够活血通经、散瘀止痛[14],辅以君药活血祛瘀,而白芷药性温,能够活血止痛行气[15],二者配伍能够理气通脉、活血止痛,共为臣药;粉葛,味甘、辛,药性凉,能够活血祛瘀,通经活络,止痛[16],为佐药,而用之,使血活瘀化气行,则诸证可愈。此配伍活血与行气相伍,祛瘀与养血同施,气血并调。本配方口红依据方剂配伍,以赤芍、红花为君,配以粉葛、白芷组方制备具有活血化瘀、行气活络的药用性口红。

此药用功能性口红药材配方研究对其原料药材采用粉碎过筛、超声波乙醇提取的方法,提取赤芍的提取物芍药苷、红花的提取物黄酮类成分、粉葛的提取物异黄酮类成分、白芷的提取物香豆素类成分。超声波具有良好的传质和空化效用,能够使溶剂分子快速渗透到组织细胞中,然后其与溶质充分接触,可以极大地提高药材中有效成分的提取效率[17],减少杂质的干扰,便于试验分析,确保含量测定的有效准确。