紅薯葉面膜制備及其性能研究

延永，高園，楊蓉蓉

（商洛學院 生物醫藥與食品工程學院，陜西商洛726000）

紅薯（Ipomoea batatas），旋花科番薯屬一年生草本植物，紅薯在我國大多數省份普遍栽培。紅薯葉是紅薯生長過程中莖上的葉子，藥食兩用，富含糖、淀粉、蛋白質、氨基酸、VC、礦物質、黃酮、類胡蘿卜素等許多活性成分[1]，它的功效主要體現在提高身體免疫力[2]、減少心腦血管疾病[3]、加速腸胃蠕動治療便秘[4]、強化視力、美容養顏[5]等方面。但令人遺憾的是，人們在秋季收獲紅薯塊莖后，大量葉、梗中只有少量被食用，剩余大部分用作牲畜飼料，有時候還將其進行焚燒，這不僅對環境造成嚴重污染，而且造成資源浪費。面膜是一種深受愛美人士歡迎的護膚產品，它具有吸附皮膚污物、去除多余類脂化合物和壞死細胞的作用，通過面膜的收縮力，改善血液循環，使皮膚光潔細膩，常作為清潔、保養和營養面部肌膚的化妝品，得到越來越多人的青睞[6]。面膜最初采用人工合成的化學制品作為主要添加成分，但隨著科學的發展，人們逐步認識到長期使用化學藥品所存在的安全問題，開始將研究的方向逐漸轉移為天然藥物[7]。鑒于紅薯葉在美容養顏領域的突出功效，本研究首次以紅薯葉提取物為主要有效成分，通過優化工藝，開發出具有抗氧化、抑菌、保濕活性等功效的面膜，并對其性質進行研究，既能促進紅薯葉資源的開發，又豐富了天然藥物面膜市場的產品類別，具有重要的社會經濟價值和環保價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅薯（Ipomoea batatas）葉：摘于商洛學院后山。

1.2 試劑與儀器

無水乙醇、硝酸鋁、氫氧化鈉、硝酸鈉、羧甲基纖維素鈉、丙二醇、甘油、尼泊金甲酯、漢生膠、食用香精、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼均為市售AR。蘆丁標品（中國藥品生物制品鑒定所），采微型粉碎機（FW80天津泰斯特儀器有限公司）；超聲清洗儀（KH5200E昆山禾創超聲儀器有限公司）；紫外-可見分光光度計（UV1800日本島津）；高速離心機（TGL-16G上海安亭科學儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準曲線

稱取0.2 g已干燥的蘆丁標準品，30%乙醇定容至100 mL容量瓶，得到2 mg·mL－1的標準液。分別移取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL標準液于25 mL容量瓶，依次加入5%NaNO2溶液0.7 mL，搖勻后靜置6 min，加入10%Al(NO3)3溶液0.7 mL，搖勻后靜置6 min，再加入1 mol·L－1的NaOH溶液10.0 mL，用30%乙醇定容，搖勻，靜置15 min，在波長510 nm處測定吸光度測得該系列溶液的吸光度[8-9]。以吸光度為縱坐標，溶液濃度為橫坐標，繪制標準曲線A=8.7981C+0.0276，R2=0.9979。

1.3.2 紅薯葉總黃酮提取及含量測定

將干燥的紅薯葉粉末（過60目篩）2.00 g倒入圓底燒瓶，加入60%乙醇溶液80 mL，加熱回流1.5 h，冷卻后，抽濾，60%乙醇洗滌（10 mL，3次），合并濾液，旋轉蒸發儀除去大部分溶劑，將剩余物轉移至100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得到母液。移取1 mL于25 mL容量瓶，依次加入5%NaNO2溶液0.7 mL，搖勻后靜置6 min，加入10%Al(NO3)3溶液0.7 mL，搖勻，靜置6 min，再加入1 mol·L－1的NaOH溶液10 mL，用30%乙醇定容，搖勻，靜置15 min，在波長510 nm處測定吸光度，利用回歸方程計算紅薯葉中總黃酮的提取率φ（%）：

式中，C為溶液總黃酮濃度，mg·mL－1；N為稀釋倍數，mL；V為提取液體積，mL；W為紅薯葉的質量，mg。

1.3.3 紅薯葉總黃酮提取物對DPPH自由基的清除作用

稱取DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）標準品20.00 mg，乙醇定容至500 mL容量瓶，得質量濃度0.04 mg·mL－1的DPPH溶液。依次配制1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 mg·mL－1紅薯葉提取物系列溶液，取4 mL紅薯葉提取液和DPPH溶液1 mL混合后稀釋至10 mL搖勻后在室溫下避光反應30 min，于517 nm處測定其吸光度Ai；取4 mL稀釋液和DPPH溶液1 mL混合后稀釋至10 mL，搖勻后在室溫下避光反應30 min，于517 nm處測定其吸光度Aj；取4 mL去離子水和DPPH溶液1 mL混合后稀釋至10 mL，搖勻后在室溫下避光反應30 min，于517 nm處測定其吸光度A0[10]。DPPH自由基清除率δ（%）計算公式：

1.3.4 紅薯葉面膜的制備

1）面膜制備方法

A相：準確稱取對應量的羧甲基纖維素鈉、丙二醇和甘油置于100 mL燒杯中，在80℃水浴下攪拌至完全溶解，備用。

B相：準確稱取對應量尼泊金甲酯、紅薯葉提取液（1.3.2所得）、漢生膠、香精放置于100 mL燒杯中，在80℃水浴下攪拌至完全溶解，備用。

攪拌下，將A相緩慢倒入B相中，加適量蒸餾水至面膜液重50 g，繼續攪拌20 min，至各相均勻分布得到面膜液。

2）單因素試驗優化

在面膜制作過程中，加入丙二醇1.5 g、羧甲基纖維素鈉0.75 g、尼泊金甲酯0.025 g，依次調整甘油加入量為2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g，考察甘油對面膜保濕性的影響；加入甘油7.5 g、羧甲基纖維素鈉0.75 g、尼泊金甲酯0.025 g條件下，依次調整丙二醇加入量為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g，考察丙二醇對面膜保濕性的影響；加入甘油7.5 g、丙二醇1.5 g、尼泊金甲酯0.025 g條件下，依次調整羧甲基纖維素鈉加入量為0.25、0.5、0.75、1.0、1.25 g，考察羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性的影響；加入甘油7.5 g、丙二醇1.5 g、羧甲基纖維素鈉0.75 g條件下，依次調整尼泊金甲酯加入量為0.015、0.02、0.025、0.03、0.035 g，考察尼泊金甲酯對面膜保濕性的影響。

1.3.5 正交試驗優化

根據單因素試驗結果，采用正交試驗L9(34)篩選出紅薯葉面膜優質配方（以所得面膜的保濕性為評價標準）。因素與水平表如表1所示。

表1 紅薯葉面膜優化的正交試驗的因素與水平

1.3.6 體外保濕試驗

選用小型玻璃板貼一層醫用透氣膠帶模擬人體皮膚涂抹護膚品的過程[11]。試驗溫度保持在25℃，先稱取膠帶的重量(M0)，然后稱取適量紅薯葉面膜均勻涂布于模擬裝置表面，記錄涂抹的面膜質量(M1)。將制成的模擬裝置置于含有CaCl2飽和溶液的干燥器內。室溫條件下放置30 h后稱取含有面膜膠帶的重量(M2)。保濕率W(%)計算公式：

1.3.7 面膜的抑菌試驗

1）液體培養基的制備

稱取牛肉膏2.51 g、蛋白胨5.00 g、氯化鈉2.50 g，放入燒杯中。牛肉膏轉移至燒杯后加熱溶化，加入500 mL水，攪至完全溶解，調節pH在7.1～7.5，然后用烘箱在120℃下滅菌2 h。

2）菌液的培養及TTC溶液的配制

菌液的培養：在無菌條件下，取5 mL的液體培養基放入試管中，接種大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，放入36℃的搖床，72 h后，測定其吸光度A≥0.5，然后將每種菌的濃度進行稀釋，直至吸光度A為0.1。

TTC溶液的配制：取50 mg紅四氮唑溶解于200 mL已滅菌的培養基中。

3）面膜的抑菌性檢測

試驗采用96孔板進行顯色觀察。用移液槍將TTC溶液（100 μL）分別注入第一行、第二行、第八行及第十二行的八個孔內。在各行第一個孔中注入面膜液100 μL，攪拌均勻后吸回100 μL注入同一行的第二個孔內，攪拌均勻后吸入100 μL注入同一行的第三個孔，依次進行到最后一個孔，并從最后一個孔內吸回的100 μL面膜連同槍頭棄掉[12]。將其放入生化培養箱，溫度調制36℃，12 h后觀察試驗結果。肉眼無細菌生長的藥物最低濃度為最低抑菌濃度（MIC）。

1.3.8 紅薯葉面膜的性能評價

1）性狀與細膩度

取紅薯葉面膜液5.0 g，置于50 mL的燒杯中，觀察其外觀性狀。將其涂布于皮膚上，用眼睛、鼻子、手感等感官指標評價其細膩度[11]。

2）酸堿度

取紅薯葉面膜液5.0 g，溶解于100 mL蒸餾水中，加熱至微沸后，冷卻至室溫，用pH計測定pH值。

3）穩定性

耐熱、耐寒試驗：取紅薯葉面膜5.0 g裝入10 mL的試管中，將試管口用保鮮膜封住，分別置于高溫和低溫的環境中，放置24 h，取出，室溫放置20 min后，觀察與試驗前是否有明顯差異。

離心試驗：在常溫狀態下，取紅薯葉面膜8.0 g均分為兩組，分別裝入4 mL的離心管中，每個管中含面膜4.0 g，置于離心機中以1 000、2 000、3 000、4 000、5 000 r·min－1的轉速離心10 min，取出，觀察樣品是否分層。

4）皮膚刺激性測試

選取30名皮膚健康的志愿者，年齡20～25歲10名，年齡26～35歲10名，年齡36～45歲10名，各年齡階段男女各半。在受試人員的左手背上涂敷0.8 g面膜樣品，面積大約為16 cm2，與右手背進行對比，12 h后觀察左手背涂敷面膜部位的皮膚現象，連續測試兩周，進行評價。

2 結果與分析

2.1 紅薯葉提取物中總黃酮含量

在517 nm處測定紅薯葉中總黃酮吸光度為2.144，經求得母液中紅薯葉總黃酮濃度為5.8 mg·mL－1。由式(1)得紅薯葉中總黃酮的提取率為7.25%。

2.2 紅薯葉總黃酮對DPPH自由基的清除

如圖1所示，隨著濃度的不斷上升，紅薯葉總黃酮化合物對DPPH自由基的清除率不斷升高；當溶液濃度升至4.5 mg·mL－1時，紅薯葉總黃酮類化合物對DPPH自由基的清除率逐步達到峰值，為62.66%。由此可見，面膜中紅薯葉總黃酮的濃度保持在4.5 mg·mL－1時抑菌活性最佳。紅薯葉黃酮類化合物為優良的供氫體，與自由基作用后形成新的自由基可通過共振雜化與其它自由基結合成穩定的二聚體，切斷鏈式反應，發揮抗氧化作用[10]。

圖1 紅薯葉總黃酮對DPPH自由基的清除

2.3 單因素優化

2.3.1 甘油對面膜保濕性的影響

結果見圖2，隨著甘油量的增加，面膜保濕性明顯增加，當甘油量增加至7.5 g時，面膜保濕性達到最大值62.16%，繼續增加甘油量，面膜液性狀過于黏稠，不符合國家規定的面膜標準QB/T 2872-2017中關于外觀的要求，可能是甘油自身性質導致面膜液過于黏稠。根據面膜保濕率的高低，甘油加入量選用2.5、5.0、7.5 g3個水平進行正交試驗。

圖2 甘油對面膜保濕性的影響

2.3.2 丙二醇對面膜保濕性的影響

結果見圖3，當丙二醇量為1.0 g時，面膜保濕性達到最大值63.12%，繼續增加丙二醇，保濕率出現下降趨勢。根據面膜保濕率的高低，甘油加入量選用0.5 g、1.0 g、1.5 g 3個水平進行正交試驗。

圖3 丙二醇對面膜保濕性的影響

2.3.3 羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性的影響

結果見圖4，隨著羧甲基纖維素鈉量的增加，面膜保濕性增加，當羧甲基纖維素鈉增加至0.75 g時，面膜保濕性達到最大值60.13%，繼續增加羧甲基纖維素鈉，面膜液性狀呈現黏稠狀，同時，保濕性降低。根據面膜保濕率的高低，羧甲基纖維素鈉加入量選用0.5、0.75、1.0 g 3個水平進行正交試驗。

圖4 羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性的影響

2.3.4 尼泊金甲酯對面膜保濕性的影響

結果見圖5，當尼泊金甲酯增加至0.025 g時，面膜保濕性達到最大值60.12%，繼續增加尼泊金甲酯量，面膜液保濕性降低。根據面膜保濕率的高低，尼泊金甲酯加入量選用0.020、0.025、0.030 g 3個水平進行正交試驗。

圖5 尼泊金甲酯對面膜保濕性的影響

2.4 紅薯葉面膜制備工藝優化

根據單因素試驗結果，試驗所得紅薯葉面膜的正交試驗結果見表2。極差分析（見表3）發現，甘油是影響面膜保濕效果的主要因素，其次為丙二醇，羧甲基纖維素鈉對面膜保濕性影響最低。紅薯葉面膜制備的最佳工藝水平組合為A3B3C3D1，即配方中需加入甘油7.5 g、丙二醇1.5 g、羧甲基纖維素鈉1.0 g、尼泊金甲酯0.02 g。為了保證面膜的抑菌活性，面膜中紅薯葉總黃酮含量應保持在4.5 mg·mL－1。經調試，紅薯葉面膜的最佳配方為5.8 mg·mL－1紅薯葉總黃酮提取物水溶液（35 mL）、甘油（7.5 g）、丙二醇（1.5 g）、羧甲基纖維素鈉（0.75 g）、尼泊金甲酯（0.02 g）、漢生膠（0.05 g），加適量蒸餾水至面膜液重50 g。經驗證，面膜的保濕率為68.65%，對DPPH自由基的清除率達到63.41%。

表2 紅薯葉面膜制備工藝L9(34)正交試驗結果

表3 紅薯葉面膜制備工藝極差分析

2.5 紅薯葉面膜的抑菌效果

如表4所示，面膜展現出較好的抗菌活性，紅薯葉面膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的MIC值均是2.25 mg·mL－1（以面膜中紅薯葉總黃酮含量為標準）。

表4 紅薯葉面膜對供試菌種總黃酮含量

2.6 紅薯葉面膜的性能評價

紅薯葉面膜為淡綠色、具玫瑰花香氣、分散均一、無污跡油狀液體，涂抹手背后皮膚細膩、透亮、光滑、無顆粒感。測定得到紅薯葉面膜的各項指標見表5，面膜的pH值7.09±0.05<8.5，符合國家規定的面膜標準QB/T 2872-2017中關于面膜pH值3.5～8.5的規定；面膜耐熱耐寒性質穩定，在高溫（40±1）℃及低溫（-8±2）℃狀態下保持24 h，恢復至室溫后與試驗前無明顯差異；離心試驗未發生分層，以均相形式存在。

表5 感官及理化指標測試

2.7 皮膚刺激性測試

隨機選取的30名皮膚健康的志愿者，在其左手小臂處經涂抹兩周面膜，皮膚光滑、細膩、水嫩、有光澤，未見發紅、發癢、起疹等不良反應。

3 結論與討論

本文優化出功能性紅薯葉面膜的最優配方為5.8 mg·mL－1紅薯葉總黃酮提取物水溶液（35 mL）、甘油（7.5 g）、丙二醇（1.5 g）、羧甲基纖維素鈉（0.75 g）、尼泊金甲酯（0.02 g）、漢生膠（0.05 g），加適量蒸餾水至面膜液重50 g。其中，面膜中紅薯葉總黃酮濃度為4.5 mg·mL－1。所制備的面膜液為淡綠色溶液，具玫瑰花香氣、質地均勻、無刺激性，pH=7.09±0.05<8.5，耐熱、耐寒、性質穩定，符合國家規定的面膜標準QB/T 2872-2017的要求。經測試，所得面膜的保濕率為68.65%，對DPPH自由基的清除率達到63.41%，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有明顯的抑菌效果，MIC值均為2.25 mg·mL－1。

本研究成功開發出了一款綠色多功能紅薯葉面膜，為紅薯葉的資源利用和深加工提供了思路和方法。結果表明紅薯葉面膜具有抗氧化活性和抑菌活性，與延永等[13]研究的紅薯葉總黃酮提取物的性質一致，對比發現，把紅薯葉制備成面膜后，抑菌活性顯著增強，可能是面膜中其他成分同時具備有一定的抑菌活性。另外，該面膜制備方法具有一定的普遍適用性，具有一定的實際推廣價值。