水黃皮籽油的性能及其在化妝品中的應用

劉慧民，王萬緒，楊躍飛，臺秀梅

(1.中國日用化學工業研究院，太原 030001； 2.雅蘭國際上海筑美生物科技有限公司，上海 201800)

水黃皮系豆科水黃皮屬喬木，廣泛分布于印度、澳大利亞、東南亞，在我國廣東、臺灣也有分布，水黃皮種子含油量在27%～39%，其含有多種活性物質[1]。水黃皮籽油有多種用途：在醫療行業，水黃皮籽油可以治療皮膚病，如可用于治療頭皮屑、牛皮癬等；水黃皮籽油具有抗炎活性，已有研究表明[2]，水黃皮葉子的抗氧化活性強于莖；在化妝品行業，水黃皮籽油已經被列入《國際化妝品原料標準中文名稱目錄》；除此之外，水黃皮籽油也可用于生產生物柴油[3]，但不可用于食用油。

水黃皮籽油的理化性質因其生長環境、提取工藝等不同而有差異，筆者選取了具有化妝品批準文號的原料為研究對象，對水黃皮籽油的理化性質、抗氧化性能進行了測試，并對含有水黃皮籽油護膚品的防曬性能、理化性能、保濕性能進行了研究，以期為水黃皮籽油在化妝品領域的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

辛酸/癸酸甘油三酯，上海至柔化工有限公司；丁基辛醇水楊酸酯、山梨坦橄欖油酸酯、Olivem1000(鯨蠟硬脂基橄欖油酯,山梨醇橄欖油酯)，上海上德化工有限公司;杜仲綠原酸，浙江省醫藥保健品進出口有限責任公司；Plantasens? Natural Emulsifier CP5(甘油油酸酯，聚甘油-3 聚蓖麻醇酸酯，橄欖油不皂化物)、水黃皮籽油，奧雪化工有限公司；阿魏酸，上海虹久企業發展有限公司；甲氧基肉桂酸乙基己酯、聚硅氧烷-15，DSM公司；月桂酰肌氨酸異丙酯，上海中獅科技發展有限公司；月桂酸己酯，艾比克公司；植物氫化油，上海浩泰生物科技有限公司；苯乙醇苯甲酸酯，Ashland；Emulium kappa(小燭樹蠟/霍霍巴蠟/米糠蠟/聚甘油-3、硬脂酰乳酰乳酸鈉等)，上海浦恩生化科技有限公司；上述原料均為化妝品級。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH，純度98%以上)，上海源葉生物科技有限公司；無水乙醇、無水氯化鈣，分析純；水，UP級，實驗室自制。

1.1.2 儀器與設備

UV-1500型紫外分光光度計；SPF 290 AS，美國Solarlight公司；3M TransporeTM膠帶，美國3M公司；透氣膠帶，穩健醫療用品有限公司；實驗室高剪切均質乳化機；移液槍，Tomos Life Science Group Pte.，Ltd.；ColorQuest?XE色差儀，HunterLab；Agilent 7820A氣相色譜儀，安捷倫科技(中國)有限公司；NDJ-1旋轉式黏度計；PHS-3C型pH計。

1.2 試驗方法

1.2.1 水黃皮籽油理化指標的測定

水黃皮籽油顏色參數的測定[4]：使用ColorQuest?XE色差儀測量水黃皮籽油的顏色參數。水黃皮籽油相對密度的測定：通過同溫度(25℃)，同體積水、油的質量比進行測試。水黃皮籽油和化學防曬劑黏度的測定：使用NDJ-1旋轉式黏度計進行測量。水黃皮籽油脂肪酸組成及含量按GB 5009.168—2016進行測定。鋪展性(Sop)、滲透性(Pop)參考Savary等[5]方法進行測試。每個指標平行測試3次，取平均值。

1.2.2 水黃皮籽油抗氧化性能[6-8]的測定

將水黃皮籽油溶于無水乙醇，配制成2、3、4、5、6 g/L的溶液；將DPPH溶于無水乙醇，配制成0.02 mg/L的溶液。將無水乙醇與DPPH溶液以1∶1的體積比混合，測量A對照；將水黃皮籽油乙醇溶液與DPPH溶液以1∶1的體積比混合，于15℃、避光條件下，靜置6 h，測量A樣品。通過下式計算DPPH自由基清除率。

(1)

1.2.3 水黃皮籽油防曬性能測定

將水黃皮籽油溶于無水乙醇，配制100 mg/L的溶液，以無水乙醇為參比溶液，測量其在290～500 nm的吸收曲線。將水黃皮籽油與具有紫外吸收性能的杜仲綠原酸、阿魏酸按表1比例復配，加入防曬霜配方。防曬霜制備工藝為：將A相中的杜仲綠原酸加入水中預先溶解，其余成分依次加入，40℃條件下攪拌均勻；B相在85℃的條件下混合均勻，待B相中的固態油脂、乳化劑完全溶解，將B相加入A相中均質，同時將預先混合好的C相加入均質，最后以質量分數10%的氫氧化鈉水溶液調節防曬霜的pH至QB/T 1857—2013規定的4.0～8.5范圍內。

防曬霜的SPF(防曬化妝品防曬指數)、PFA0(PFA為防曬化妝品長波紫外線防護指數，PFA0為防曬霜的初始PFA值)測試：用1 mL針筒吸取上述防曬霜，按(2.00±0.05) mg/cm2的用量稱取樣品，均勻點樣于3M TransporeTM膠帶，佩戴一次性乳膠指套，均勻涂抹，避光保存15 min，使用SPF 290 AS儀器測定其SPF、PFA0。每個樣品測試3次，取平均值。

不同植物提取物復配防曬霜的SPF、PFA0增長率計算按公式(2)和公式(3)進行。

(2)

(3)

式中：SPF1為試驗組配方的SPF值，SPF2為對照組配方的SPF值，PFA1為試驗組配方的PFA0值，PFA2為對照組配方的PFA0值。

防曬霜理化性質的測試[9-10]：測定防曬霜的pH，通過耐寒、耐熱試驗驗證其穩定性。

表1 防曬霜配方

注：-表示未添加。下同。

1.2.4 水黃皮籽油保濕性能的測定

采用重量法[10-14]測試水黃皮籽油的保濕效果。以含有水黃皮籽油的保濕霜為試驗組，不含水黃皮籽油的保濕霜為對照組，配方組成見表2。將透氣膠帶貼在PMMA板上以模擬皮膚，準確稱取所制保濕霜1.500 0 g，手戴乳膠指套均勻涂抹于3.7 cm×7.3 cm的透氣膠帶上，平行3份。將涂抹好的PMMA 板分別置于干燥劑為變色硅膠的干燥器內以及放有飽和氯化鈣溶液[11，15](相對濕度34%)的干燥器內。干燥器內溫度為(20±2)℃；干燥器內的硅膠使用前置于溫度為90℃的鼓風干燥箱內8 h；盛有飽和氯化鈣溶液的燒杯提前12 h置于干燥器中。將涂抹好樣品的PMMA板置于干燥器1、2、3、4、6、8、10、12 h。分別稱量、計算隨時間變化測試樣品的失水率。

(4)

式中：M0為初始PMMA板、膠帶和樣品的質量,g；Mt為待測樣放置設定時間后PMMA板、膠帶和樣品的質量,g；M1為放置干燥器前所涂抹待測樣的質量,g。

(5)

式中：失水率(12)指12 h后的失水率；失水率(1)指1 h后的失水率；11指時間間隔。

表2 保濕霜配方

2 結果與討論

2.1 水黃皮籽油的理化指標

經測試和計算[4]：水黃皮籽油的明度(L*)為83.41，a值為8.81，b值為96.8，彩度(C*)為97.20，色相角(H*)為5.15，水黃皮籽油為橙紅色，加入護膚品中(水黃皮籽油質量分數2.5%、5%、7.5%)，護膚品的顏色為淡黃色。

水黃皮籽油與2種化學防曬劑的理化指標見表3，水黃皮籽油脂肪酸組成及含量見表4。

由表3可知，3種防曬油脂的相對密度為水黃皮籽油﹤甲氧基肉桂酸乙基己酯﹤聚硅氧烷-15。喬小玲等[17]通過優化油相配比探索油相與水相密度比對配方穩定性的影響，結果表明，只有水、油相密度接近的條件下，配方才能更好的穩定。在防曬護膚品中水黃皮籽油可以作為輕質油脂調節油相的相對密度。3種防曬油脂的鋪展性(Sop)為水黃皮籽油>甲氧基肉桂酸乙基己酯>聚硅氧烷-15,相對于2種化學防曬劑，水黃皮籽油具有良好的鋪展性，可帶給防曬產品優良的涂抹性。3種防曬油脂的滲透性(Pop)為水黃皮籽油<甲氧基肉桂酸乙基己酯<聚硅氧烷-15，相對于2種化學防曬劑，水黃皮籽油是植物油，具有低滲透性，比化學防曬劑更加安全。由表4可知，水黃皮籽油主要由油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸組成，其中含有大量的不飽和脂肪酸，易被氧化，縮短了使用該油脂化妝品的貨架壽命，為了延長化妝品的貨架壽命可加入一定量的抗氧化劑。

表3 水黃皮籽油與2種化學防曬劑的理化指標

表4 水黃皮籽油脂肪酸組成及含量 %

2.2 水黃皮籽油的抗氧化性能

2.2.1 檢測波長和計算公式的確定

韋獻雅等[18]綜述了DPPH檢測波長的選擇：通過測定DPPH乙醇溶液的吸收光譜，以確定DPPH溶液在500～520 nm的吸收光譜的極大值，對應的波長即為檢測波長。經測定，DPPH乙醇溶液檢測波長為517 nm(圖1)。為了確定DPPH自由基清除率的計算公式，測定了水黃皮籽油在500～600 nm的吸收波譜(圖1)。水黃皮籽油在517 nm處沒有吸收，說明水黃皮籽油對DPPH溶液在517 nm處的吸收沒有影響，因此DPPH自由基清除率的計算公式選用公式(1)。

圖1 不同波長下水皮黃籽油和DPPH的吸光度變化曲線

2.2.2 水黃皮籽油清除DPPH自由基的能力(見圖2)

圖2 水黃皮籽油清除DPPH自由基的能力

由圖2可知，水黃皮籽油質量濃度在2 g/L時，DPPH自由基清除率為4.95%，在6 g/L時，清除率為22.10%，隨著水黃皮籽油質量濃度的增大，DPPH 自由基清除率增大。為了排除DPPH自由基本身的降解，測量15℃、避光條件下，體積比1∶1的DPPH溶液(0.02 mg/L)與無水乙醇在517 nm處的吸光度隨時間的變化(表5)。結果表明，在6 h內，DPPH溶液在517 nm處的吸光度并未發生明顯變化。說明是水黃皮籽油清除了DPPH自由基。

表5 DPPH溶液在517 nm處的吸光度隨時間的變化

2.3 水黃皮籽油的防曬性能

2.3.1 水黃皮籽油的紫外吸收性能(見圖1)

由圖1可知：水黃皮籽油最大吸收波長(λmax)為324.5 nm，屬于抗UVA防曬劑；在290～400 nm均有紫外吸收，覆蓋了UVA和UVB波段，具有紫外吸收的廣譜性。

目前市售的防曬產品所含防曬劑為單一化學防曬劑、單一物理防曬劑、化學防曬劑與物理防曬劑復配，未見到一款以純植物提取物為防曬劑的防曬產品，而化學防曬劑和物理防曬劑對人體、環境存在一定危害[19-20]。以水黃皮籽油與具有紫外吸收性能的阿魏酸、杜仲綠原酸復配，以期得到高防曬指數的植物防曬霜。配方1、配方2、配方3、配方4為對照組，配方5、配方6、配方7為試驗組，各配方的SPF、PFA0值見表6。復配后SPF或PFA0增長率見表7。

表6 各配方的SPF、PFA0值

表7 復配后SPF和PFA0增長率

表7中依次為配方4對配方1、2、3，配方5對配方4，配方6對配方4，配方7對配方1、2、3、4的防曬指標增長率。由4-1、4-2、4-3可知，杜仲綠原酸和阿魏酸復配(配方4)，相較于單獨使用阿魏酸(配方2)和杜仲綠原酸(配方3)的配方，具有協同增效SPF和PFA0的作用。由5-4、6-4、7-4可知，3%杜仲綠原酸、3%阿魏酸與水黃皮籽油的復配體系，隨著水黃皮籽油在配方中質量分數的增加，防曬霜的防曬性能提升。由表6可知，相對于空白對照組(配方1)SPF 1±0.03、PFA00.9±0.06，3%杜仲綠原酸、3%阿魏酸與7.5%水黃皮籽油復配體系(配方7)SPF為16.0±0.90、PFA0為7.6±0.70，3種植物來源的防曬成分，可協同增效防曬霜的防曬能力。

2.3.2 含有水黃皮籽油防曬霜的理化性質

含水黃皮籽油防曬霜(配方7)的理化性質見表8。由表8可知，防曬霜各項指標均達到QB/T 1857—2013要求。

表8 含水黃皮籽油防曬霜的理化性質

2.4 水黃皮籽油的保濕性能

2.4.1 在飽和氯化鈣溶液(相對濕度34%)環境中的保濕性

在相對濕度34%環境中，對照組和試驗組的失水率隨時間變化如圖3所示。

圖3 各樣品在相對濕度為34%環境中失水率隨時間的變化情況

由圖3可知，在1～12 h內，對照組的失水率大于試驗組的失水率，對照組與試驗組失水率的趨勢線k值分別為1.156、0.954 4。隨著時間的延長，試驗組的保濕性能較對照組逐漸增大，即加入6.76%的水黃皮籽油，可減少保濕霜的失水率。水黃皮籽油屬于吸留型保濕劑[16]，涂抹在皮膚表面，可減少皮膚表面水分的蒸發，增強皮膚屏障。在保持使用油脂總質量分數一致的前提下，用6.76%的水黃皮籽油與20.27%化學合成的辛酸/癸酸甘油三酯復配使用，比單獨使用27.03%辛酸/癸酸甘油三酯保濕效果更好。

2.4.2 在變色硅膠環境中的保濕性

在變色硅膠環境中，對照組和試驗組的失水率隨時間變化如圖4所示。由圖4可知，在1～12 h內，對照組的失水率大于試驗組的失水率，對照組與試驗組失水率的趨勢線k值分別為2.839、2.461。隨著時間的延長，試驗組的保濕性能較對照組逐漸增大，即加入6.76%的水黃皮籽油，可減少保濕霜的失水率。同時與在飽和氯化鈣溶液(相對濕度34%)環境中的水黃皮籽油的保濕性能相互佐證：加入6.76%的水黃皮籽油，即可增加保濕霜的保濕性能。

圖4 各樣品在變色硅膠環境中失水率隨時間的變化情況

蔡延渠等[11]發現，飽和溶液至少需要8 h才可使干燥器達到恒定的濕度。試驗選擇將盛有飽和氯化鈣溶液的燒杯提前12 h置于干燥器中，以減小試驗誤差。在試驗過程中發現，定時打開蓋子稱量樣品，外界空氣進入，對干燥器內的濕度造成一定程度的干擾。因此，延長稱量樣品的時間間隔會得到更精確的試驗結果。

3 結 論

植物來源的水黃皮籽油相對于化學防曬劑，在人體皮膚表面具有高鋪展性和低滲透性。隨著水黃皮籽油質量濃度的增大，DPPH自由基清除率增大，6 g/L水黃皮籽油對DPPH自由基清除率為22.10%。水黃皮籽油最大吸收波長(λmax)為324.5 nm，在290～400 nm具有廣譜紫外吸收；3%杜仲綠原酸、3%阿魏酸與7.5%水黃皮籽油復配體系的SPF為16.0±0.90、PFA0為7.6±0.70，水黃皮籽油可用于開發高防曬指數的天然防曬產品。通過體外模擬試驗(重量法)，未加水黃皮籽油和加入6.76%的水黃皮籽油的保濕霜比較，加入6.76%的水黃皮籽油可減少保濕霜的失水率，說明水黃皮籽油可降低人體皮膚表面的失水率。