【原料·对比】6种天然植物油的稳定性、美白、抗氧化、保湿性能研究
2017.10.11
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随着生活水平与安全意识的提高，人们对具有美白、抗氧化、保湿的护肤品的要求也越来越高，既追求效果显著，又要求成分天然，安全可靠。
早期的美白剂“氢醌”及对苯二酚等虽能强效美白，但对皮肤具有刺激性、过敏性甚至毒性，逐渐被禁用。后来广泛使用的美白剂如曲酸，熊果苷等又因其存在安全隐患，稳定性差，功效显现缓慢等缺点难以推广应用。天然植物成分成为新的化妆品原料的重要来源。
乳剂是美白类化妆品的主要形式，油、水、乳化剂是其基本组成成分。油不仅是乳剂基质原料，还能在皮肤表面形成疏水薄膜，起滋润、柔滑皮肤，抑制皮肤水分蒸发，促进护肤品中有效成分的吸收等作用。
植物油广泛分布于自然界，是从植物的果实、种子、胚芽中得到的油脂，含不饱和脂肪酸的甘油酯的结构。橄榄油、葡萄籽油、月见草油、火麻油、山茶油和茶树油这6种天然植物油富含丰富的单不饱和脂肪酸(油酸)、多不饱和脂肪酸(亚油酸及亚麻酸)、多种维生素、矿物质及抗氧化物等，除此之外，这些天然植物油对皮肤还有美白、紫外防护、抗炎、抑菌等功效。但这些报道多见于它们的应用，少有从功效评价比较它们对皮肤综合作用的差别。
基于这些植物油多成分及多功能的特点，本文主要从热稳定性、体外抗氧化活性与酪氨酸酶抑制活性、人体皮肤保湿性这四方面对6种植物油进行研究，为它们在化妆品中的应用奠定基础。
1 仪器与试剂
1．1仪器
UV-1800 紫外 /可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司)；
78 HW-1恒温磁力搅拌器(江苏金坛市金域国胜实验仪器厂)；
SK-III型生物电阻抗高精度皮肤水份测量仪(深圳市凯尔电子厂)；
PB-10 酸度计［赛多利斯科学仪器(北京)有限公司］。
1．2试剂
化学试剂均为分析纯。
2 实验方法
2.1加热稳定性的考察
适量的橄榄油、月见草油、葡萄籽油、山茶油、火麻油和茶树油用磁力搅拌器高温加热(200℃)，在0、5、10、15、20、30 min，精确称取10.0mg的6种植物油，正丁醇溶解定容至5mL(2.0mg/mL)，以正丁醇为参比液紫外扫描其最大吸收波长及吸光度。
2.2 体外抗氧化能力的考察
2.2.1 植物油抗氧化能力的测定
DPPH 法测定各种植物油的抗氧化能力。精密称取0.015g(15mg)DPPH(百分含量为97%)，无水乙醇溶解定容至500 mL(30 μg /L)；橄榄油、月见草油、葡萄籽油、山茶油、火麻油和茶树油用正丁醇溶解(浓度为200mg/mL)。
精密移取0.1mL正丁醇加入5mL无水乙醇中混匀作为参比溶液，于紫外分光光度计200-600 nm波长范围内扫描DPPH及6种油的紫外吸收光谱，确定6种油的最大吸收波长，并考察他们与DPPH的最大吸收峰(517nm)是否存在相互干扰。
精密量取5mL0.03g /L的DPPH溶液于10 mL EP管中，加0.1mL待测液(或正丁醇作空白对照液)，混匀，常温避光放置一定时间，于517nm处测定其吸光度，记为Ai(或A0)。将所得的数据按以下公式计算清除率E：E=(A0-Ai)/A0×100%。
2.2.2 反应时间的确定
分别精确称取维生素E、橄榄油、月见草油、葡萄籽油、山茶油、火麻油和茶树油1.00 g于小烧杯中，正丁醇溶解并转移至5mL容量瓶中，定容，摇匀，得200mg/mL的正丁醇待测液。
按2.1的方法于0、2、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、60、75、90、105、120、135、150、165、180 min在各自最大吸收波长处测定吸光度并计算清除率E，考察阳性对照维生素E及6种油在200mg /mL的浓度下对 DPPH自由基的时间-抑制率变化情况，
确定反应时间。
2.2.3 半数抑制率测定
以维生素E溶液为阳性对照，按表1配制不同浓度的维生素E和6种植物油溶液，按方法2.1 平行三份测定并计算它们的DPPH自由基清除率E，绘制它们的清除率-浓度曲线，回归计算它们的半数清除率E(50)。
2.3 体外酪氨酸酶抑制力考察
2.3.1 反应溶液配制
酪氨酸酶、酪氨酸，熊果苷及植物油用0.1 mol /L的磷酸盐缓冲液(磷酸二氢钾3.40 g，氢氧化钠0.47 g，定容至1000 mL)溶解(植物油用少量DMSO帮助溶解) 。
2.3.2 酪氨酸酶抑制试验
按表 2 移取熊果苷、植物油和酪氨酸酶溶液于磷酸盐缓冲液中，30 ℃孵育(即在该温度下将混合的样品静置) 10 min，立即加入酪氨酸溶液，继续孵育 20 min，493 nm 处测定各反应体系的吸光度(整个过程避光操作) 。
考察6 种植物油溶液不同浓度下的对酪氨酸酶的抑制率，绘制抑制率曲线，计算出各功效成分的对酪氨酸酶的半数抑制率。
2.4 含油乳液人体保湿性能考察
2.4.1 乳液配制
按表3称取水相于100 m烧杯中加热至60℃，油相(油质量分数分别为10%、15%、20%、25%)、
司班80和RH40于另一100 mL的烧杯中同样加热至60℃，以600rpm的转速，将水相缓慢滴至油相中，继续搅拌冷却至室温，即得植物油乳液。
2.4.2 皮肤水分含量测定
取100 μL乳液涂布在健康志愿者( n = 6) 手臂内侧2.0cm × 2.0 cm 的正方形实验区域，并将实验区域编号，区域之间间隔至少2 cm，选择一个区域为空白对照。
左臂作为涂抹样品的测试区域，右臂的对称区域为使用空白对照样品的测试区域。
测试部位洗净、抹干并平衡一段时间后，在温度25～27℃，湿度40%～60%RH下稳定30 min 后,
采用皮肤水份测量仪分别测定志愿者使用6种含油量为10%、15%、20%和25%的植物油乳液于相对湿度40%下及含油量为20 % 的植物油乳液于
相对湿度40%、50%和60%下 0.5、1015、30、45、60、90、120min 时手臂实验区域皮肤水分含量，比较6种植物油不同含油量在同一湿度及同一含油量在不同湿度下的保湿性能。
2.5 植物油性能的综合评价
对上述 6 种植物油进行综合评价，即以稳定性、体外抗氧化能力、人体皮肤保湿能力为评价因素U，也即U ={稳定性、体外抗氧化能力、人体皮肤保湿能力}；
以好、较好、一般、较差、差为评价等级V，即评价等级集 V = { 好、较好、一般、较差、差}，评价等级依次对应的评价标准S = { 100，90，80，70，60}。
以0.3、0.4、0.3为因素稳定性,体外抗氧化能力和人体皮肤保湿能力的权重A，即A=(0.3，0.4，0.3)，综合评价分数为:Y=S·A。
3 结果与讨论
3.1 植物油的热稳定性
6种植物油200 ℃高温加热30 min内最大吸收波长和吸光度的变化见图 1。
由图1可看出6种植物油在在上述条件下最大吸收波长和吸光度均发生变化，其中：
橄榄油与月见草油最大吸收波长分别仅红移了4 nm 和1 nm，在最大吸收波长处吸光度增加了0.224 和 0.261；
葡萄籽油、山茶油和火麻油的最大吸收波长分别红移了12、7、11 nm，在最大吸收波长处的吸光度增加了0.839、0.390、0.543；
茶树油的最大吸收波长紫移了9 nm，在最大吸收波长处的吸光度减小了 0.157。
热稳定性顺序为月见草油＞橄榄油＞山茶油＞茶树油＞葡萄籽油≈火麻油。
6种植物油均含丰富的单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，本身容易氧化，因此，本文采用高温加热方式对他们的稳定性进行快速预测，以波长及吸光度作为指标对6 种油的稳定性进行初步的判断，以快速判断是否适合开发产品。
研究结果表明，这种方法具有一定的合理性，月见草油和橄榄油加热后最大吸收波长和吸光度变化相对较小，这说明这两种植物油对热更稳定。这可能与橄榄油、月见草油所含的单不饱和脂肪酸———油酸较其他 4 种植物油高，油酸在高温下性质变化较小，耐热性更好有关。
而茶树油中除含不饱和脂肪酸外，还含有松油烯、异松油烯等成分，这些成分可能加热不稳定易挥发，这也许是导致其最大吸收波长紫移，吸光度减小的原因。
3．2 植物油体外抗氧化能力
3.2.1 植物油成分的紫外吸收光谱扫描情况DPPH乙醇溶液在517 nm最大吸收峰，与文献描述一致；6种植物油及维生素E在200～400nm附近有最大吸收峰，在450nm后无吸收，对测定无干扰，因此选取517nm作为多种油抗氧化能力研究的检测波长。
3.2.2 植物油与DPPH自由基反应的时间及半数抑制率的确定
以 6 种植物油与DPPH反应后在517 nm的吸光度，计算并绘制6种植物油对 DPPH 自由基的时间-清除率曲线图及浓度-清除率曲线图，结果见图3，它们的半数清除率( IC50 )见表4。6 种植物油与阳性对照维生素E的半数清除率( IC50)进行单因素方差分析得6种植物油IC50组均值间的配对比较结果见表5。
图3显示：游离的DPPH在无植物油( 抗化氧剂)存在的情况氧化活性在150 min内不变，这也说明DPPH是一种较为稳定的自由基;而各种植物油均有较好的抗氧化性,但不同油的抑制率及抑制速度均不同。
图3A表明，除茶树油自由基清除率随时间线性缓慢增加外，其余5种植物油均在约30min内达到最大自由基抑制率;图3B表明，6种植物油的浓度-清除率具有良好的线性相关。
从表4看出，6种植物油半数抑制率从大到小依次是葡萄籽油＞月见草油＞橄榄油＞ 火麻油＞山茶油＞茶树油。
表5则说明:
虽然6种植物油均与维生素E抗DPPH 自由基的能力间均存在差异( P ＜0.05)，但橄榄油、月见草油和葡萄籽油与维生素E的抗氧化能力比较接近；
月见草油和橄榄油( P = 0．081)、葡萄籽油( P = 0．064)的IC50之间也没有显著差异( P＞0．05) ；
火麻油和山茶油的DPPH自由基抑制作用效果相对较弱而茶树油对DPPH自由基抑制作用最弱。
橄榄油、葡萄籽油、月见草油的体外抗氧化活性较优，但仍与公认抗氧化能力较强的物质— ——维生素E存在差异，除了结构的差异外，维生素 E 是单一成分，而 6 种天然植物油为混合物，成分较复杂，不同成分的抗氧化活性不同，或有些成分没有抗氧化活性，导致了相同浓度下植物油活性较低。
而6种植物油中橄榄油、葡萄籽油、月见草油的体外抗氧化能力较力较其他3种油好，这可能与这3种植物油成分存在差异有关。
橄榄油含丰富的维生素A、维生素B、维生素D、维生素 E、维生素K等具有抗氧化活性，葡萄籽油中亚油酸比例达总脂肪酸的70% 以上，月见草油中亚麻酸比例也接近70% ，亚油酸为十八碳二烯酸，亚麻酸为十八碳三烯酸，较多的双键使它们容易被氧化而起抗氧化作用。
3.3 植物油的体外抑制酪氨酸酶能力比较
6种植物油在不同浓度对酪氨酸酶抑制率结果见图4。
阳性对照熊果苷在浓度为250 μg /mL 对酪氨酸酶抑制率达90% ，半数抑制率为95.13 μg /mL，而6 种植物油在浓度25～325 μg /mL对酪氨酸酶抑制均为零，说明6种植物油在体外对酪氨酸酶没有抑制作用。
酪氨酸酶兼具酪氨酸羟化酶( 催化酪氨酸-多巴)和多巴氧化酶( 催化多巴-多巴醌)，是黑素细胞合成黑素的关键因素。
酪氨酸酶抑制试验中，熊果苷黑素半数抑制浓度为95.13 μg /mL，对比酶的底物酪氨酸，其母体结构含酚羟基，而熊果苷为对羟基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷同样含含酚羟基,熊果苷可以竞争性与酪氨酸酶结合，而产生酪氨酸酶抑制作用。
而6 种植物油，有效成分为长链多元不饱和脂肪酸( 如 α-亚麻酸、 亚油酸) ，为脂肪酸，没有酚羟基结构，从而解释了与酪氨酸酶无法结合而没有酪氨酸酶的活性。
但这并不能说明这 6 种植物油没有美白作用，因为美白的途径较为错综复杂，也许它们可通过对黑素瘤细胞的杀伤作用或作用于皮肤血管微循环达到美白的目的。对其能否及如何发挥美白作用，仍需作进一步细胞、 动物及人体试验验证。
3.4 植物油乳液的人体保湿性能比较
3.4.1 同一湿度不同含油量的保湿性能力
6 种植物油不同含油量的乳液对人皮肤水分含量的影响见图 5。
使用 6 种植物油乳液人体皮肤的水分含量均先显著增加， 在使用后 0.5、1、1.5、2 h 测定时皮肤水分含量缓慢减少；同一植物油在10%、15%、20%、25%四种浓度下对皮肤水分含量并无显著差异，但不同植物油制备的乳液皮肤水分含量具有显著差异。
不同植物油的皮肤水含量顺序为：茶树油＞月见草油＞橄榄油≈葡萄籽油＞火麻油＞山茶油。6种植物油制备的乳液皮肤水分含量存在一定差异，所含成分差别不大，油浓度对皮肤含水量的影响也不大。
3.4.2同一含油量不同湿度的保湿性能
6种植物油含量为20%的乳液于相对湿度40%、50%、60%时人皮肤水分含量见图6。
同样，不同时间人体皮肤的水分含量均先显著增加，再缓慢减少；但相对湿度为40%与50% 时较相对湿度60%而言，6种植物油之间水分含量具有更大的区分度。
这可能是环境湿度较高时，人体皮肤含水量较高，所以不同油乳液的保湿作用无法体现，当环境湿度较低时，皮肤水分流失较快，这时植物油乳液的保湿性能才得到充分体现，这为筛选化妆品的保湿剂提供了参考。
3.5 综合评价法评价6 种植物油
因 6 种植物油在体外对酪氨酸酶均无抑制作用，故以稳定性、 体外抗氧化能力和人体皮肤保湿能力为评价指标，对6 种植物油进行综合评价。
打分结果见表6，根据权重，6种植物油综合评价得分依次如下：
4 结论对6种植物油进行高温加热，得其稳定性大小依次为:月见草油＞橄榄油＞山茶油＞茶树油＞火麻油≈葡萄籽油。
可见月见草油对皮肤综合作用较其它植物油好，为其在化妆品中的应用奠定基础。
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文章来源：Nat Prod Ｒes Dev 2017，29: 329-336，315
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