研究使用正交设计法优选美白复方中药提取工艺及体外抗氧化活性分析.docx

研究使用正交设计法优选美白复方中药提取工艺及体外抗氧化活性分析中国女性对美白的追求历史悠久，美白类护肤品已成为功效性护肤品的重要组成部分[1]传统的人工合成小分子化合物如曲酸、烟酰胺、对苯二酚等虽具抗氧化和美白功效，但使用过程中常出现过敏、不耐受、刺激等诸多问题[2]，而从天然植物资源中提取美白活性成分更显绿色安全，已成为护肤品研发领域的热点美白机制的核心是抑制皮肤黑色素的生成，其中既催化羟化反应又参与氧化反应的酪氨酸酶，是黑色素形成过程中的限速酶[3]因此，可通过抑制酪氨酸酶活性和清除自由基抗氧化的方式来减少黑色素形成，同时根据传统中医理论，选择具有行气活血的中药，通过纾解郁结、气血互补、促进代谢，亦可减少黑色素生成获得美白功效[4]现代科学研究发现，甘草、桑白皮、怀山药、白芍和芦荟具有良好的酪氨酸酶抑制活性和自由基清除作用[5,6,7,8]，本研究将上述5种中药组成复方，采用正交设计法，以酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率作为美白活性评价指标，筛选最佳提取工艺，为新型中药美白妆品的开发提供参考1、仪器与试剂1.1仪器UV752紫外分光光度计(上海精科分析仪器厂);RE-52AA旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);HWS24型水浴锅(西安禾普生物科技有限公司);电子天平(上海精科分析仪器厂)。

1.2试剂0.1mol/L盐酸(上海凌峰化学试剂有限公司);无水乙醇(上海凌峰化学试剂有限公司);磷酸氢二钠(上海凌峰化学试剂有限公司);磷酸二氢钠(上海凌峰化学试剂有限公司);DP-PH(1,1-Dipheyl-2-picrylhydrazylradicle,1,1-二苯基-2-苦基苯肼自由基)(日本和光纯药工业株式会社，批号:ALE1299);1380U/mg酪氨酸酶(25KU)(美国Worthington试剂公司，批号:E608BD0304);L-多巴胺(上海伊卡生物技术有限公司，批号:E118BA0025);甘草(批号:020116296)、桑白皮(批号:020116126)、怀山药(批号:020116324和白芍(批号:020116193)均为安徽尚德中药饮片有限公司生产，芦荟(批号:020114443，厂家:安徽孟氏中药饮片有限公司)2、方法与结果2.1美白复方中药的提取称取甘草5g，桑白皮5g，白芍5g，山药5g，芦荟提取物1g，备用依据单因素实验原理，选取乙醇体积分数、料液比、提取次数和提取时间四个因素，在此基础上开展正交设计实验L9(34)采用加热回流提取，提取液蒸发浓缩至15mL，用无水乙醇稀释浓缩液制得供试药液21mL(约相当于原生药1g/mL)，备用。

2.2美白活性评价2.2.1酪氨酸酶抑制率的测定2.2.1.1溶液的配制(1)磷酸盐缓冲液(PBS)的配制准确称取磷酸氢二钠7.16g和磷酸二氢钠3.12g，加去离子水充分溶解，分别转移至100mL量瓶中定容配制成0.2mol/L的溶液，以51∶49的比例混合均匀，pH调至6.8，即得2)酪氨酸酶溶液的配制精密称取一定量的酪氨酸酶(1380U/mg)，用PBS溶解配成200U/mg的酶液，-20℃保存，用前于4℃解冻3)多巴溶液的配制精密称取L-多巴胺0.15g，加0.1moL/L的盐酸溶液预溶，待完全溶解，加PBS100mL稀释配制1.5g/L多巴溶液，4℃避光保存4)样品溶液的配制用PBS将供试药液稀释，使反应体系中药液的终浓度为1mg/mL2.2.1.2测定方法参考文献[9]按照表1，在各试管中分别加入PBS、样品溶液和酪氨酸酶溶液，混合均匀，于恒温水浴(37℃)反应10min，分别迅速加入多巴溶液1mL，充分混匀，水浴反应5min，取出后立即于475nm处测定各反应液的吸光度AC1、AC2、AT1、AT2平行试验3次，按公式(1)计算供试药液的酪氨酸酶抑制率公式1表1反应体系的组成2.2.2DPPH自由基清除率的测定2.2.2.1溶液的配制(1)DPPH溶液的配制精密称取DPPH0.0197g，加无水乙醇定容至50mL作为储备液，4℃避光保存。

精密移取储备液10mL，无水乙醇稀释至100mL，得100μmol/L的DPPH溶液，4℃避光保存备用2)样品溶液的配制精密量取供试药液0.5mL，无水乙醇稀释至50mL，得样品溶液(相当于原生药浓度10mg/mL)2.2.2.2测定方法参考文献[10]按照表2，在各试管中加入对应溶液，混合均匀，避光反应30min，于517nm处分别测定吸光度A0、A1、A2平行试验3次，按公式(2)计算供试药液DPPH自由基清除率公式2表2反应体系的组成2.3单因素试验考察美白活性中药的提取工艺选取乙醇体积分数、料液比、提取时间和提取次数4个因素，各因素设置4个不同水平，研究各因素最佳范围，优化提取工艺根据文献[11]，综合酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率，设置权重为7∶3定义美白度，作为评价优化美白中药复方提取工艺的指标美白度综合评分按公式(3)计算公式32.3.1乙醇体积分数对提取物美白功效的影响设置乙醇体积分数为40%、60%、80%和95%，分别回流提取1次，每次1h，料液比1∶7，测定酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率，美白度综合评分分别为56.69%、57.59%、58.02%和69.89%，表明95%乙醇提取美白活性最佳。

2.3.2料液比对提取物美白功效的影响设置料液比为1∶6、1∶7、1∶8和1∶10，用95%乙醇分别回流提取1次，每次1h，测定酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率，美白度综合评分分别为66.04%、65.57%、48.75%和64.18%，表明料液比1∶6提取美白活性最佳2.3.3提取次数对提取物美白功效的影响设置提取次数为1、2、3和4，用95%乙醇分别回流提取1h，料液比1∶6，测定酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率，美白度综合评分分别为67.95%、54.66%、48.9%和48.24%，表明提取1次美白活性最佳2.3.4提取时间对提取物美白功效的影响设置提取时间为1、1.5、2和3h，用95%乙醇分别回流提取1次，料液比1∶6，测定酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率，美白度综合评分分别为54.99%、43.51%、59.95%和57.03%，表明提取2h美白活性最佳2.4正交试验以单因素试验为基础，对乙醇体积分数、料液比、提取时间及提取次数进行L9(34)正交试验分别按下表3进行试验，结果及极差分析见表4，方差分析见表5表3因素水平表4L9(34)正交试验设计与结果表5方差分析由表4的极差结果可知，各因素对提取物美白活性影响顺序为A(乙醇体积分数)>B(料液比)>C(提取时间)>D(提取次数)。

依据试验结果，美白组合物最佳提取工艺为A2B2C2D1，即乙醇体积分数为80%，料液比1∶7，提取2h，提取1次按上述提取工艺进行3批药材的验证试验，提取物美白度综合评分分别为84.34%、83.88%、84.76%,RSD为0.52%，证明本提取工艺稳定可靠，且所得提取物美白活性较高3、讨论本研究筛选出5种具有优良美白活性的中药，即甘草中有效成分甘草黄酮具有抑制酪氨酸酶的活性、抑制多巴色素互变异构酶的活性及阻止吲哚-5、6-醌的聚合，可有效抑制黑色素生成;桑白皮提取物具有显著的清除超氧阴离子自由基和OH自由基的功效，减少黑色素形成的内在因素，怀山药为酪氨酸酶抑制剂，与甘草协同抑制酪氨酸酶活性，增强美白功效;芦荟可吸收紫外线，是一种优良的天然防晒剂，减弱黑色素形成的外在条件;白芍具有促进皮肤血液循环和活血养颜的功效[5,6,7,8];故将上述中药配伍使用，作用于黑色素形成的不同环节，协同增效，以实现全方位美白的护肤理念本研究以酪氨酸酶抑制率和DPPH自由基清除率作为指标评价复方中药的美白活性因美白提取物可抑制酪氨酸酶活性导致其催化反应的有色产物多巴醌生成减少，于475nm处测量吸光度间接反映美白提取物对酪氨酸酶的抑制活性[12]。

当提取物中抗氧化成分加至DPPH自由基溶液，其孤对电子被配对，深紫色的DPPH自由基被还原成黄色DPPH-H非自由基形式，于517nm处测定吸光度间接反映提取物抗氧化能力[13]此法测定时间短、操作简便、适于对美白活性成分的大范围初筛4、结论合理复配筛选出的5种中草药，在单因素试验的基础上采用正交设计，以酪氨酸酶抑制率和DP-PH自由基清除率为综合评价指标，优化美白复方中药醇提工艺为乙醇体积分数80%，料液比1∶7，提取2h，提取1次，以此工艺制得提取物美白度平均84.33%本研究将抑制黑色素形成和清除自由基抗氧化等途径有机结合，充分贯彻中药多成分、多靶点、多机制的协同作用理念指导开发中药美白妆品，为中药资源在化妆品领域的研发提供参考参考文献:[1]韩儒雅.中国化妆品市场现状与趋势[J].日用化学品科学,2012,33(6):8-11.[2]鄢又玉,赵春芳,李三杰,等.美白护肤品作用机理及配方研发设计[J].日用化学工业,2009,39(6):423-427.[3]叶希韵,朱萍亚.黑色素的合成与美白产品的研究进展[J].华东师范大学学报(自然科学版),2016,3(6):1-8.[4]董银卯.本草药妆品[M].北京:化学工业出版社,2010.[6]张晶,王春丽.桑白皮水提物美白机制研究[J].日用化学工业,2010,40(6):444-447.[7]黄立森,庞海月,吴黉坦,等.4种中草药乙醇提取物体外抗氧化及美白活性研究[J].日用化学工业,2016,46(6):349-352.[8]刘薇.天然美白成分在美白化妆品中的应用研究[J].广东化工,2016,13(43):47-53.[9]李雪梅,甘雨,尤献民,等.均匀设计法优化月安煎处方最佳配伍研究[J].西北药学杂志,2012,27(3):197-199.[10]曾宇,江滨,马世平,等.DPPH自由基清除法筛选当归芍药散抗氧化活性有效部位[J].广东药学院学报,2013,29(2):138-141.[11]尤卓莹.“四物汤”中药美白化妆品的开发及其美白作用机制研究[D].广州:广东药学院,2015.[12]王一帆,赖家珍,龙晓英,等.中药美白机制及功效评价进展[J].广东药学院学报,2014,30(4):525-529.[13]韦献雅,殷丽琴,钟成,等.DPPH法评价抗氧化活性研究进展[J].食品科学,2014,35(9):317-322.钱春喜,齐祥秋,孙玉娣,于晨庆,王清华,张春平,段静雨.正交设计法优选美白复方中药提取工艺及体外抗氧化活性研究[J].中国民族民间医药,2020,29(07):23-26.基金:江苏省教育厅2018年大学生实践创新训练计划项目重点项目(No.201810313023Z,201810313022);基础医学国家级实验教学示范中心(徐州医科大学)资助项目.。