CN104523549A - 一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法，将牛毛干燥后用无机酸溶液浸泡，经水洗至中性，然后再用碱性化合物溶液浸泡，再经水洗至中性，沥去水分，晾干，放入碱性化合物溶液水解，得到牛毛蛋白水解液，接着离心取上清液进行透析，得到牛毛抗紫外保湿剂溶液，最后低温真空浓缩，冷冻干燥得到牛毛抗紫外保湿剂。所得抗紫外保湿剂具有较好的保湿能力和抗紫外线作用，能有效控制水分的逸散和紫外辐射，分子量低，性能稳定，安全性高。可广泛应用于化妆品及医药等领域，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法

技术领域

本发明涉及日用化学品加工技术领域，具体涉及一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法。

背景技术

皮肤水分的含量与其柔润性及弹性有直接关系，水分的缺失会导致皮肤变松脆、粗糙和老化，容易诱发老年性皮肤瘙痒、干燥性皮炎、银屑病以及痤疮等多种皮肤疾病。因此，保持皮肤的水分含量对维持皮肤的正常生理功能、延缓皮肤衰老，减少和预防皮肤疾病的发生具有十分重要的意义。

保湿剂是一类用于增强人体皮肤保湿功能，延缓水分丢失，增加皮层水分渗透，为皮肤提供保护并促进损伤修复的日化用品。目前，广泛使用的保湿剂主要是化学合成的物质，鉴于这些合成保湿剂对人体健康的潜在危害，其在日化领域的使用受到越来越多的限制。因此，寻找高效、安全的天然保湿剂便成为相关科研人员的研究热点。中国专利CN 102772329 B一种苦瓜提取物及其制备方法和其作为保湿剂的应用；中国专利CN103948517 A一种天然海洋复合多肽保湿剂的制备方法；中国专利CN 103405352 A针层孔菌多糖Ⅱ在制备保湿剂和保湿化妆品中的应用，公开了从天然物质中制备保湿剂的技术，而关于利用牛毛水解制备抗紫外保湿剂的研究国内外的专利文献和非专利文献均未见有报道。

牛毛是畜牧加工业的主要副产品，我国年产生量约70余万吨。例如，目前制革工业中广泛采用的保毛脱毛技术，即会产生大量的废弃牛毛。牛毛因纤维短、颜色深，大部分作为废物丢弃而难以回收利用。但牛毛中的蛋白质含量高达85%以上，是一种优良的可再生蛋白质资源，其组成中富含多种活性氨基酸及亲水性官能团。通过利用牛毛开发安全、高效的日化用抗紫外保湿剂不仅能丰富人们对毛蛋白加工利用基础理论及其科学问题的认识，也能带来巨大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法，该制备方法工艺简单，操作方便，采用畜牧加工业的副产品牛毛为原料，既避免了环境污染，又实现了对牛毛中蛋白质资源的综合利用，实现了固体废物的高值转化。所得抗紫外保湿剂分子量小，具有较强的吸水、控水能力及良好的抗紫外线作用。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法步骤如下：

（1）将100份牛毛用水洗净，沥水/除杂，在温度40~65℃条件下干燥3~6小时，用浓度0.5~1.5mol/L的无机酸溶液500~2000份浸泡1~3小时，经水洗至中性，用浓度0.5~6wt%的碱性化合物溶液500~2000份浸泡2~5小时，再经水洗至中性，沥去水分，晾干备用；

（2）将上述经处理后的牛毛，放入浓度0.5~5wt%的碱性化合物溶液500~2000份中，在搅拌状态下，于温度45~95℃水解反应8~24小时，得到牛毛蛋白水解液；

（3）将上述牛毛蛋白水解液，在3000~14000rpm转速下离心10~25min，取上清液，用截留分子量≤8000Da 的透析袋在纯水中透析12~48小时，得到牛毛抗紫外保湿剂溶液；

（4）将牛毛抗紫外保湿剂溶液在温度35~55℃，真空度0.05~0.1MPa条件下低温真空浓缩，浓缩液再在温度-65~-45℃，真空度2~10Pa条件下冷冻干燥12~48小时，得到牛毛抗紫外保湿剂。

进一步的，所述无机酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液中的任一种。

进一步的，所述碱性化合物溶液选自NaOH溶液、KOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一种或多种。

本发明及其产品具有以下优点：

（1）原料牛毛为畜牧及皮革加工业的副产品，来源广泛，成本低廉，不仅对牛毛资源的开发具有重要意义，而且实现了固体废弃物的循环利用，促进了农副产品的高值转化，减少了对环境的污染。

（2）产品的制备工艺简单，易于操作，适合大规模生产。

（3）所得抗紫外保湿剂具有较好的保湿能力和抗紫外线作用，能有效控制水分的逸散和紫外辐射，分子量低，性能稳定，安全性高。可广泛应用于化妆品及医药等领域，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例2中所制备牛毛抗紫外保湿剂的相对分子量分布。

图2为本发明实施例2中所制备牛毛抗紫外保湿剂的保湿能力。

图3为本发明实施例2中所制备牛毛抗紫外保湿剂的抗紫外线作用。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

（1）将100份牛毛用水洗净，沥水/除杂，在温度45℃条件下干燥6小时，用浓度0.5mol/L的盐酸溶液2000份浸泡3小时，经水洗至中性，用浓度0.5wt%的NaCO₃溶液2000份浸泡5小时，再经水洗至中性，沥去水分，晾干备用；

（2）将上述经处理后的牛毛，放入浓度2wt%的NaOH溶液1000份中，在搅拌状态下，于温度65℃水解反应12小时，得到牛毛蛋白水解液；

（3）将上述牛毛蛋白水解液，在8000rpm转速下离心20min，取上清液，用截留分子量≤8000Da 的透析袋在纯水中透析24小时，得到牛毛保湿剂溶液；

（4）将牛毛保湿剂溶液在温度40℃，真空度0.08MPa条件下低温真空浓缩，浓缩液再在温度-65℃，真空度5Pa条件下冷冻干燥24小时，得到牛毛抗紫外保湿剂。

实施例2：

（1）将100份牛毛用水洗净，沥水/除杂，在温度55℃条件下干燥4小时，用浓度0.8mol/L的硫酸溶液1000份浸泡1.5小时，经水洗至中性，用浓度3wt%的NaHCO₃溶液1500份浸泡3小时，再经水洗至中性，沥去水分，晾干备用；

（2）将上述经处理后的牛毛，放入浓度4wt%的KOH溶液1500份中，在搅拌状态下，于温度85℃水解反应10小时，得到牛毛蛋白水解液；

（3）将上述牛毛蛋白水解液，在10000rpm转速下离心15min，取上清液，用截留分子量≤5000Da 的透析袋在纯水中透析18小时，得到牛毛保湿剂溶液；

（4）将牛毛保湿剂溶液在温度50℃，真空度0.05MPa条件下低温真空浓缩，浓缩液再在温度-55℃，真空度8Pa条件下冷冻干燥36小时，得到牛毛抗紫外保湿剂。

实施例3：

（1）将100份牛毛用水洗净，沥水/除杂，在温度60℃条件下干燥3小时，用浓度1.0mol/L的硝酸溶液800份浸泡1小时，经水洗至中性，用浓度1wt%的NaOH溶液800份浸泡2小时，再经水洗至中性，沥去水分，晾干备用；

（2）将上述经处理后的牛毛，放入浓度5wt%的NaHCO₃溶液2000份中，在搅拌状态下，于温度95℃水解反应8小时，得到牛毛蛋白水解液；

（3）将上述牛毛蛋白水解液，在14000rpm转速下离心10min，取上清液，用截留分子量≤6000Da 的透析袋在纯水中透析36小时，得到牛毛抗紫外保湿剂溶液；

（4）将牛毛抗紫外保湿剂溶液在温度35℃，真空度0.06MPa条件下低温真空浓缩，浓缩液再在温度-50℃，真空度7Pa条件下冷冻干燥48小时，得到牛毛抗紫外保湿剂。

对实施例2所制得的牛毛抗紫外保湿剂进行了如下性能测试：

采用高效凝胶色谱法测定实施例2产品的分子量分布；按照文献方法测定实施例2产品的保湿能力及抗紫外线作用。所用测定方法均为常规检测手段，具体操作如下：

①高效凝胶色谱法测定牛毛抗紫外保湿剂的分子量分布（Zeng et al. Antioxidant activity and characterization of bioactive polypeptides from bovine hair. Reactive & Functional Polymers, 2013, 73: 573-578.）

用二次蒸馏水配制浓度为5mg/mL的样品溶液，经0.22μm微孔滤膜过滤用于高效凝胶色谱分析。所用凝胶色谱柱为 TSK gel Super SW 2000（4.6×300 mm, 4μm，日本Tosoh公司），高效液相色谱仪为Agilent 1100 HPLC 系统。色谱条件如下：进样量20μL；柱温25℃；用含0.1M Na₂SO₄的磷酸盐缓冲液（0.2M，pH6.8）线性洗脱；检测波长280nm。采用标准品VB₁₂（分子量1355Da）、抑肽酶（分子量6500Da）、细胞色素C（分子量12400Da）、牛胰蛋白酶（分子量23300Da）、胃蛋白酶（分子量35000）、卵白蛋白（分子量45000Da）、牛血清白蛋白（分子量66000Da）、免疫球蛋白IgG（分子量150000Da）建立相对分子量分布的标准曲线，拟合线性回归方程log(Mw)=5.29032-2.07665Kav，式中logMw是各标准品分子量的对数值，Kav是各标准品在色谱柱中的分配系数，线性相关度R ² =0.98287。根据分子量分布的标准曲线及回归方程获得样品的相对分子量分布。实施例2所制备牛毛保湿剂的相对分子量分布如图1所示。

②测定牛毛抗紫外保湿剂在实际体系中的保湿能力（施昌松, 崔凤玲, 张洪广, 等. 化妆品常用保湿剂保湿吸湿性能研究. 日用化学品科学, 2007, 30: 25-30）

精确称取样品0.5000g置于称量皿内，恒重后盛放于含饱和硫酸铵溶液（湿度RH为80%）的干燥器内恒温（20 ± 1℃）吸湿120小时，快速放置于硅胶干燥器内，环境温度为20 ± 1℃，分别在1、2、3、4、5、6、8、24h测定样品的质量，根据质量变化计算样品的保湿率。通过样品保湿率的测定评价其保湿活性，保湿率按下式计算：

保湿率（%）=[（各时间点的样品质量-样品的初始质量）/样品的初始质量]×100%

实施例2所制备牛毛保湿剂的保湿能力如图2所示。

③测定牛毛抗紫外保湿剂的抗紫外线作用（杨健, 袁春龙, 任亚梅, 等. 葡萄籽原花青素的提取及其抗紫外线活性测定. 食品科学, 2014, 18: 69-73）

用蒸馏水配制浓度0.1mg/mL的样品溶液，经0.22μm微孔滤膜过滤，扫描其在290~400nm波长内的吸光度曲线，波长间隔为1nm，蒸馏水作空白对照。通过计算样品在320~400nm和290~320nm波长内吸光度的曲线积分值，获得样品的抗紫外线作用。实施例2所制备牛毛抗紫外保湿剂的抗紫外线作用如图3所示。

我们对实施例1和实施例3所制得的牛毛抗紫外保湿剂也进行了同实施例2产品一样的性能测试，其测试结果与实施例2产品测试结果并无明显差别，故在此不作敷述。

Claims (5)

1.一种利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

按重量份数计为：

（1）将100份牛毛用水洗净，沥水/除杂，在温度40~65℃条件下干燥3~6小时，用浓度0.5~1.5mol/L的无机酸溶液500~2000份浸泡1~3小时，经水洗至中性，用浓度0.5~6wt%的碱性化合物溶液500~2000份浸泡2~5小时，再经水洗至中性，沥去水分，晾干备用；

（2）将上述经处理后的牛毛，放入浓度0.5~5wt%的碱性化合物溶液500~2000份中，在搅拌状态下，于温度45~95℃水解反应8~24小时，得到牛毛蛋白水解液；

（3）将上述牛毛蛋白水解液，在3000~14000rpm转速下离心10~25min，取上清液，用截留分子量≤8000Da 的透析袋在纯水中透析12~48小时，得到牛毛抗紫外保湿剂溶液；

（4）将牛毛抗紫外保湿剂溶液在温度35~55℃，真空度0.05~0.1MPa条件下低温真空浓缩，浓缩液再在温度-65~-45℃，真空度2~10Pa条件下冷冻干燥12~48小时，得到牛毛抗紫外保湿剂。

2.如权利要求1所述利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法，其特征在于无机酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液中的任一种。

3.如权利要求1所述利用牛毛制备抗紫外保湿剂的方法，其特征在于所述碱性化合物溶液选自NaOH溶液、KOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一种或多种。

4.一种如权利要求1所述方法所制得的牛毛抗紫外保湿剂。

5.如权利要求4所述抗紫外保湿剂在化妆品、医药产品中作为抗紫外保湿成分的应用。