CN110974740B - 一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物及其制备方法和用途 - Google Patents

一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明属于化妆品原料技术领域，公开了一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物及其制备方法和用途。该制备方法包括以下操作步骤：用乳酸菌对植物培养基进行厌氧液态发酵；植物培养基配方为：质量分数2～5％的植物干粉，质量分数1％～3％的葡萄糖，质量分数0～1％的低聚果糖，质量分数0.05～0.1％的乳链菌素，余量为水；植物干粉为金银花、马齿苋、石榴、艾蒿和洋甘菊中的一种以上的干粉；用酿酒酵母对厌氧液态发酵产物进行好氧液态发酵；对好氧液态发酵产物进行溶胞、过滤、离心，获得澄清或半澄清液体状的植物二步发酵物。

Description

一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物及其制备 方法和用途
技术领域
本发明属于化妆品原料技术领域，特别涉及一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物及其制备方法和用途。
背景技术
植物中不乏具有皮肤抗刺激、抗氧化功效的种类，例如金银花、马齿苋、石榴、葡萄、艾蒿、洋甘菊等，这些植物中通常含有多酚类化合物。然而，多酚类化合物具有功效的同时也具有一定的细胞毒性，限制了植物提取物的剂量和适用范围。这些功效植物中主要的活性成分黄酮类物质的水溶性较差，也限制了植物活性成分的生物利用度。
天然活性成分成为了化妆品市场尤其是护肤品市场的热点。市场关注点从天然植物提取物开始，然后转向植物发酵产物。一方面，化妆品市场的关注热点需要周期地更新；另一方面，微生物发酵确实可以提高植物原料的护肤功效。在微生物的发酵作用下，植物原来的营养成分被分解、合成，产生了新的护肤活性成分；植物原有的一些护肤活性成分经过微生物转化，其功效也发生了改变。
植物发酵技术在食品领域有一定的研究基础，然而在化妆品领域却是缺少深入研究，针对提高护肤功效而优化工艺的植物发酵原料的专利不多。申请公布号为CN109223668A的发明专利介绍了一种具有皮肤修复功效的二步发酵产物的制备方法和应用，其工艺独特，并非照搬食品发酵工艺：首先，用药用真菌对中草药进行固态发酵获得药性菌质；然后，用酿酒酵母对药性菌质进行液态发酵；最后，灭菌、离心获得澄清液体状的发酵产物。该发明专利介绍的发酵工艺提升了中草药原料的皮肤修复功效，但是存在一些不足：一方面，由于药用真菌对营养的要求比较挑剔、固态发酵的生产周期很长，使得这种工艺的原料成本和时间成本都很高；另一方面，由于药用真菌发酵过程中容易染菌，通常要求对培养基质高温灭菌，会破坏药材中不耐热的活性成分。
皮肤氧化是由于皮肤长期暴露在阳光、污浊空气和电脑辐射下发生的氧化反应，它会让本来年轻水嫩的肌肤变得粗糙和松弛。皮肤氧化以后会产生一种有害化合物——自由基，它的强氧化性会损害机体的组织和细胞，造成胶原和弹性纤维松弛和脆裂。细胞核受到自由基的伤害，就无法分裂出健康的细胞了。自由基对肌肤的损害时刻在发生，这是我们肌肤衰老的根源，也是皮肤要抗氧化的原因。
化工产品与皮肤接触可能会产生应激反应，表现为红肿、痒等症状，皮肤屏障受损尤其容易出现。因此，市场对皮肤抗刺激功效的产品有着很大的需求。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，并且满足社会对皮肤抗氧化、抗刺激护肤产品的急切需求，本发明的首要目的在于提供一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物。
本发明的又一目的在于提供一种上述具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物的用途。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)用乳酸菌对植物培养基进行厌氧液态发酵；
所述植物培养基配方为：质量分数2～5％的植物干粉，质量分数1％～3％的葡萄糖，质量分数0～1％的低聚果糖，质量分数0.05～0.1％的乳链菌素，余量为水；所述植物干粉为金银花、马齿苋、石榴、艾蒿和洋甘菊中的一种以上的干粉；
(2)用酿酒酵母对厌氧液态发酵产物进行好氧液态发酵；
(3)对好氧液态发酵产物进行溶胞、过滤、离心，获得澄清或半澄清液体状的植物二步发酵物。
步骤(1)所述乳酸菌为植物乳杆菌。
步骤(1)所述植物培养基是将配方中的原料混匀后进行低热消毒： 70～98℃保温10～30分钟。
步骤(1)所述厌氧液态发酵的条件为：乳酸菌种子液接种量为 2％～6％，发酵温度为36～38℃，发酵时间为18～36小时，溶氧量≤50％。
步骤(2)所述好氧液态发酵的条件为：酵母菌种子液接种量为 1％～4％，发酵液中加入质量百分比0.1～0.5％蚕丝蛋白肽，发酵温度为 25～30℃，发酵时间为2～6小时，溶氧量≥70％。
步骤(3)所述溶胞是将pH值调节至3.5～6，添加溶菌酶0.5％， 40～50℃处理2～6小时，再在50～60℃处理1～12小时。
一种由上述的制备方法制备得到的具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物。
上述的植物二步发酵物在制备具有抗刺激抗氧化功效的护肤品中的用途。
采用本发明相似工艺，也可以制备得到不同植物的美白功效或修复功效的发酵产物。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明植物活性成分的得率较高；本发明制备过程中使用的微生物含有丰富且强大的酶系，在发酵植物的过程中可以有效破坏植物细胞的细胞壁，释放被束缚的营养物质和活性物质；同时，由于糖基转移酶系的作用，一些难溶于水的活性成分(如黄酮类化合物)与糖基结合成为糖苷，提高了这些成分的水溶性。
(2)植物乳杆菌和酿酒酵母具有特别好的转化多酚的能力，本发明利用微生物发酵植物可以改变其多酚的组成、提高其抗氧化活性、改善其酚类生物利用度；黄酮糖苷类天然产物(flavonoid glycosides)是植物中黄酮类化合物的主要存在形式，通过糖基化修饰，可以改变黄酮的水溶性、稳定性，并且产生更多新的生物活性，使功效提高或更加多样化；依据代谢工程以及合成生物学技术，可以在发酵过程中利用微生物的糖基转移酶系对植物黄酮类物质进行修饰。
(3)本发明避免了植物活性成分被破坏：通过葡萄糖乳酸发酵快速降低pH到3.5以下、乳链菌素的抗菌作用以及低热灭菌来解决染菌问题，制备工艺中避免了高温，活性成分得以不被破坏。
(4)本发明成分天然：以水为溶剂，避免了使用有机溶剂；利用发酵产生的乳酸的抑菌作用，避免了使用防腐剂。
(5)本发明避免了发酵馊味，乳酸菌发酵常常产生酸馊味，经酵母菌吸收和转化后，酸馊味消失，留下植物本身的特征气味。
(6)在酵母好氧发酵前加入蚕丝蛋白肽，有效提高了发酵产物的抗刺激功效。
(7)本发明产物富含营养物质，通过升温菌体自溶和溶菌酶溶胞，微生物中的胞内成分如蛋白质、氨基酸溶解到溶液中，可以起到滋养皮肤的功效。
(8)本发明所得产物具有显著的皮肤抗氧化、抗刺激功效，细胞毒性相较发酵前明显降低。
(9)成本低：生产周期较短。
附图说明
图1为金银花二步发酵物随pH变色的示意图。
图2为实施例1和实施例2所制备的二步发酵产物的抗氧化量效曲线图。
图3为实施例1和实施例2所制备的二步发酵产物的抗刺激量效曲线图。
图4为实施例2和实施例3所制备的马齿苋二步发酵产物的抗刺激功效测试图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例为金银花二步发酵产物的制备：
(1)配制植物培养基：在10L发酵罐中加入金银花干粉120g，葡萄糖60g，低聚果糖30g，乳链菌素3g，水6L，混合均匀；在90℃下保温15min 进行消毒，然后冷却至36℃；
(2)乳酸菌厌氧发酵：提前用240mL MRS肉汤培养基摇瓶培养植物乳杆菌，在无菌操作下将菌液接种到步骤(1)所制备的植物培养基中，菌液接种量4％，保持温度36℃、溶氧量0～50％、150rpm转速搅拌，培养18h。
(3)酵母菌好氧发酵：提前用150mL 4％麦芽汁培养基摇瓶培养酿酒酵母，在无菌操作下将菌液接种到步骤(2)所制备的发酵液中，菌液接种量 2％，并且将60mL 0.1g/mL蚕丝蛋白肽水溶液加入上述发酵液中，保持温度 28℃、溶氧量70～90％、250rpm转速搅拌，培养2h。
(4)溶胞：将步骤(3)所制备的发酵液调pH至4，加入溶菌酶30g， 150rpm转速搅拌，40℃保温4h，再50℃保温1h。
(5)过滤：将步骤(4)所制备的发酵溶胞液用200目过滤器过滤。
(6)离心：将步骤(5)所制备的滤液用10000rpm的管式离心机离心，上清液用无菌容器收集，得到产品金银花二步发酵产物5L。
本实施例制备的金银花二步发酵产物，外观为金黄色澄清液体，具有怡人花香。由于金银花二步发酵产物富含活性花色苷，其颜色可随酸碱度改变(图1)，酸性时呈黄色、碱性时呈绿色。
实施例2
本实施例为马齿苋二步发酵产物的制备：
(1)配制植物培养基：在10L发酵罐中加入马齿苋干粉120g，葡萄糖 60g，低聚果糖30g，乳链菌素3g，水6L，混合均匀；在90℃下保温15min 进行消毒，然后冷却至36℃。
(2)乳酸菌厌氧发酵：提前用240mL MRS肉汤培养基摇瓶培养植物乳杆菌，在无菌操作下将菌液接种到步骤(1)所制备的植物培养基中，菌液接种量6％，保持温度36℃、溶氧量0～50％、150rpm转速搅拌，培养24h。
(3)酵母菌好氧发酵：提前用150mL 4％麦芽汁培养基摇瓶培养酿酒酵母，在无菌操作下将菌液接种到步骤(2)所制备的发酵液中，菌液接种量 1％，并且将60mL 0.1g/mL蚕丝蛋白肽水溶液加入上述发酵液中，保持温度 28℃、溶氧量70～90％、250rpm转速搅拌，培养3h。
(4)溶胞：将步骤(3)所制备的发酵液调pH至4，加入溶菌酶30g， 150rpm转速搅拌，40℃保温4h，再50℃保温1h。
(5)过滤：将步骤(4)所制备的发酵溶胞液用200目过滤器过滤。
(6)离心：将步骤(5)所制备的滤液用10000rpm的管式离心机离心，上清液用无菌容器收集，得到产品马齿苋二步发酵产物5L。
本实施例制备的马齿苋二步发酵产物，外观为褐色澄清液体，具有马齿苋特殊气味。
实施例3
本实施例为马齿苋二步发酵产物的制备：
(1)配制植物培养基：在10L发酵罐中加入马齿苋干粉120g，葡萄糖 60g，低聚果糖30g，乳链菌素3g，水6L，混合均匀；在90℃下保温15min 进行消毒，然后冷却至36℃。
(2)乳酸菌厌氧发酵：提前用240mL MRS肉汤培养基摇瓶培养植物乳杆菌，在无菌操作下将菌液接种到步骤(1)所制备的植物培养基中，菌液接种量6％，保持温度36℃、溶氧量0～50％、150rpm转速搅拌，培养24h。
(3)酵母菌好氧发酵：提前用150mL 4％麦芽汁培养基摇瓶培养酿酒酵母，在无菌操作下将菌液接种到步骤(2)所制备的发酵液中，菌液接种量 1％，保持温度28℃、溶氧量70～90％、250rpm转速搅拌，培养3h。
(4)溶胞：将步骤(3)所制备的发酵液调pH至4，加入溶菌酶30g， 150rpm转速搅拌，40℃保温4h，再50℃保温1h。
(5)过滤：将步骤(4)所制备的发酵溶胞液用200目过滤器过滤。
(6)离心：将步骤(5)所制备的滤液用10000rpm的管式离心机离心，上清液用无菌容器收集，得到产品马齿苋二步发酵产物5L。
本实施例制备的马齿苋二步发酵产物，外观为褐色澄清液体，具有马齿苋特殊气味。
实施例4
本实施例为实施例1和实施例2所制备的二步发酵产物的抗氧化功效测试，抗氧化功效用DPPH自由基清除率来表征，DPPH自由基清除率越高表示抗氧化功效越好，其测定方法依照行业标准《T-SHRH006-2018化妆品-自由基(DPPH)清除实验方法》。
试验组：实施例1制备的金银花二步发酵产物，实施例2制备的马齿苋二步发酵产物。
对照组：同等料液浓度制备的金银花普通水提液，金银花一步发酵产物 (实施例1中步骤(2)乳酸菌厌氧发酵结束后取的样品)，马齿苋普通水提液，马齿苋一步发酵产物(实施例2中步骤(2)乳酸菌厌氧发酵结束后取的样品)。
试验组和对照组的抗氧化量效曲线见图2。
通过图2的对比可以发现，本发明制备的金银花二步发酵产物的抗氧化功效明显优于金银花普通水提物，略优于一步发酵产物；本发明制备的马齿苋二步发酵产物的抗氧化功效明显由于马齿苋普通水提物，略优于一步发酵产物。
实施例5
本实施例为实施例1、2所制备的二步发酵产物的抗刺激功效测试，抗刺激功效以抗SDS刺激的溶血抑制率来表征。以0.025mg/mL SDS作为刺激物，样品作为保护剂，保护剂抑制由刺激物导致的红细胞溶血现象。溶血抑制率的测定方法根据欧洲替代方案确认中心(EURL ECVAM)公布的红细胞溶血试验文件《EURL ECVAM DB-ALM Method Summary n°37:Red Blood Cell(RBC)Test-Summary.》《EURL ECVAM DB-ALM Protocol n°37:Red BloodCell(RBC)Test System.》而设计：
按照表1从上到下顺序添加试剂和执行操作。
表1溶血抑制率测定操作步骤
Figure RE-GDA0002381546110000091
Figure RE-GDA0002381546110000101
然后计算溶血抑制率：
Figure RE-GDA0002381546110000102
试验组：实施例1制备的金银花二步发酵产物，实施例2制备的马齿苋二步发酵产物。
对照组：同等料液浓度制备的金银花普通水提液，金银花一步发酵产物 (实施例1中步骤(2)乳酸菌厌氧发酵结束后取的样品)，马齿苋普通水提液，马齿苋一步发酵产物(实施例2中步骤(2)乳酸菌厌氧发酵结束后取的样品)。
试验组和对照组的抗刺激量效曲线见图3。
通过图3的对比可以发现，本发明制备的金银花二步发酵产物的抗刺激功效明显优于金银花一步发酵产物，金银花一步发酵产物又明显优于金银花普通水提物；本发明制备的马齿苋二步发酵产物的抗刺激功效明显优于马齿苋一步发酵产物，马齿苋一步发酵产物又明显优于马齿苋普通水提液。
实施例6
本实施例为实施例2、3所制备的马齿苋二步发酵产物的抗刺激功效测试，抗刺激功效以抗SDS刺激的溶血抑制率来表征，测试方法同实施例5。
实施例2和3的抗刺激量效曲线见图4。通过图4的对比可以发现，实施例2制备的马齿苋二步发酵产物，在好氧发酵过程中加入蚕丝蛋白肽，其抗刺激功效明显优于未在好氧发酵过程中加入蚕丝蛋白肽的实施例3。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)用植物乳杆菌对植物培养基进行厌氧液态发酵；
所述植物培养基配方为：质量分数2～5％的植物干粉，质量分数1％～3％的葡萄糖，质量分数0～1％的低聚果糖，质量分数0.05～0.1％的乳链菌素，质量分数为0～0.5％的γ氨基丁酸，余量为水；所述植物干粉为金银花和马齿苋中的一种以上的干粉；
所述植物培养基是将配方中的原料混匀后进行低热消毒：70～98℃保温10～30分钟；
所述厌氧液态发酵的条件为：植物乳杆菌种子液接种量为2％～6％，发酵温度为36～38℃，发酵时间为18～36小时，溶氧量≤50％；
(2)用酿酒酵母对厌氧液态发酵产物进行好氧液态发酵；
所述好氧液态发酵的条件为：酵母菌种子液接种量为1％～4％，发酵液中加入质量百分比0.1～0.5％蚕丝蛋白肽，发酵温度为25～30℃，发酵时间为2～6小时，溶氧量≥70％；
(3)对好氧液态发酵产物进行溶胞、过滤、离心，获得澄清或半澄清液体状的植物二步发酵物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述溶胞是将pH值调节至3.5～6，添加溶菌酶0.5％，40～50℃处理2～6小时，再在50～60℃处理1～12小时。
3.一种由权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到的具有皮肤抗刺激抗氧化功效的植物二步发酵物。
4.根据权利要求3所述的植物二步发酵物在制备具有抗刺激抗氧化功效的护肤品中的用途。
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