CN115109811A - 一种基于甜菜碱超分子溶剂制备乳糖酸发酵组合物的方法及其护肤应用 - Google Patents

一种基于甜菜碱超分子溶剂制备乳糖酸发酵组合物的方法及其护肤应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于甜菜碱类超分子溶剂制备乳糖酸发酵组合物的方法及其护肤应用,包括:(1)扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂的制备;(2)培养猴头菇菌丝种子液,并添加到扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养体系,发酵至终点,随后进行除蛋白和脱色操作,得到含麦角硫因与β‑葡聚糖的超分子发酵液;(3)向含麦角硫因与β‑葡聚糖的超分子发酵液中加入乳糖底物和糖类氧化酶与过氧化氢酶,于25℃~30℃发酵培养6小时~24小时得到转化后的发酵液;(4)转化后的发酵液经过离心纯化浓缩后,得到超分子乳糖酸发酵组合物。该方法与传统乳糖酸生产方法相比,缩短乳糖酸发酵转化时间,提高反应速率与效率,同时赋予了产品更加全面的性质。超分子NaDES溶剂不易挥发,生物相容性好,可重复利用连续发酵,工艺过程绿色无污染;超分子NaDES溶剂本身就是具备前驱体功效的溶剂,无需分离,后续纯化操作简单,发酵组合物可用作新型化妆品原料,具有剥脱角质、抗氧化及保湿补水等功效。

Description

一种基于甜菜碱超分子溶剂制备乳糖酸发酵组合物的方法及 其护肤应用
技术领域
本发明涉及一种护肤组合物,属于化妆品技术领域,特别是涉及一种基于甜菜碱超分子溶剂制备乳糖酸发酵组合物的方法及其在化妆品中的应用。
背景技术
超分子化学主要是研究通过分子间非共价键形成的分子聚集体的结构与功能,如氢键、范德华力、π-π堆积作用、静电作用及其之间的协同作用等弱相互作用力。其中超分子天然深共熔溶剂(NaDESs)是作为深共熔溶剂(DESs) 的一种,是由一定化学计量比的氢键受体和氢键供体组合而成的低共熔混合物,具备低蒸气压、良好的底物溶解性和热稳定性等优良特性。
NaDESs是由胆碱衍生物、醇类、糖类、尿素等小分子代谢物组成的新型绿色溶剂,具备良好的可生物降解性、安全性和低毒性等优势,广泛应用于电化学、生物催化及有机合成等领域。NaDES用作生物催化反应介质有着独特的优势,保持反应酶的活性,通过使酶固定化,实现反应时间的缩短、反应效率与产率的提高,是比传统有机溶剂更好的生物催化反应介质。除此之外,NaDES具备重复使用、可回收的特性,使连续添加不同底物的生物发酵技术成为可能。
猴头菇(Hericium erinaceus Pers)又名猴头菌,是著名的药食两用菌,猴头菇具有多种生物活性物质,如多糖、寡糖、氨基酸、甾醇类、萜类和酚类等;同时猴头菇还具有很高的保健价值,例如抗氧化、提高免疫力、抗衰老、降血脂等;麦角硫因在猴头菌中主要以硫元素的形式存在,其以0.01%~2%质量含量添加入护肤品,便可达到良好的抗氧化效果;β-葡聚糖是一类从真菌子实体、菌丝体以及发酵液中分离出的一类具有生物活性的碳水化合物,在化妆品应用中发挥修复补水保湿的功效。
乳糖酸(LBA)是一种高附加值的乳糖衍生物,在化妆品、制药和食品行业有广阔的应用价值与前景。乳糖酸等多羟基酸作为新一代α-羟基酸出现,与经典的羟基酸相比,乳糖酸不会刺激和损伤皮肤,能够促进糖胺聚糖或胶原蛋白的生物合成,温和改善皮肤厚度和紧致度;其具有强抗氧化性,可螯合Fe3+,降低由于离子催化产生的氢氧自由基对皮肤组织的损伤,从而减少了光老化和皱纹的出现。因其结构中含有大量羟基,乳糖酸表现出较强的吸湿性和提升皮肤保湿锁水功效。
目前制备乳糖酸的方法有生物制备法、化学氧化法、电化学法和催化氧化法等多种方法,其中酶转化法是一条重要的合成乳糖酸的途径。目前,大多数的酶转化法都很耗时,废水对环境的影响也很大,不能很好地用于大规模的工业生产。因此,设计一种一种高效、专一、绿色的并具有工业化大规模生产潜能的乳糖酸的制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷,提供一种酶催化高效合成乳糖酸的方法,利用含麦角硫因与β-葡聚糖的扁桃酸甜菜碱超分子发酵液替代传统的水相体系作为酶催化乳糖合成乳糖酸的反应介质,将乳糖转化成乳糖酸,具有操作简单、产物易于分离、转化条件温和、转化效率高、转化时间短、安全性高的特点,除此之外,最终得到的超分子乳糖酸发酵组合物,在剥脱角质、抗氧化及保湿补水方面护肤功效优于同等浓度的乳糖酸。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
步骤(1)
扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂的制备:将扁桃酸、甜菜碱、水以摩尔比为(1~2):(1~2):10投入反应器中,50℃加热4小时,最后60℃烘干72 小时,得到淡黄色扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂。
所述的扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂,是以扁桃酸为氢键供体,甜菜碱为氢键受体形成的天然深共熔溶剂,常温下为液态,核磁共振氢谱图见说明书附图1。
步骤(2)
猴头菇菌丝种子液的培养及发酵过程:将猴头菇菌种取菌块接种到种子培养基中进行培养,200rpm摇床,25℃培养3天,得到猴头菇菌丝种子液;将猴头菇菌丝种子液与扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养液混合,200rpm摇床,28℃发酵9天,得到发酵液;随后进行除蛋白和脱色操作,得到含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液。
所述的猴头菇种子培养基中含有1~10质量%碳源、1~5质量%的有机氮源和0.01~1质量%的无机盐;
所述液体种子培养基中碳源优选为葡萄糖,有机氮源优选为蛋白胨,离子盐优选为磷酸二氢钠和硫酸钠;
所述的扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养液中含有5~75质量%扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂、1~10质量%碳源、1~5质量%的有机氮源和 0.01~1质量%的无机盐;
所述扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养体系中碳源优选为蔗糖、甘露糖、淀粉、支牙糖及葡糖,最后优选为蔗糖,有机氮源优选为NH4NO3、KNO3、蛋白胨、酵母粉、玉米粉,最后优选为玉米粉;离子盐优选为氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钾、硫酸钠,最后优选为磷酸二氢钠和硫酸钠;
所述的猴头菇菌丝种子液在1000mL扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养体系的添加量为0.5mL~5mL;
发酵培养体系中合适的扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂浓度能增强酶的活性和选择性,因此,所述的含扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养溶液中扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂的质量百分浓度优选为5%~75%,进一步优选为20%~60%,最优选为45%;
所述的扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂可以作为一种发酵麦角硫因的发酵前体,可以提高麦角硫因的发酵产率,同时β-葡聚糖在超分子NaDES溶剂中保持良好的溶解特性;
所述的除蛋白的具体操作为:调节上述含麦角硫因与β-葡聚糖的发酵液的 pH至4.5,放置于冰箱中沉淀24小时后,此时发酵液中的蛋白溶解度最低,以10000rpm离心5~10min,取上清液,随后加入蛋白酶,在温度为28℃条件下,调节pH至3~9.5之间,酶解完成后,以10000rpm离心5~10min去除蛋白酶,获得含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液;
所述的蛋白酶为木瓜蛋白酶,其酶解蛋白的条件优选pH为3~9.5,温度为 10~85℃,最后条件优选pH为6~7,温度为20~50℃;
所述的蛋白酶酶解蛋白的过程所需时间,优选为3h~8h,进一步优选为4h~ 5h;
所述的脱色树脂以1000mL的含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液中添加50g~150g,吸附时间为10~60min;
步骤(3)
乳糖酸发酵过程:向含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液中加入乳糖底物和糖类氧化酶与过氧化氢酶,于25℃~30℃发酵培养6小时~24小时得到转化后的发酵液;
所述的乳糖用量以每升含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液计为 35mg~350mg;
所述的糖类氧化酶是微生物糖类氧化酶,来自Microdochium真菌属的真菌;
所述的过氧化氢酶来自真菌,所述真菌是Microdochium nivale CBS 100236;
所述糖类氧化酶的添加量是1~3000U/含乳糖底物的发酵溶剂体系(L),进一步优选为5~2000U/含乳糖底物的发酵溶剂体系(L),最优选为100~1500U/ 含乳糖底物的发酵溶剂体系(L),保证在特定时间内,产生所需程度的乳糖向乳糖酸的转化;
所述的过氧化氢酶的添加量是1~2000U/乳糖底物(mg),进一步优选为5~1500U/乳糖底物(mg),最优选为50~1000U/乳糖底物(mg);
所述的单位U为用于描述酶活力大小的单位,1min内能转化1μmol底物的酶量即为1酶单位(U);
所述的发酵培养温度优选为28℃,发酵培养时间优选为8~12小时,发酵过程中,通过加入弱碱物质以维持发酵液pH在3.0至6.9间,弱碱物质有CaCO3、 Na2CO3、K2CO3、(NH4)2CO3和NH4OH,其中优选的弱碱是Na2CO3和CaCO3。发酵液中持续通入压缩空气,空气的流量0.3~0.6L/min;
步骤(4)
所述的后处理包括:将转化后的最终发酵液进行80000rpm离心处理15~ 20min,得到上清液,进一步蒸发浓缩,获得扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂体系包裹乳糖酸、β-葡聚糖及麦角硫因的最终发酵组合物。
上述所发酵纯化后的最终发酵组合物,主要成分为扁桃酸甜菜碱NaDES与乳糖酸,其次为β-葡聚糖、麦角硫因,可以作为一种新型化妆品原料添加到面霜、精华、乳液及爽肤水等化妆品中,发挥温和焕肤、持久对抗氧化及保湿补水的护肤功效。
本发明与现有的技术相比具有如下的有益效果:
1、扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂可以作为一种发酵麦角硫因的发酵前体,可以提高麦角硫因的发酵产率,同时β-葡聚糖在超分子NaDES溶剂中保持良好的溶解特性;
2、酶在大部分极性有机溶剂不能保持良好的活性,本发明前期筛选一系列甜菜碱天然深共熔溶剂,发现在扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂中,源于 Microdochium nivaleCBS 100236的糖类氧化酶能保持良好的活性,并能有效的进行乳糖氧化反应;
3、采用扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂作为酶固定化的工具,保持酶的活性,提高生产效率,克服了传统酶催化法效率低的问题,此外,与传统的化学合成法相比,具备反应选择性高,乳糖酸产物纯度高等优势;
4、采用绿色超分子NaDES溶剂为反应介质,生物相容性好,不对环境造成污染,同时具备可重复利用特性,即仅需在发酵开始时一次性添加合适的比例超分子溶剂,无需在反应过程中反复添加,使连续添加不同发酵底物的发酵模式成为可能;
5、本发明反应条件温和、纯化操作简易,无需去除超分子NaDES溶剂,并作为发酵组合物中的一种功效成分,协同乳糖酸、β-葡聚糖及麦角硫因,发挥剥脱角质、抗氧化及保湿补水等功效,且经体外实验数据证明,该发酵组合物在剥脱角质、抗氧化及保湿补水方面功效优于等同浓度的乳糖酸。
附图说明
图1为发明内容步骤(1)扁桃酸甜菜碱超分子NADES与扁桃酸、甜菜碱单体的核磁共振氢谱对比图
图2为具体实施方式ABTS自由基清除测试中乳糖酸对ABTS+自由基的清除曲线
图3为具体实施方式ABTS自由基清除测试中超分子乳糖酸对ABTS+自由基的清除曲线
图4为具体实施方式羟自由基清除测试中乳糖酸对·OH-的清除曲线
图5为具体实施方式羟自由基清除测试中超分子乳糖酸对·OH-的清除曲线
图6为具体实施方式超氧阴离子自由基清除测试中乳糖酸水溶液对·O2-的清除曲线
图7为具体实施方式超氧阴离子自由基清除测试中超分子乳糖酸对·O2-的清除曲线
图8为具体实施方式DPPH自由基清除测试中超分子乳糖酸对DPPH自由基的清除曲线
图9为具体实施方式保湿补水测试中超分子乳糖酸的失重率低于乳糖酸与甘油的失重率的测试数据柱状图
具体实施方式
实施例1
超分子NaDES溶剂的制备:将扁桃酸、甜菜碱、水以摩尔比为1:1:10投入反应器中,50℃加热4小时,最后60℃烘干72小时,得到淡黄色扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂。
猴头菇菌丝种子液的培养及发酵过程:试管保藏菌种取菌块接种到50mL种子培养基(质量分数为5%葡萄糖、2%蛋白胨、0.01%磷酸二氢钠和硫酸钠、其余为超纯水)中,200rpm摇床,25℃培养3天,得到猴头菇菌丝种子液;取 1mL猴头菇菌丝种子液、加入到1000mL扁桃酸甜菜碱超分子发酵培养溶液(质量分数为45%扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂、5%蔗糖、2%玉米粉、0.01%磷酸二氢钠和硫酸钠、其余为超纯水)中,200rpm摇床,28℃发酵9天,至无残余发酵培养物质,得到含麦角硫因与β-葡聚糖的发酵液,随后调节pH至4.5,放置于4℃中沉淀24小时后,以10000rpm离心10min,取上清液,加入木瓜蛋白酶,于温度28℃条件下,调节pH至6~7之间,酶解4h后,以10000rpm离心10min去除蛋白酶,最后加入100g树脂,脱色过滤后得到含麦角硫因与β- 葡聚糖的超分子发酵液;
乳糖酸发酵过程:把200mg乳糖、1000mL含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液、1000U糖类氧化酶、800U过氧化氢酶放入反应器中,用Na2CO3溶液调节pH值4.5~6.9之间,以0.5L/min流速向发酵体系中通入压缩空气,在28℃反应发酵8小时,发酵结束后,以80000r/min速率离心处理20min,获得上清液,进一步蒸发浓缩,获得扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂体系包裹乳糖酸、β-葡聚糖及麦角硫因的最终发酵组合物。
乳糖酸产物检测:酶发酵转化后的培养液经纯化浓缩后,用甲醇定容于10mL 容量瓶,采用高效液相色谱法(HPLC)检测所得物中乳糖酸的含量。HPLC色谱条件:色谱柱为Diamonsil C18(250mm×4.6mm,5μm);流动相为0.1%磷酸水/ 甲醇(体积比)=90/10;流速1.0mL/min;检测波长210.1nm;柱温25℃;进样量10μl;跑样时间30~45min。
产物检测结果显示,基于摩尔比为1:1的质量分数为45%扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂,糖类氧化酶催化反应在8小时后生成的乳糖酸产率约为 99.3%,大大提高反应速率与效率,有助于乳糖酸的规模化工业生产。
实施例2
为了选出合适的扁桃酸甜菜碱摩尔比及确定超分子NaDES溶剂的最优添加量,本发明做了以下工作,表1反映了在不同的扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂的添加量与发酵时间下,乳糖酸的发酵产率,发现添加45质量%扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂后,乳糖酸的发酵效率最高。
表1
Figure RE-GDA0003720190940000071
表2反映了扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂中扁桃酸与甜菜碱的摩尔比对于乳糖酸发酵产率的影响,可以发现扁桃酸甜菜碱摩尔比为1:1的超分子NaDES 溶剂,在发酵8小时后,对应的乳糖酸发酵产率高于扁桃酸甜菜碱摩尔比为1: 2和2:1的超分子NaDES溶剂。
表2
Figure RE-GDA0003720190940000072
测试例1
本发明通过将基于甜菜碱类超分子NaDES溶剂制备的乳糖酸发酵组合物,将其命名为超分子乳糖酸,现通过以下测试证明超分子乳糖酸具备剥脱废旧角质、持久抗氧化及保湿补水等功效。
一、剥脱角质的功效测试
当年龄增长或者其他原因导致皮肤代谢不规律的时候,角质层细胞无法进行正常的新生与脱落相交替的过程。多余的角质细胞“半粘附”在表层,很可能会堵塞毛孔带来黑头粉刺,还会导致皮肤失水和代谢不均衡而产生皱纹,同时形成一道过厚的屏障而影响其他美容护肤品的吸收,通过去除皮肤表面的老旧角质,可以促进皮肤的新陈代谢和吸收力,改善皮肤问题。本测试基于离体猪皮模型,通过检测样品作用后洗脱的角质细胞数量和总蛋白含量,评估样品的去角质功效。
表3-1
Figure RE-GDA0003720190940000081
表3-2
Figure RE-GDA0003720190940000082
表3-1结果显示,超分子乳糖酸溶液在8%,4%和2%的测试浓度下处理皮肤后,皮肤表面脱落角质细胞的总蛋白含量显著增加,说明脱落的角质细胞数量显著增多,表明超分子乳糖酸溶液在8%,4%和2%的测试浓度下通过增加角质细胞的脱落达到去角质功效;
表3-2结果显示,乳糖酸溶液在4.8%测试浓度下处理皮肤后,皮肤表面脱落角质细胞的总蛋白含量显著增加,说明脱落的角质细胞数量显著增多,表明乳糖酸在4.8%检测浓度下通过增加角质细胞的脱落达到去角质功效;通过对比总结发现,超分子乳糖酸仅在2%的浓度下的剥脱角质的效果优于4.8%乳糖酸, 说明超分子乳糖酸的剥脱角质效果优异。
二、抗氧化功效测试
抗氧化是抗氧化自由基的简称,其作用机理可以是直接作用在自由基,或是间接消耗掉容易生成自由基的物质,防止发生进一步反应,科学研究表明,癌症、衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生有关联。研究抗氧化可以有效克服其所带来的危害,所以抗氧化被保健品、化妆品企业列为主要的研发方向之一,也是市场最重要的功能性诉求之一。
(一)ABTS自由基清除测试
检测原理:在氧化剂存在时,ABTS将氧化变为ABTS+自由基,溶液将呈现绿色,在紫外734nm波长处有强吸收。当体系中加入抗氧化剂时,ABTS+的生成量将减少,溶液颜色将变浅,由墨绿色逐渐变为浅绿色,在734nm处的吸光度将变小,以此来测定该物质的ABTS自由基清除率。
具体实验流程:ABTS+自由基清除根据样品特性及建议添加量设置合适的质量浓度梯度,并以去PBS缓冲液作溶剂分别配制样液待测。设立样品管(AS)、样品本底(Ab)、样品空白管(A0),每一样品的每个受试浓度的样品管(AS)需设立3支平行管,同时样品空白管(A0)也需设立3支平行管。在样品管(AS) 和样品本底(Ab)中各加入0.2mL相同浓度的样品溶液,样品空白管(A0)则加入0.2mL PBS缓冲液。在样品管(AS)和样品空白管(A0)中各加入0.8mL ABTS+工作液,样品本底(Ab)则加入0.8mL PBS缓冲液。避光反应6min。将各反应管溶液移入1cm比色皿中,在734nm处测定吸光值。
ABTS+自由基清除率(%)
Figure RE-GDA0003720190940000091
实验结果如下:
表4-1.不同浓度乳糖酸对ABTS+自由基的清除率
Figure RE-GDA0003720190940000092
Figure RE-GDA0003720190940000101
表4-2.不同浓度超分子乳糖酸对ABTS+自由基的清除率
Figure RE-GDA0003720190940000102
乳糖酸对ABTS+自由基的清除如表4-1所示,在57.14mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对ABTS+自由基有清除作用。由清除曲线如说明书附图2所示,乳糖酸对ABTS+自由基对半清除率浓度IC50=397.45 mg/mL。
超分子乳糖酸对ABTS+自由基的清除如表4-2所示,在0.5mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对ABTS+自由基有清除作用。由清除曲线如说明书附图3所示,超分子乳糖酸对半清除率浓度IC50=22.47mg/mL。
通过对比乳糖酸与超分子乳糖酸对ABTS+自由基的清除能力测试结果,发现超分子乳糖酸可以在较低浓度实现更显著的ABTS+自由基的清除效果。
(二)羟自由基清除测试
检测原理:邻二氮菲-Fe2+是一种氧化还原指示剂,其呈色变化可反应出溶液中氧化还原状态的改变。H2O2/Fe2+体系,通过Fenton反应所产生的羟自由基 (HO·),邻二氮菲-Fe2+水溶液可被羟自由基氧化为邻二氮菲-Fe3+,从而使邻二氮菲-Fe2+在510nm处的最大吸收峰消失,根据吸光度的变化,可推算出羟自由基的产量。Fenton反应是以过氧化氢为氧化剂,以亚铁盐为催化体系的氧化反应方法,其反应机理如下:
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH
具体实验流程:试管中加入3mmol/L邻二氮菲乙醇溶液1mL,pH 7.4的 0.2mol/L磷酸缓冲液2mL和样品溶剂1mL,充分混匀后加入3mmol/L硫酸亚铁溶液1mL,再加入1mL 0.1%H2O2,最后置37℃下水浴加热1h,在波长510nm处测定其吸光度得A损。未损伤管:以1mL三级水代替损伤管中1mL 0.1%的H2O2;样品管:1mL样品溶液代替损伤管中1mL样品溶剂。
·OH-自由基清除率(%)
Figure RE-GDA0003720190940000111
实验结果如下:
表5-1.不同浓度乳糖酸水溶液对·OH-自由基的清除率
Figure RE-GDA0003720190940000112
表5-2.不同浓度超分子乳糖酸对·OH-自由基的清除率
Figure RE-GDA0003720190940000113
乳糖酸水溶液对羟基自由基的清除效果如表5-1所示,在1.6mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对羟自由基有清除作用。由清除曲线如说明书附图4所示,乳糖酸水溶液对羟基自由基的半清除率浓度 IC50=6.27mg/mL。
超分子乳糖酸对羟基自由基的清除效果如表5-2所示,在2mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对羟自由基有清除作用。由清除曲线如说明书附图5所示,超分子乳糖酸对羟基自由基的对半清除率浓度 IC50=5.82mg/mL。
通过对比乳糖酸与超分子乳糖酸对羟自由基的清除能力测试结果,发现超分子乳糖酸的羟基自由基的清除效果较同等浓度的乳糖酸水溶液强。
(三)超氧阴离子自由基清除测试
检测原理:超氧阴离子自由基(O2-)是生命代谢过程中产生的自由基,具有极强的氧化能力,可使蛋白质变性、酶失活等。在碱性环境下,邻苯三酚将发生自氧化生成O2-自由基和中间产物(M)。O2-自由基可与中间产物(M)继续反应,生成有色中间产物(E),产物(E)在250~325nm波长范围内有较强吸收。在反应体系中加入抗氧化物质可清除O2-自由基,产物(E)的生成量减少,吸光度值随之下降,以此来测定O2-自由基的清除率。
具体实验流程:设立样品管(As)、样品本底(Ab)、样品空白管(A0),每一样品的每个受试浓度的样品管(AS)需设立3支平行管。在每个反应管中各加入 0.45mL 0.05M Tris-HCl缓冲液和0.25mL三级水,然后37℃水浴20min;在样品管(AS)和样品本底(Ab)中加入0.15mL的样品,样品空白管(A0)用同体积的三级水替代样品,然后再向样品管(AS)和样品空白管(A0)中各加入 0.05mL邻苯三酚溶液,样品本底(Ab)则加入0.05mL 0.01M HCl溶液,快速摇匀混合后,于25℃水浴反应8min;最后在每个反应管中各加入0.15mL 0.2 M HCl溶液。混匀,于300nm处测吸光值。
·O2-自由基清除率(%)
Figure RE-GDA0003720190940000121
实验结果如下:
表6-1.不同浓度乳糖酸水溶液对·O2-自由基清除率的对比
Figure RE-GDA0003720190940000122
Figure RE-GDA0003720190940000131
表6-2.不同浓度超分子乳糖酸对·O2-自由基清除率的对比
Figure RE-GDA0003720190940000132
乳糖酸水溶液对超氧阴离子的清除效果如表6-1所示,在0.83mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对超氧阴离子有清除作用。由清除曲线如说明书附图6所示,乳糖水溶液对超氧阴离子的对半清除率浓度 IC50=23.86mg/mL。
超分子乳糖酸对超氧阴离子的清除效果如表6-2所示,在0.1mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对超氧阴离子有清除作用。清除曲线如说明书附图7所示,超分子乳糖酸对超氧阴离子的对半清除率浓度 IC50=18.28mg/mL。
通过对比乳糖酸与超分子乳糖酸对超氧阴离子的清除能力测试结果,发现超分子乳糖酸的超氧阴离子的清除效果较同等浓度的乳糖酸水溶液强。
(四)DPPH自由基清除测试
检测原理:1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(简称DPPH)是一种稳定的长寿命自由基,其乙醇溶液呈深紫色,在517nm附近有强吸收。当有自由基清除剂存在时,由于与其单电子配对而使DPPH乙醇溶液光吸收减弱。DPPH乙醇溶液褪色程度与其接受的电子数呈线性关系,由此可评价试验样品清除自由基的能力,即抗氧化活性的大小。
具体实验流程参考T/SHRH 006-2018《化妆品-自由基(DPPH)清除实验方法》中的5.实验方法。
实验结果如下:
表7-1.不同浓度乳糖酸对DPPH自由基的清除率
Figure RE-GDA0003720190940000141
表7-2.不同浓度超分子乳糖酸对DPPH自由基的清除率
Figure RE-GDA0003720190940000142
乳糖酸对DPPH自由基的清除如表7-1所示,无法计算样品IC50。
超分子乳糖酸对DPPH自由基的清除如表7-2所示,在12mg/mL时,对自由基的清除有显著性差异(p<0.05),说明对DPPH有清除作用。由清除曲线如说明书附图8所示,超分子乳糖酸对DPPH自由基的对半清除率浓度IC50=25.07 mg/mL。
通过对比乳糖酸与超分子乳糖酸对DPPH自由基的清除能力测试结果,发现乳糖酸的DPPH自由基的清除效果一般,超分子乳糖酸DPPH自由基的清除效果较为显著。
三、保湿补水功效测试
物理保湿效果具体操作流程为:干燥器保湿测试移取一定量(m1)的样品于烧杯中,称取样品与容器的质量(mo),作为第0h的保湿数据。将样品敞口放置在温湿度恒定的干燥器中静置,在第0.5、1.5、3.5、5.5h时,取出样品并称量其质量(mt)
失重率(%)
Figure RE-GDA0003720190940000151
实验结果见说明书附图9,超分子乳糖酸的失重率低于乳糖酸与甘油的失重率,即可以证明超分子乳糖酸的物理保湿效果优于乳糖酸与甘油。

Claims (2)

1.一种基于甜菜碱超分子溶剂制备乳糖酸发酵组合物的方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
a)扁桃酸、甜菜碱、水以摩尔比(1~2):(1~2):10投入反应器,50℃加热4小时,然后以60℃烘干72小时,得到淡黄色扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂;
b)将猴头菇菌种接种至种子培养基中,200rpm摇床,25℃培养3天,得到猴头菇菌丝种子液;所述的种子培养基中含有1~10质量%的碳源、1~5质量%的有机氮源和0.01~1质量%的无机盐,其余为超纯水;
c)取5~75质量%的扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂加入1~10质量%的碳源、1~5质量%的有机氮源和0.01~1质量%的无机盐,其余为超纯水,得到扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂发酵培养液;
d)将步骤b)得到的产物和步骤c)得到的产物以体积比为(0.5~5):1000进行混合,200rpm摇床,28℃发酵9天,得到发酵液;
e)将得到的发酵液调节PH至4.5,放置4℃环境中沉淀24小时后,以10000rpm离心5~10分钟,取出上清液,加入蛋白酶,在10~85℃条件下,调节PH到3~9.5之间,酶解3~8小时,以10000rpm离心5~10分钟去除蛋白酶;
f)将步骤e)得到的产物加入脱色树脂,脱色树脂添加量为50g~150g/1L步骤e)得到的产物,吸附时间10分钟~60分钟,然后过滤,得到含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液;
g)把乳糖、步骤f)得到的含麦角硫因与β-葡聚糖的超分子发酵液、糖类氧化酶、过氧化氢酶放入反应器中,用弱碱溶液调节pH值3.0~6.9之间,以0.3~0.6L/min流速向发酵体系中通入压缩空气,在28℃反应发酵8~12小时,发酵结束后,以80000rpm速率离心处理15~20分钟,获得上清液,进一步蒸发浓缩,获得扁桃酸甜菜碱超分子NaDES溶剂体系包裹乳糖酸、β-葡聚糖及麦角硫因的最终发酵组合物;
其中步骤g)乳糖用量为35mg~350mg/1L步骤f)得到的最终产物,所述的糖类氧化酶是微生物糖类氧化酶,来自Microdochium真菌属的真菌,糖类氧化酶的添加量是1~3000U/含乳糖底物的发酵溶剂体系(L),过氧化氢酶来自真菌,所述真菌是Microdochium nivaleCBS 100236,过氧化氢酶的添加量是1~2000U/乳糖底物(mg),所述的单位U为用于描述酶活力大小的单位,1分钟内能转化1μmol底物的酶量即为1酶单位(U)。
2.权利要求1所述最终产物用于促进角质更新、抗氧化、保湿、补水的皮肤外用剂型护肤用途。
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